CN202854118U - 一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统 - Google Patents

一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，包括远程监控计算机、远程控制台和气体检测终端，远程控制台包括微控制器模块、第一GPRS模块和键盘电路模块；气体检测终端包括外界气体传输管路、气泵和气体反应室，气体反应室内设置有气体传感器阵列，气体反应室外设置有气体检测处理器，气体检测处理器包括第一微处理器模块、第二微处理器模块、Flash存储器模块、SDRAM存储器模块、SD卡接口、USB接口、以太网接口、触摸式液晶显示屏、第二GPRS模块、温湿度传感器和信号调理电路模块。本实用新型设计合理，成本低，实时性好，检测精度高，远程通信稳定可靠，实用性强，适用范围广，使用效果好，便于推广使用。

Description

一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统
技术领域
本实用新型涉及一种气体检测系统，尤其是涉及一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统。
背景技术
目前，随着工业化程度的不断提高，工业生产带来的有毒有害气体逐渐增多。特别是在化工生产，煤矿等高危环境的气体检测系统越来越受到人们的重视。尤其是当有害气体达到一定浓度时会对人的身体产生巨大的危害。对于甲烷、一氧化碳等气体浓度过高时容易引起爆炸，直接危害人的生命财产安全。
对上述这些危险区域环境，构建实时监控网络、实现远程实时监控、远程报警数据传输变为一种趋势。目前的气体检测系统多是单独检测自己区域内的气体参数并实施报警，还没有实现多区域的多传感器阵列数据的网络化管理及远程报警的功能，存在着通用性差、智能化程度低、管理不便的缺陷和不足。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其结构简单，设计合理，接线方便，实现成本低，实时性好，检测精度高，远程通信稳定可靠，实用性强，适用范围广，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：包括远程监控计算机、远程控制台和气体检测终端，所述气体检测终端通过Internet网络与远程监控计算机连接并通信，所述气体检测终端通过GPRS网络与远程控制台无线连接并通信，所述远程控制台包括微控制器模块和与微控制器模块相接的第一GPRS模块，所述微控制器模块的输入端接有用于输入控制参数的键盘电路模块；所述气体检测终端包括外界气体传输管路以及依次连接在外界气体传输管路上的气泵和气体反应室，所述气体反应室内设置有用于对气体浓度进行实时检测的气体传感器阵列，所述气体反应室外设置有用于对气体传感器阵列所检测到的信号进行分析处理和传输、并用于对气泵进行控制的气体检测处理器，所述气体检测处理器包括第一微处理器模块和与第一微处理器模块相接的第二微处理器模块，以及与第二微处理器模块相接的Fla sh存储器模块、SDRAM存储器模块、SD卡接口、USB接口、以太网接口、触摸式液晶显示屏和第二GPRS模块，所述第一微处理器模块的输入端接有温湿度传感器和用于信号放大和滤波处理的信号调理电路模块，所述气体传感器阵列与所述信号调理电路模块的输入端相接，所述第一微处理器模块的输出端接有气泵驱动电路模块和用于在气体浓度超过设定阈值时发出声光报警信号的声光报警电路模块，所述气泵与所述气泵驱动电路模块的输出端相接，所述以太网接口与Internet网络相接，所述第二GPRS模块通过GPRS网络与第一GPRS模块无线连接并通信。
上述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述微控制器模块为单片机MSP430G2231。
上述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述键盘电路模块为4×4矩阵键盘。
上述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述气体传感器阵列由氧气传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、甲烷传感器、二氧化氮传感器和一氧化氮传感器组成。
上述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述第一微处理器模块为单片机MSP430F149。
上述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述第二微处理器模块为嵌入式ARM9微处理器S3C2440。
上述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述温湿度传感器为数字式温湿度传感器SHT11。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型结构简单，设计合理，接线方便，实现成本低。
2、本使用新型的智能化程度高，气体检测终与远程监控计算机之间通过Internet网络进行通信，气体检测终与远程控制台之间通过GPRS网络进行通信，能够有效地利用现有技术中成熟的通信网络实现数据的交换，通信稳定可靠且降低了数据传输成本；而且，本实用新型的远程通信功能，使得本实用新型能够应用在复杂危险场合中。
3、本实用新型通过气泵将外界气体抽入气体反应室中，气体传感器阵列在气体反应室中对气体浓度进行检测，实现了气体传感器阵列中各气体传感器对外界气体浓度变化的实时快速响应，有助于提高检测精度。
4、本实用新型气体传感器阵列可以由不同种类、各种各样的气体传感器组合构成，传感器可方便进行更换，提高了本实用新型的通用性。
5、本实用新型的实用性强，适用于工业安全、油田、气田、煤矿安全等领域的多参数气体检测，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，接线方便，实现成本低，实时性好，检测精度高，远程通信稳定可靠，实用性强，适用范围广，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
附图标记说明:
1—远程监控计算机；    2—远程控制台；        2-1—微控制器模块；
2-2—第一GPRS模块；    2-3—键盘电路模块；    3—外界气体传输管路；
4—气泵；              5—第一微处理器模块；  6—第二微处理器模块；
7—Fla sh存储器模块；  8—SDRAM存储器模块；   9—SD卡接口；
10—USB接口；          11—以太网接口；
12—触摸式液晶显示屏； 13—第二GPRS模块；
14—温湿度传感器；     15—信号调理电路模块；
16—气泵驱动电路模块； 17—声光报警电路模块；
18—Internet网络；     19—GPRS网络；        20—气体反应室；
21—气体传感器阵列。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括远程监控计算机1、远程控制台2和气体检测终端，所述气体检测终端通过Internet网络18与远程监控计算机1连接并通信，所述气体检测终端通过GPRS网络19与远程控制台2无线连接并通信，所述远程控制台2包括微控制器模块2-1和与微控制器模块2-1相接的第一GPRS模块2-2，所述微控制器模块2-1的输入端接有用于输入控制参数的键盘电路模块2-3；所述气体检测终端包括外界气体传输管路3以及依次连接在外界气体传输管路3上的气泵4和气体反应室20，所述气体反应室20内设置有用于对气体浓度进行实时检测的气体传感器阵列21，所述气体反应室20外设置有用于对气体传感器阵列21所检测到的信号进行分析处理和传输、并用于对气泵4进行控制的气体检测处理器，所述气体检测处理器包括第一微处理器模块5和与第一微处理器模块5相接的第二微处理器模块6，以及与第二微处理器模块6相接的Flash存储器模块7、SDRAM存储器模块8、SD卡接口9、USB接口10、以太网接口11、触摸式液晶显示屏12和第二GPRS模块13，所述第一微处理器模块5的输入端接有温湿度传感器14和用于信号放大和滤波处理的信号调理电路模块15，所述气体传感器阵列21与所述信号调理电路模块15的输入端相接，所述第一微处理器模块5的输出端接有气泵驱动电路模块16和用于在气体浓度超过设定阈值时发出声光报警信号的声光报警电路模块17，所述气泵4与所述气泵驱动电路模块16的输出端相接，所述以太网接口11与Internet网络18相接，所述第二GPRS模块13通过GPRS网络19与第一GPRS模块2-2无线连接并通信。
如图1所示，本实施例中，所述微控制器模块2-1为单片机MSP430G2231。所述键盘电路模块2-3为4×4矩阵键盘。所述气体传感器阵列21由氧气传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、甲烷传感器、二氧化氮传感器和一氧化氮传感器组成。所述第一微处理器模块5为单片机MSP430F149。所述第二微处理器模块6为嵌入式ARM9微处理器S 3C2440。所述温湿度传感器14为数字式温湿度传感器SHT11。
本实用新型的工作原理及工作过程是：上电后，触摸式液晶显示屏12上显示人机交互界面，通过操作触摸式液晶显示屏12输入打开气泵4的控制参数，第一微处理器模块5接收该控制参数并通过气泵驱动电路模块16驱动气泵4打开，气体反应室20内有外界气体通过，气体传感器阵列21中的各气体传感器开始对通过气体反应室20的各气体浓度进行实时检测，并将所检测到的信号经信号调理电路模块15进行放大和滤波处理后输出给第一微处理器模块5，第一微处理器模块5对其接收到的信号进行分析处理并判断气体浓度信号是否有效，当有效时，控制触摸式液晶显示屏12对各气体浓度进行实时显示，并将气体浓度数据实时传输给第二微处理器模块6，第二微处理器模块6将气体浓度数据实时存储在接在SD卡接口9上的SD卡中；第一微处理器模块5还将其分析处理得到的实时气体浓度数据与气体浓度设定阈值相比较，当实时气体浓度数据超过设定阈值时，第一微处理器模块5控制声光报警电路模块17发出声光报警信号，提醒工作人员采取相应措施。同时，温湿度传感器14还对气体检测终端所处环境中的温湿度进行检测并将所检测到的信号输出给第一微处理器模块5，第一微处理器模块5对其接收到的信号进行分析处理并控制触摸式液晶显示屏12对温湿度进行实时显示，且将温湿度数据传输给第二微处理器模块6，第二微处理器模块6可以对温湿度数据进行存储或进一步上传。
当有远程监控计算机1的网络请求时，第二微处理器模块6通过内置的web服务器响应外部访问并通过以太网接口11和Internet网络18与远程监控计算机1进行数据交换；当第二微处理器模块6通过第GPRS模块13和GPRS网络19接收到远程控制台2发送的实时数据短信请求时，响应远程控制台2的命令，并通过第二GPRS模块13和GPRS网络19回复相应的数据信息。如果再次检测的命令被允许，则进入下一次气体检测模式，否则结束任务。
另外，Flash存储器模块7用于存储应用程序；SDRAM存储器模块8用于暂存数据；当在USB接口10上插入U盘时，通过操作触摸式液晶显示屏12，能够完成历史数据由SD卡到U盘的拷贝。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：包括远程监控计算机（1）、远程控制台（2）和气体检测终端，所述气体检测终端通过Internet网络（18）与远程监控计算机（1）连接并通信，所述气体检测终端通过GPRS网络（19）与远程控制台（2）无线连接并通信，所述远程控制台（2）包括微控制器模块（2-1）和与微控制器模块（2-1）相接的第一GPRS模块（2-2），所述微控制器模块（2-1）的输入端接有用于输入控制参数的键盘电路模块（2-3）；所述气体检测终端包括外界气体传输管路（3）以及依次连接在外界气体传输管路（3）上的气泵（4）和气体反应室（20），所述气体反应室（20）内设置有用于对气体浓度进行实时检测的气体传感器阵列（21），所述气体反应室（20）外设置有用于对气体传感器阵列（21）所检测到的信号进行分析处理和传输、并用于对气泵（4）进行控制的气体检测处理器，所述气体检测处理器包括第一微处理器模块（5）和与第一微处理器模块（5）相接的第二微处理器模块（6），以及与第二微处理器模块（6）相接的Flash存储器模块（7）、SDRAM存储器模块（8）、SD卡接口（9）、USB接口（10）、以太网接口（11）、触摸式液晶显示屏（12）和第GPRS模块（13），所述第一微处理器模块（5）的输入端接有温湿度传感器（14）和用于信号放大和滤波处理的信号调理电路模块（15），所述气体传感器阵列（21）与所述信号调理电路模块（15）的输入端相接，所述第一微处理器模块（5）的输出端接有气泵驱动电路模块（16）和用于在气体浓度超过设定阈值时发出声光报警信号的声光报警电路模块（17），所述气泵（4）与所述气泵驱动电路模块（16）的输出端相接，所述以太网接口（11）与Internet网络（18）相接，所述第二GPRS模块（13）通过GPRS网络（19）与第一GPRS模块（2-2）无线连接并通信。
2.按照权利要求1所述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述微控制器模块（2-1）为单片机MSP430G2231。
3.按照权利要求1所述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述键盘电路模块（2-3）为4×4矩阵键盘。
4.按照权利要求1所述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述气体传感器阵列（21）由氧气传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、甲烷传感器、二氧化氮传感器和一氧化氮传感器组成。
5.按照权利要求1所述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述第一微处理器模块（5）为单片机MSP430F149。
6.按照权利要求1所述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述第二微处理器模块（6）为嵌入式ARM9微处理器S3C2440。
7.按照权利要求1所述的一种嵌入式网络化智能多参数气体检测系统，其特征在于：所述温湿度传感器（14）为数字式温湿度传感器SHT11。
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