CN201225695Y - 一种基于gprs无线网络的油烟净化装置 - Google Patents

一种基于gprs无线网络的油烟净化装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型是一种基于GPRS无线网络的油烟净化装置。包括有集烟罩(1)、集烟管(2)、排气风机(3),其中集烟管(2)与排气风机(3)之间设有净化器(4),净化器(4)的输出口上设有油烟气体传感器(5),油烟气体传感器(5)的输出端与油烟数据采集及处理电路(6)的输入端连接,油烟数据采集及处理电路(6)的输出端与嵌入式控制器(7)的输入端连接,嵌入式控制器(7)的输出端与数据无线传输模块(8)的输入端连接,数据接收及处理装置(9)的接收器与数据无线传输模块(8)的发射器匹配。本实用新型可对环境中的油烟污染源进行实时监控,从而可以遏制油烟污染的发生。另外,本实用新型净化器采用高频高压电源装置,因此,其油烟净化效率高,净化效果好。

Description

一种基于GPRS无线网络的油烟净化装置
技术领域:
本实用新型是一种基于GPRS无线网络的油烟净化装置,属于基 于GPRS无线网络的油烟净化装置的改造技术。 背景技术:
目前的油烟净化装置都没有实时监控的功能,以至无法遏制油烟 污染的发生,造成环境污染严重,破坏生态平衡。此外,目前的油烟 净化装置都以静电式应用最为普遍,约占巿场数量的80%左右。静电 式多釆用荷电电场与吸附电场结合形成多级梯度电场的技术。放电电 场以有利于形成合适的电暈电流为目的而采用不同的极板结构形式。 高压电源是该类油烟净化设备的关键组件,调查表明,只要电源匹配 合适,定期进行设备维护,及时清理极板油污,就可保证油烟净化设 备正常运转和净化效率。但目前的油烟净化装置所用的高压电源不能 有效满足油烟净化的要求,油烟净化效率低,净化效果差。
实用新型内容:
本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种可对环境中的 油烟污染源进行实时监控,可以遏制油烟污染的发生,且油烟净化效 率高,净化效果好的基于GPRS无线网络的油烟净化装置。本实用新 型投资小,成本低,可有效减少污染,维护生态平衡。
本实用新型的技术方案是:包括有集烟罩、集烟管、排气风机, 其中集烟管与排气风机之间设有净化器,净化器的输出口上设有油烟气体传感器,油烟气体传感器的输出端与油烟数据釆集及处理电路的 输入端连接,油烟数据采集及处理电路的输出端与嵌入式控制器的输 入端连接,嵌入式控制器的输出端与数据无线传输模块的输入端连 接,数据接收及处理装置的接收器与数据无线传输模块的发射器匹 配。
上述净化器包括有高频高压电源装置及其电极,高频高压电源 装置的两端通过耐高压导线与电极连接。
上述油烟数据采集及处理电路包括有运放电路、A/D转换装置,
其中油烟气体传感器的输出端与运放电路的输入端连接,运放电路的
输出端与A/D转换装置的输入端连接,A/D转换装置的输入端通过 RS232接口与监控装置连接。
上述数据无线传输模块为GPRS终端。
上述GPRS终端包括控制模块、串行通信模块、TCP/IP模块和GPRS 无线发送模块,串口通信模块,其中控制模块通过AT指令初始化GPRS 无线发送模块,使之附着在GPRS网上,获得网络运营商动态分配给 GPRS终端的IP地址,并与目的终端或服务器之间建立网络连接;控 制模块控制串口通信模块通过RS232串口向客户系统收发数据或指 令;控制模块通过RS232串口向TCP/IP模块收发数据;控制模块自 主或根据远程控制指令釆取的其他操作。
上述通信模块包括TCP/IP协议处理模块和GPRS无线模块, TCP/IP模块通过RS232串口与GPRS无线模块通信。
上述TCP/IP协议处理模块和GPRS无线模块之间有两种传输模式: 透明模式和非透明模式,当传送AT指令集时,模块进入透明模式, 可以直接访问GPRS无线模块;当模块进入非透明传输方式时,用户数据从串口进入TCP/IP模块后,先打成TCP/IP包,再经串口发送给
GPRS模块,GPRS无线模块把其封装成GPRS分组数据包传到GPRS网 上。
上述GPRS无线模块釆用SIEMENS公司的MC35GPRS模块。 本实用新型由于釆用在净化器的输出口上设有油烟气体传感器,
油烟气体传感器的输出端与油烟数据釆集及处理电路的输入端连接,
油烟数据采集及处理电路的输出端与嵌入式控制器的输入端连接,嵌
入式控制器的输出端与数据无线传输模块的输入端连接,数据接收及
处理装置的接收器与数据无线传输模块的发射器匹配的结构,故可对
环境中的油烟污染源进行实时监控,从而可以遏制油烟污染的发生。
另外,本实用新型净化器采用髙频高压电源装置,因此,其油烟净化
效率高,净化效果好。本实用新型是一种投资小,成本低,可有效减
少污染,维护生态平衡的基于GPRS无线网络的油烟净化装置。
附图说明:
图l为本实用新型的系统方案; 图2油烟净化原理示意图; 图3检测电路的结构框图; 图4实时监控终端结构框图;. 图5软件结构框图。
具体实施方式:
实施例:
本实用新型的结构示意图如图1、 2、 3、 4所示,包括有集烟罩 1、集烟管2、排气风机3,其中集烟管2与排气风机3之间设有净化器4,净化器4的输出口上设有油烟气体传感器5,油烟气体传感器
5的输出端与油烟数据釆集及处理电路6的输入端连接,油烟数据采 集及处理电路6的输出端与嵌入式控制器7的输入端连接,嵌入式控 制器7的输出端与数据无线传输模块8的输入端连接,数据接收及处 理装置9的接收器与数据无线传输模块8的发射器匹配。
上述净化器4包括有高频高压电源装置及其电极,高频高压电源
装置的两端通过耐高压导线与电极连接。其净化原理如图2所示。
静电对油烟的净化过程可分为四个阶段:①气体电离;②油烟 微粒获得离子而荷电;③荷电微粒向电极移动;④油水混合液利用 重力作用,顺收集电极流下,顺排泄孔排进收集器。
气^^的原子是由带正电荷的质子与不带电荷的中子组成的原子 核以及外层高速运转的带负电荷电子组成。电子比较容易受撞击或外 力影响而脱离原子核的束缚,成为带负电的"自由电子",这些自由 电子有些还会附着在其它颗粒或分子上,成为带负电的性质,称为"负 离子"。气体分子失去一个电子以后,就多出一个正电荷呈现出带正 电的性质,称为"正离子"。这种中性气体分子分离为正离子和负离 子(包括自由电子)的现象,称为气体电离。
油烟与水混合的雾滴需要荷电才能在电场力的作用下从气流中分 离出来。其荷电量的多少与雾滴的大小,电场强度以及在电场中停留 的时间有关。通常有两种荷电方式,电场荷电和扩散荷电。
油烟水等混合雾滴荷电后,在电场力的作用下,按各自所带电荷 的极性不同,向极性相反的电极运动,并吸附其上,在重力作用下流 到下部的收集池排放孔排入收集器,可定期排放。静电消除油烟的原理是荷电雾滴在电场中受电场力被捕集。这个力的方向和大小取决于 电场的极性和电场强度的大小,雾滴在被捕集的运动速度取决于电场 力和粘滞阻力。在静电消除油烟的电场中,其雾滴的运动主要取决于 库伦引力和气体摩擦阻力。
上述油烟数据釆集及处理电路6的原理图如图3所示,包括有
运放电路、A/D转换装置,其中油烟气体传感器的输出端与运放电路 的输入端连接,运放电路的输出端与A/D转换装置的输入端连接, A/D转换装置的输入端通过RS232接口与监控装置连接。
油烟气体传感器是油烟机净化器的关键部件,高性能气敏传感 器除了能自动感应监测油烟净化机出口处排除的油烟气体浓度是否 符合国家规定的标准外,还可以检测天然气、煤气等有害、易燃气体 的浓度。本上述油烟气体传感器(5)为半导体传感器。工作时可有 效的根据油烟气体浓度的变化改变其电阻的大小,通过测量电路和单 片计算机处理后实现实时监测和报警功能。含量超过下限值,将自动
排气;低于下限值将自动关机;超过最高值将自动报警。
另外通常的油烟传感器在刚上电之后传感器的电阻值不可能立
即稳定, 一般刚通电时传感器呈现非常低的低阻状态,然后逐渐进入 高阻态并稳定下来.这是由于断电时传感元件的表面吸附着水分和杂 散气体,随着通电开始这些水分和杂散气体逐渐脱离,进而使得传感 元件的表面状态趋于稳定,这类传感器的电阻值在通电开始的数分钟 后才能进入稳定状态,而该传感器无须加热(即冷起动式),只要主 机接通电源,有害、可燃气体超过设定值就能可靠工作,其对多种可 燃性气体和液体蒸汽都有敏感性能.器件灵敏度即器件电阻与检测气
体浓度具有如下关系:logRs=mlogC+n式中Rs为器件电阻,m、 n为常数,m代表器件相对于气体浓度变化的 敏感性,n与检测气体灵敏度有关,随元件材料、气体种类而异,并 随测试条件而有所不同。
器件在低浓度下器件电阻变化大,而高浓度下,器件电阻变化小。 这一特点,非常适宜检测低浓度微量气体。同时根据所使用的气源不 同,来设定传感器安置高度,提高传感器的灵敏度和使用寿命,以避 免油烟堵塞传感器,因此灵敏度不会因油烟沾污而改变,可靠性较好, 使用寿命长。。现场传感器主要监测油烟气体中的CO, C02, NO, N02, H2S等有害成分,将预定监测项目的测量结果经过放大电路转换成电 信号,经过串行A/D转换后标准信号或通过RS232接口传给控制器。
本实施例中,上述油烟气体传感器5为半导体传感器。 本实用新型实时监控由远程监控终端、数据无线传输模块8、数 据接收及处理装置9组成,本实施例中,上述数据无线传输模块8为 GPRS终端。数据接收及处理装置9为计算机监控中心。远程监控终 端安装在油烟排放大户的油烟出口处。远程监控终端与计算机监控中 心通过GPRS无线通信网络和监控中心网络建立TCP连接进行数据通 信,远程监控终端作为TCP连接的客户端将采集到的各种数据上送到 监控中心,分为主动上送和监控中心请求上送,同时监控终端对监控 中心下达的命令进行实时接收和处理。监控中心作为TCP连接的服务 端是整个油烟实时监控系统的中心,主要由服务器、监控工作站、查 询工作站、通信工作站等构成的局域网,与现场远程监控终端建立 TCP连接后,过发送指令远程控制视频釆集的开始、结束以及是釆用 单帧釆集还是连续帧采集。局域网中的用户通过"油烟监测实时监控 系统"软件实现数据查询、油烟情况监控、报表打印等功能。系统通过GPRS网络建立TCP连接有两种方式: 一种是监控终端通 过GPRSModem与GSM基站通信,GPRS分组数据包通过内部网关节点后, 转换为可在Internet中传送的格式,传送给服务器。另 一种是现场信 号釆集站点GPRS Modem通过GPRS网络直接与监控服务器端的GPRS Modem进行点对点通讯,然后通过串口将数据发送至服务器。相比较 而言,第二种方法是在GPRS网络内部进行数据传输,所以传输速率和 可靠性比第一种方法要好,但通信和设备费要高一些。服务器端同一 时刻只接受一个现场信号釆集站点的连接请求。本系统釆用第一种方 法,远程服务器端接入Internet,并拥有一个固定的IP地址,现场信 号采集站点设定在上电后自动请求与这一IP地址建立连接。从而有选 择地接受现场信号釆集站点的连接请求,可以同时监控多个站点。这 种方法适用于大范围、多站点的监控。实时监控终端结构如图4所示。
监控中心是无线环境监控系统的中枢,也是整个系统的关键。 要求硬件平台接入Internet网络。油烟监控终端以嵌入式操作系统 WINCE为平台,釆用嵌入式Visual C编程。WINCE是针对嵌入式微控制 领域设计的系统,主要包括进程管理、内存管理、设备管理、文件管 理和网络管理等功能。其内核釆用模块化设计,功能模块可以独立添 加或卸载,使系统运行所需要的内核显著减小,从而减少系统代码, 合理利用资源。另外,还需要利用TCP/IP协议来完成GPRS业务数据 的打包和解包。考虑到成本和具体应用,应对TCP/IP协议进行合理 的裁剪,以满足小R0M系统的情况。监控中心软件采用VB. NET语言 配合SQL Server数据库技术和Socket网络技术分别来实现数据库操作和通信操作。监控中心软件设计要保证系统功能的完整性,又要考 虑系统有较好的扩展性,同时也应有较好的可靠性和兼容性。监控中 心软件系统可由三部分组成:通信模块、数据库模块、主界面模块。
软件结构图如图5所示。通信模块用于和GPRS终端建立基于TCP/IP
协议的网络通信,并经协议转换完成数据的接收和发送。作为服务器
端子程序随时侦听GPRS终端的连接,向GPRS终端发送各种命令信息, 需要时会被主线程调用。通信部分的主要功能有:
1) 通信端口的初始化
2) 开启通信端口并侦听
3) 有连接请求时应答,并完成握手
4) 开始正常接收和发送数据5) 接收完成,释放连接,关闭通信端口
数据库模块用于各种有关的设置信息、数据信息的存储、修改、 删除和查询都在数据库模块完成,各数据库子程序在必要时被主线程 调用。数据库子模块的主要功能有:
1) 对通信模块传递过来的数据进行阀值检测,确定是否报警(或者无 效)并做好标记。返回数据状态给界面处理模块。
2) 数据存入数据库。
3) 监测点信息的添加、修改、删除。
4) 通道信息的添加、修改和删除。
5) 空气质量级别的API设置信息的添加、修改、删除。
6) 根据条件查询满足要求的数据集。人机界面模块是计算机与用户的交互接口,它提供一个可视化的 窗口界面给使用者,负责接收使用者的鼠标和键盘事件,给出响应。 同时通过调用数据库模块和通信模块的某些子程序来完成后台的通 信和数据库操作。由于VB. NET编程语言具有非常方便的界面设计特 性,制作风格一致的友好的窗体界面可以快速地完成。主界面模块可
采用多线程技术,保证后台与GPRS终端进行数据传输的同时能及时响
应用户的鼠标和键盘命令,提高软件的性能。人机界面模块的主要功
能有:l)系统启动初始化;2)获取登录用户权限、加载窗体模块、 记录曰志,日志文件读写操作;3)用户权限管理(用户注册、编辑、 删除);O统计一段时间的数据,输出油烟质量报表,打印空气质 量报表;5)报警功能。

Claims (9)

1、一种基于GPRS无线网络的油烟净化装置,包括有集烟罩(1)、集烟管(2)、排气风机(3),其特征在于集烟管(2)与排气风机(3)之间设有净化器(4),净化器(4)的输出口上设有油烟气体传感器(5),油烟气体传感器(5)的输出端与油烟数据采集及处理电路(6)的输入端连接,油烟数据采集及处理电路(6)的输出端与嵌入式控制器(7)的输入端连接,嵌入式控制器(7)的输出端与数据无线传输模块(8)的输入端连接,数据接收及处理装置(9)的接收器与数据无线传输模块(8)的发射器匹配。
2、 根据权利要求1所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置,其特征在 于上述净化器(4)包括有高频高压电源装置及其电极,高频高压电源装置的 两端通过耐高压导线与电极连接。
3、 根据权利要求1所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置,其特征在于 上述油烟数据釆集及处理电路(6)包括有运放电路、A/D转换装置,其中油 烟气体传感器的输出端与运放电路的输入端连接,运放电路的输出端与A/D转 换装置的输入端连接,A/D转换装置的输入端通过RS232接口与监控装置连接。
4、 根据权利要求l所述的油烟净化无线网络远程监控方法,其特征在于 上述油烟气体传感器(5)为半导体传感器。
5、 根据权利要求1至4任一项所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装 置,其特征在于上述数据无线传输模块(8)为GPRS终端。
6、根据权利要求5所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置,其特征在 于上述GPRS终端包括控制模块、串行通信模块、TCP/IP模块和GPRS无线发送 模块,串口通信模块,其中控制模块通过AT指令初始化GPRS无线发送模块, 使之附着在GPRS网上,获得网络运营商动态分配给GPRS终端的IP地址,并 与目的终端或服务器之间建立网络连接;控制模块控制串口通信模块通过RS232串口向客户系统收发数据或指令;控制模块通过RS232串口向TCP/IP模块收发数据;控制模块自主或根据远程控制指令采取的其他操作。
7、 根据权利要求6所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置,其特征在 于上述通信模块包括TCP/IP协议处理模块和GPRS无线模块,TCP/IP模块通过 RS232串口与GPRS无线模块通信。
8、 根据权利要求7所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置,其特征在 于上述TCP/IP协议处理模块和GPRS无线模块之间有两种传输模式:透明模式 和非透明模式,当传送AT指令集时,模块进入透明模式,可以直接访问GPRS 无线模块;当模块进入非透明传输方式时,用户数据从串口进入TCP/IP模块后, 先打成TCP/IP包,再经串口发送给GPRS模块,GPRS无线模块把其封装成GPRS 分组数据包传到GPRS网上。
9、 根据权利要求8所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置,其特征在 于上述GPRS无线模块釆用SIEMENS公司的MC35GPRS模块。
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