CN113484470A - 一种高灵敏度的硫化氢气体检测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高灵敏度的硫化氢气体检测器，包括：信息采集装置和数据处理装置；所述信息采集装置用于采集环境待测气体信息，并将所述气体信息转换成电压信号发送至所述数据处理装置，所述信息采集装置包括移动机构、气体检测模块和控制板，所述气体检测模块和所述控制板均设置在所述移动机构上；所述数据处理装置用于对检测信号进行分析，并根据分析结果和用户设定的报警规则进行气体浓度报警，本发明检测灵敏度和精确性高，且可根据用户需求进行定点检测和自动巡检，及多模式报警，更加安全。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，尤其涉及到一种高灵敏度的硫化氢气体检测器。
背景技术
硫化氢是无机化合物,正常情况下是无色、易燃的酸性气体,浓度低时带恶臭,气味如臭蛋，浓度高时反而没有气味(因为高浓度的硫化氢可以麻痹嗅觉神经)。其是一种有剧毒的危害性气体，在生产生活过程中，会危及人员的生命安全，例如，在炼钢、炼油、造纸、制革、染料、制药等多种生产过程中均会产生硫化氢气体，除此之外，公厕中也会产生硫化氢等难闻的气体，令人产生不适，严重者还会头晕、四肢无力，且其还具有腐蚀性，故对其浓度进行及时检测及报警对安全生产具有重要意义，而传统的硫化氢检测设备效率低下且无法进行自动巡检，报警模式单一，不能满足用户的多样化需求。
综上所述，提出一种检测灵敏度和精确性高，且可根据用户需求进行定点检测和自动巡检，及多模式报警，更加安全的高灵敏度的硫化氢气体检测器，是本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本方案针对上文提到的问题和需求，提出一种高灵敏度的硫化氢气体检测器，其由于采取了如下技术方案而能够解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高灵敏度的硫化氢气体检测器，包括：信息采集装置和数据处理装置；
所述信息采集装置用于采集环境待测气体信息，并将所述气体信息转换成电压信号发送至所述数据处理装置，所述信息采集装置包括移动机构、气体检测模块和控制板，所述气体检测模块和所述控制板均设置在所述移动机构上；
所述数据处理装置用于对检测信号进行分析，并根据分析结果和用户设定的报警规则进行气体浓度报警。
进一步地，所述气体检测模块包括采样泵、进气口、气体存储腔、设置在所述进气口的过滤网和散气口，所述采样泵将待测气体通过进气口吸入所述气体存储腔内，由设置在所述气体存储腔内的硫化氢气体传感器进行信号检测，所述气体检测模块、所述控制板和所述数据处理装置均设置在一方形壳体内，所述进气口为圆柱状，所述进气口通过进气管道和球形的气体存储腔相连，所述散气口通过散气管道和球形的气体存储腔相连。
更进一步地，所述控制板包括信号转换模块和信号指示灯，所述信号转换模块的输入端与硫化氢气体传感器的数据输出端电连接，所述信号转换模块用于将硫化氢气体传感器输出的电流信号转换为稳定电压信号，并将电压信号传递至所述数据处理装置；
所述信号转换模块包括信号放大器、取样电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和滤波电容C，所述取样电阻R1并接在硫化氢气体传感器的数据输出端，所述取样电阻R1的一端与所述信号放大器的同相输入端并联，所述电阻R2的一端与所述取样电阻R1的另一端并联后接地，所述电阻R2的另一端与所述信号放大器的反相输入端和所述电阻R3的一端并接，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的滑动臂连接，所述电阻R4并接在电源与地之间，所述电阻R5并接在所述电阻R3的一端与所述信号放大器的输出端之间；
所述信号指示灯包括三组不同颜色的LED流水灯，当系统上电后保持常亮，所述信号指示灯通过驱动器与所述数据处理装置电连接，当进行信息采集时，所述驱动器根据控制指令驱动所述三组不同颜色的LED流水灯按照设定的顺序和时间来发亮和熄灭。
更进一步地，所述移动机构包括移动底座、两个万向轮、设置在移动底座内部的电机控制装置、电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的一端与所述电机控制装置电连接，所述电动伸缩杆的另一端与所述方形壳体固定连接；所述电机控制装置用于根据所述数据处理装置输出的驱动控制指令，驱动对应电机控制万向轮调节航向和路线，所述电机控制装置包括步进电机驱动芯片、多个步进电机、电机驱动器、一无刷直流电机和24V供电模块，所述步进电机驱动芯片与所述多个步进电机相连接输出脉宽调制信号驱动步进电机转动，步进电机进而带动万向轮运动。
更进一步地，所述数据处理装置包括控制模块、人机交互模块、浓度值报警模块和信息通讯模块，所述人机交互模块、所述浓度值报警模块和所述信息通讯模块均与所述控制模块相连接；
所述控制模块用于接收所述控制板发送的检测信号，所述控制模块判断采集的硫化氢气体浓度是否小于预先设置的硫化氢气体的参考浓度阈值，若是，所述控制模块控制所述人机交互模块显示当前硫化氢浓度值，否则，所述控制模块控制所述人机交互模块显示当前硫化氢浓度值，并控制所述浓度值报警模块进行报警；
所述人机交互模块用于接收用户输入的报警参数阈值、报警模式、检测时长、检测模式、检测范围值和数据查询指令，及显示检测硫化氢气体的浓度值和报警记录，所述人机交互模块包括液晶智能显示屏和多组控制按键；
所述浓度值报警模块用于根据所述控制模块发送的报警控制信号和用户设定的报警模式进行浓度超标报警，及按照时间列表存储历史硫化氢浓度检测信息和报警信息，所述报警模式包括在线报警、离线报警和双模式报警，所述在线报警包括GSM模块和报警信息自动筛选模块，当选择在线报警模式时，所述报警信息自动筛选模块会在接收到报警信息一段间隔时间内发出对当前位置重新检测的请求，若两次检测数据值的误差小于标准范围，则通过所述GSM模块发送报警信息至对应号码，及通过所述信息通讯模块向远程监管终端发送报警信息；所述离线报警包括报警闪光灯、语音报警器、扬声器和音频调节装置，所述扬声器和所述音频调节装置均与所述语音报警器电连接，所述音频调节装置包括功放模块、音色调节按钮和音量调节按钮，所述音色调节按钮和所述音量调节按钮均与所述功放模块电连接，当选择离线报警模式时，用户可通过所述音频调节装置调节报警的声音类型和大小；当选择所述双模式报警时，在接收到报警信息后同时进行在线报警和离线报警。
更进一步地，所述数据处理装置还包括定位循迹模块，所述定位循迹模块用于根据用户通过所述人机交互模块输入的检测模式指令，控制电机控制装置对设定范围内的气体浓度进行循环检测，并在运动过程中进行自动避障；
所述检测模式包括定点检测和自动巡检，当用户选择定点检测模式时，所述定位循迹模块获取用户设定的各检测定点的坐标值，并基于所述设定的各检测定点的坐标值，采用基于模拟退火算法和RNN模型的路径规划方法自动规划经过各检测定点坐标的路线，当用户选择自动巡检模式时，所述定位循迹模块获取用户设定的检测空间范围值，基于所述设定的检测空间范围值，在电子地图上气体检测点的范围内进行随机点巡检和自动避障，当到达巡检点后，所述定位循迹模块控制电机控制装置驱动电动伸缩杆上升，上升动作完成后，由气体检测模块进行硫化氢气体浓度检测，所述随机点的坐标值由随机数生成模块在设定的检测空间范围值内随机生成。
更进一步地,所述数据处理装置还包括可视化处理模块，所述可视化处理模块用于在自动巡检模式下将设定范围内检测到的气体数据通过三维仿真进行三维重建，并将不同浓度的区域用不同的颜色标记，及将不同浓度区域的平均值进行显示和实时更新，所述颜色标记按照安全浓度范围阈值，将安全浓度范围设置为绿色，将警示浓度范围设置为橙色，将危险浓度范围设置为红色。
更进一步地,所述将设定范围内检测到的气体数据通过三维仿真进行三维重建包括首先将设定的空间范围划分为若干个固定尺寸的小正方体，用一定范围内多个小正方体内检测到的气体浓度平均值代替当前所述一定范围内的浓度值，然后基于得到的各个浓度值和三维坐标数据进行三维仿真得到气体浓度三维图。
从上述的技术方案可以看出，本发明的有益效果是：本发明检测灵敏度和精确性高，且可根据用户需求进行定点检测和自动巡检，及多模式报警，更加安全。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，下文中将结合附图对实施本发明的最优实施例进行更详尽的描述，以便能容易地理解本发明的特征和优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下文将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。
图1为本发明一种高灵敏度的硫化氢气体检测器的组成结构示意图。
图2为本发明中浓度值报警模块的组成结构示意图。
图3为本发明中气体检测模块的组成结构示意图。
图4为本发明中电机控制装置的组成结构示意图。
图5为本发明中信号转换模块的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种精确性高，且可根据用户需求进行定点检测和自动巡检，及多模式报警，更加安全的高灵敏度的硫化氢气体检测器。如图1至图5所示，该系统包括：信息采集装置和数据处理装置，其中，所述信息采集装置用于采集环境待测气体信息，并将所述气体信息转换成电压信号发送至所述数据处理装置，所述信息采集装置包括移动机构、气体检测模块和控制板，所述气体检测模块和所述控制板均设置在所述移动机构上。
在本系统中，所述气体检测模块包括采样泵、进气口、气体存储腔、设置在所述进气口的过滤网和散气口，所述采样泵将待测气体通过进气口吸入所述气体存储腔内，由设置在所述气体存储腔内的硫化氢气体传感器进行信号检测，所述气体检测模块、所述控制板和所述数据处理装置均设置在一方形壳体内，所述进气口为圆柱状，所述进气口通过进气管道和球形的气体存储腔相连，所述散气口通过散气管道和球形的气体存储腔相连。
所述控制板包括信号转换模块和信号指示灯，所述信号转换模块的输入端与硫化氢气体传感器的数据输出端电连接，所述信号转换模块用于将硫化氢气体传感器输出的电流信号转换为稳定电压信号，并将电压信号传递至所述数据处理装置。
如图5所示，所述信号转换模块包括信号放大器、取样电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和滤波电容C，所述取样电阻R1并接在硫化氢气体传感器的数据输出端，所述取样电阻R1的一端与所述信号放大器的同相输入端并联，所述电阻R2的一端与所述取样电阻R1的另一端并联后接地，所述电阻R2的另一端与所述信号放大器的反相输入端和所述电阻R3的一端并接，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的滑动臂连接，所述电阻R4并接在电源与地之间，所述电阻R5并接在所述电阻R3的一端与所述信号放大器的输出端之间；所述信号指示灯包括三组不同颜色的LED流水灯，当系统上电后保持常亮，所述信号指示灯通过驱动器与所述数据处理装置电连接，当进行信息采集时，所述驱动器根据控制指令驱动所述三组不同颜色的LED流水灯按照设定的顺序和时间来发亮和熄灭。例如，当上电后，第一组LED流水灯保持常亮状态，当开始采集信息之后，灯从左至右按照1s的频率进行闪烁，当检测时间超过30分钟后，第二组灯开始从左至右按照1s的频率进行闪烁，当检测时间超过60分钟后，从左至右按照1s的频率进行闪烁。
所述移动机构包括移动底座、两个万向轮、设置在移动底座内部的电机控制装置、电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的一端与所述电机控制装置电连接，所述电动伸缩杆的另一端与所述方形壳体固定连接；所述电机控制装置用于根据所述数据处理装置输出的驱动控制指令，驱动对应电机控制万向轮调节航向和路线，所述电机控制装置包括步进电机驱动芯片、多个步进电机、电机驱动器、一无刷直流电机和24V供电模块，所述步进电机驱动芯片与所述多个步进电机相连接输出脉宽调制信号驱动步进电机转动，步进电机进而带动万向轮运动。电机控制装置可根据用户设定的指令带动移动机构进行移动，进而检测指定地方的气体浓度，增加检测的准确性，电动伸缩杆可以根据使用场景调节检测模块的高度。
所述数据处理装置用于对检测信号进行分析，并根据分析结果和用户设定的报警规则进行气体浓度报警。具体地，所述数据处理装置包括控制模块、人机交互模块、浓度值报警模块和信息通讯模块，及定位循迹模块和可视化处理模块，所述人机交互模块、所述浓度值报警模块和所述信息通讯模块均与所述控制模块相连接。所述控制模块用于接收所述控制板发送的检测信号，所述控制模块判断采集的硫化氢气体浓度是否小于预先设置的硫化氢气体的参考浓度阈值，若是，所述控制模块控制所述人机交互模块显示当前硫化氢浓度值，否则，所述控制模块控制所述人机交互模块显示当前硫化氢浓度值，并控制所述浓度值报警模块进行报警；所述人机交互模块用于接收用户输入的报警参数阈值、报警模式、检测时长、检测模式、检测范围值和数据查询指令，及显示检测硫化氢气体的浓度值和报警记录，所述人机交互模块包括液晶智能显示屏和多组控制按键；所述浓度值报警模块用于根据所述控制模块发送的报警控制信号和用户设定的报警模式进行浓度超标报警，及按照时间列表存储历史硫化氢浓度检测信息和报警信息，所述报警模式包括在线报警、离线报警和双模式报警，所述在线报警包括GSM模块和报警信息自动筛选模块，当选择在线报警模式时，所述报警信息自动筛选模块会在接收到报警信息一段间隔时间内发出对当前位置重新检测的请求，若两次检测数据值的误差小于标准范围，则通过所述GSM模块发送报警信息至对应号码，及通过所述信息通讯模块向远程监管终端发送报警信息；所述离线报警包括报警闪光灯、语音报警器、扬声器和音频调节装置，所述扬声器和所述音频调节装置均与所述语音报警器电连接，所述音频调节装置包括功放模块、音色调节按钮和音量调节按钮，所述音色调节按钮和所述音量调节按钮均与所述功放模块电连接，当选择离线报警模式时，用户可通过所述音频调节装置调节报警的声音类型和大小；当选择所述双模式报警时，在接收到报警信息后同时进行在线报警和离线报警。
所述定位循迹模块用于根据用户通过所述人机交互模块输入的检测模式指令，控制电机控制装置对设定范围内的气体浓度进行循环检测，并在运动过程中进行自动避障；所述检测模式包括定点检测和自动巡检，当用户选择定点检测模式时，所述定位循迹模块获取用户设定的各检测定点的坐标值，并基于所述设定的各检测定点的坐标值，采用基于模拟退火算法和RNN模型的路径规划方法自动规划经过各检测定点坐标的路线，当用户选择自动巡检模式时，所述定位循迹模块获取用户设定的检测空间范围值，基于所述设定的检测空间范围值，在电子地图上气体检测点的范围内进行随机点巡检和自动避障，当到达巡检点后，所述定位循迹模块控制电机控制装置驱动电动伸缩杆上升，上升动作完成后，由气体检测模块进行硫化氢气体浓度检测，所述随机点的坐标值由随机数生成模块在设定的检测空间范围值内随机生成。
所述可视化处理模块用于在自动巡检模式下将设定范围内检测到的气体数据通过三维仿真进行三维重建，并将不同浓度的区域用不同的颜色标记，及将不同浓度区域的平均值进行显示和实时更新，所述颜色标记按照安全浓度范围阈值，将安全浓度范围设置为绿色，将警示浓度范围设置为橙色，将危险浓度范围设置为红色。而所述将设定范围内检测到的气体数据通过三维仿真进行三维重建包括首先将设定的空间范围划分为若干个固定尺寸的小正方体，用一定范围内多个小正方体内检测到的气体浓度平均值代替当前所述一定范围内的浓度值，然后基于得到的各个浓度值和三维坐标数据进行三维仿真得到气体浓度三维图。
在本实施例中，所述远程监管终端包括服务器和智能监控端，所述智能监控端与所述服务器相连接，用于接收各个硫化氢气体检测器发送的报警信息和定期发送的检测数据，查询并打印对应编号的硫化氢气体检测器获取的数据列表。
应当说明的是，本发明所述的实施方式仅仅是实现本发明的优选方式，对属于本发明整体构思，而仅仅是显而易见的改动，均应属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高灵敏度的硫化氢气体检测器，其特征在于，包括：信息采集装置和数据处理装置；
所述信息采集装置用于采集环境待测气体信息，并将所述气体信息转换成电压信号发送至所述数据处理装置，所述信息采集装置包括移动机构、气体检测模块和控制板，所述气体检测模块和所述控制板均设置在所述移动机构上；
所述数据处理装置用于对检测信号进行分析，并根据分析结果和用户设定的报警规则进行气体浓度报警。
2.如权利要求1所述的高灵敏度的硫化氢气体检测器，其特征在于，所述气体检测模块包括采样泵、进气口、气体存储腔、设置在所述进气口的过滤网和散气口，所述采样泵将待测气体通过进气口吸入所述气体存储腔内，由设置在所述气体存储腔内的硫化氢气体传感器进行信号检测，所述气体检测模块、所述控制板和所述数据处理装置均设置在一方形壳体内，所述进气口为圆柱状，所述进气口通过进气管道和球形的气体存储腔相连，所述散气口通过散气管道和球形的气体存储腔相连。
3.如权利要求2所述的高灵敏度的硫化氢气体检测器，其特征在于，所述控制板包括信号转换模块和信号指示灯，所述信号转换模块的输入端与硫化氢气体传感器的数据输出端电连接，所述信号转换模块用于将硫化氢气体传感器输出的电流信号转换为稳定电压信号，并将电压信号传递至所述数据处理装置；
所述信号转换模块包括信号放大器、取样电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和滤波电容C，所述取样电阻R1并接在硫化氢气体传感器的数据输出端，所述取样电阻R1的一端与所述信号放大器的同相输入端并联，所述电阻R2的一端与所述取样电阻R1的另一端并联后接地，所述电阻R2的另一端与所述信号放大器的反相输入端和所述电阻R3的一端并接，所述电阻R3的另一端与所述电阻R4的滑动臂连接，所述电阻R4并接在电源与地之间，所述电阻R5并接在所述电阻R3的一端与所述信号放大器的输出端之间；
所述信号指示灯包括三组不同颜色的LED流水灯，当系统上电后保持常亮，所述信号指示灯通过驱动器与所述数据处理装置电连接，当进行信息采集时，所述驱动器根据控制指令驱动所述三组不同颜色的LED流水灯按照设定的顺序和时间来发亮和熄灭。
4.如权利要求3所述的高灵敏度的硫化氢气体检测器，其特征在于，所述移动机构包括移动底座、两个万向轮、设置在移动底座内部的电机控制装置、电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的一端与所述电机控制装置电连接，所述电动伸缩杆的另一端与所述方形壳体固定连接；所述电机控制装置用于根据所述数据处理装置输出的驱动控制指令，驱动对应电机控制万向轮调节航向和路线，所述电机控制装置包括步进电机驱动芯片、多个步进电机、电机驱动器、一无刷直流电机和24V供电模块，所述步进电机驱动芯片与所述多个步进电机相连接输出脉宽调制信号驱动步进电机转动，步进电机进而带动万向轮运动。
5.如权利要求4所述的高灵敏度的硫化氢气体检测器，其特征在于，所述数据处理装置包括控制模块、人机交互模块、浓度值报警模块和信息通讯模块，所述人机交互模块、所述浓度值报警模块和所述信息通讯模块均与所述控制模块相连接；
所述控制模块用于接收所述控制板发送的检测信号，所述控制模块判断采集的硫化氢气体浓度是否小于预先设置的硫化氢气体的参考浓度阈值，若是，所述控制模块控制所述人机交互模块显示当前硫化氢浓度值，否则，所述控制模块控制所述人机交互模块显示当前硫化氢浓度值，并控制所述浓度值报警模块进行报警；
所述人机交互模块用于接收用户输入的报警参数阈值、报警模式、检测时长、检测模式、检测范围值和数据查询指令，及显示检测硫化氢气体的浓度值和报警记录，所述人机交互模块包括液晶智能显示屏和多组控制按键；
所述浓度值报警模块用于根据所述控制模块发送的报警控制信号和用户设定的报警模式进行浓度超标报警，及按照时间列表存储历史硫化氢浓度检测信息和报警信息，所述报警模式包括在线报警、离线报警和双模式报警，所述在线报警包括GSM模块和报警信息自动筛选模块，当选择在线报警模式时，所述报警信息自动筛选模块会在接收到报警信息一段间隔时间内发出对当前位置重新检测的请求，若两次检测数据值的误差小于标准范围，则通过所述GSM模块发送报警信息至对应号码，及通过所述信息通讯模块向远程监管终端发送报警信息；所述离线报警包括报警闪光灯、语音报警器、扬声器和音频调节装置，所述扬声器和所述音频调节装置均与所述语音报警器电连接，所述音频调节装置包括功放模块、音色调节按钮和音量调节按钮，所述音色调节按钮和所述音量调节按钮均与所述功放模块电连接，当选择离线报警模式时，用户可通过所述音频调节装置调节报警的声音类型和大小；当选择所述双模式报警时，在接收到报警信息后同时进行在线报警和离线报警。
6.如权利要求5所述的高灵敏度的硫化氢气体检测器，其特征在于，所述数据处理装置还包括定位循迹模块，所述定位循迹模块用于根据用户通过所述人机交互模块输入的检测模式指令，控制电机控制装置对设定范围内的气体浓度进行循环检测，并在运动过程中进行自动避障；
所述检测模式包括定点检测和自动巡检，当用户选择定点检测模式时，所述定位循迹模块获取用户设定的各检测定点的坐标值，并基于所述设定的各检测定点的坐标值，采用基于模拟退火算法和RNN模型的路径规划方法自动规划经过各检测定点坐标的路线，当用户选择自动巡检模式时，所述定位循迹模块获取用户设定的检测空间范围值，基于所述设定的检测空间范围值，在电子地图上气体检测点的范围内进行随机点巡检和自动避障，当到达巡检点后，所述定位循迹模块控制电机控制装置驱动电动伸缩杆上升，上升动作完成后，由气体检测模块进行硫化氢气体浓度检测，所述随机点的坐标值由随机数生成模块在设定的检测空间范围值内随机生成。
7.如权利要求6所述的高灵敏度的硫化氢气体检测器，其特征在于,所述数据处理装置还包括可视化处理模块，所述可视化处理模块用于在自动巡检模式下将设定范围内检测到的气体数据通过三维仿真进行三维重建，并将不同浓度的区域用不同的颜色标记，及将不同浓度区域的平均值进行显示和实时更新，所述颜色标记按照安全浓度范围阈值，将安全浓度范围设置为绿色，将警示浓度范围设置为橙色，将危险浓度范围设置为红色。
8.如权利要求7所述的高灵敏度的硫化氢气体检测器，其特征在于,所述将设定范围内检测到的气体数据通过三维仿真进行三维重建包括首先将设定的空间范围划分为若干个固定尺寸的小正方体，用一定范围内多个小正方体内检测到的气体浓度平均值代替当前所述一定范围内的浓度值，然后基于得到的各个浓度值和三维坐标数据进行三维仿真得到气体浓度三维图。
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