CN203432936U - 冶金气态污染物监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种冶金气态污染物监测系统，包括至少一个冶金气态污染物监测装置和远程终端；所述冶金气态污染物监测装置与所述远程终端通过无线网络连接；所述冶金气态污染物监测装置采集预定位置的冶金气态污染物浓度信息值并将该值通过无线网络发送给所述远程终端；所述远程终端将收到的各冶金气态污染物浓度信息值转化为冶金气态污染物浓度值，并将所述冶金气态污染物浓度值以图表形式展示。本系统可以直观展示实时的冶金气态污染物浓度信息，并且扩展性较强。

Description

冶金气态污染物监测系统

技术领域

本实用新型涉及冶金技术领域，特别是指一种冶金气态污染物监测系统。 

背景技术

冶金工业尤其是钢铁冶炼是我国重工业的重要组成部分之一，而在中国当今被中国钢铁工业协会统计的炼钢企业大大小小共计460余家，不列统的更是有两万家之多。如此多的企业，每家、每天、每年产生的尾气排放量是一笔不可小觑的数字。 

众所周知，在炼钢过程中，大量的碳和其他杂质燃烧产生尾气，二氧化碳过多排放引起温室效应，而碳的不完全燃烧产生的一氧化碳更是威胁人生命的有害气体。因此，及时检测尾气浓度，并将信息有效的发送出去，可以有效的实时检测气体浓度变化，采取有效的控制管理措施，减少尾气排放对打起环境造成的有害影响。 

现有技术中的尾气检验装置可简单分为半导体式、催化燃烧式、热导池式等，但绝大部分只有本地报警功能，倘若人员不在检测仪器附近，将无法了解到气体的浓度变化，有很大的滞后性。北京华清能源也曾推出过一款无线智能气体检测仪，但是检测的气体类型单一，是一个独立的装置，不具有可扩展性。 

综上所述，需要一种能够检测多种类型的气体且能直观展示实时的冶金气态污染物浓度信息的冶金气态污染物监测方案。 

实用新型内容

本实用新型提供一种冶金气态污染物监测系统，用于解决现有技术中无法使工作人员实时了解到冶金气态污染物浓度以及无法同时检测冶金气态污染物中的多种气体的问题。本实用新型提供的冶金气态污染物监测系统可以获取多种冶金气态污染物的浓度数据，并在远程终端上实时以折线图的形式将冶金气态污染物的浓度变化情况显示给用户，方便用户随时根据冶金气态污染物的变化做出应有的措施和反应。 

本实用新型提供一种冶金气态污染物监测系统，包括至少一个冶金气态污染物监测装置和远程终端；所述冶金气态污染物监测装置与所述远程终端通过无线网络连接；每个所述冶金气态污染物监测装置采集预定位置的冶金气态污 染物浓度信息值并将该值通过无线网络发送给所述远程终端；所述远程终端将收到的各冶金气态污染物浓度信息值转化为冶金气态污染物浓度值，并将所述冶金气态污染物浓度值以图表形式展示。 

优选地，所述冶金气态污染物监测装置包括：供电模块、传感器模块、中央处理器和数据发送模块；所述供电模块分别和所述传感器模块、中央处理器、数据发送模块电连接，所述传感器模块还和所述中央处理器电连接，所述中央处理器还和所述数据发送模块电连接；所述供电模块用于为所述传感器模块、中央处理器、数据发送模块提供工作电压；所述传感器模块用于在所述中央处理器的控制下采集预定位置的冶金气态污染物浓度信息值并将其发送给所述中央处理器；所述中央处理器用于控制所述传感器模块采集冶金气态污染物浓度信息值的采样频率，还用于存储所述传感器模块发来的冶金气态污染物浓度信息值并将其发送给所述数据发送模块，还用于控制所述数据发送模块发送数据；所述数据发送模块用于在所述中央处理器的控制下将收到的冶金气态污染物浓度信息值通过无线网络发送给所述远程终端，同时将该冶金气态污染物浓度信息值对应的发送时间也发送给所述远程终端。 

优选地，所述数据发送模块包括Wi-Fi单元；所述Wi-Fi单元用于将收到的冶金气态污染物浓度信息值以字符串或二进制的形式发送给指定IP地址的远程终端。 

优选地，所述远程终端包括原始数据接收及展示模块、浓度信息值生成及展示模块、图形展示模块；所述原始数据接收及展示模块与所述浓度信息值生成及展示模块电连接，所述浓度信息值生成及展示模块与所述图形展示模块电连接； 

所述原始数据接收及展示模块，用于接收各冶金气态污染物监测装置的Wi-Fi单元发来的字符串或二进制形式的冶金气态污染物浓度信息值及其对应的发送时间，并实时将接收的冶金气态污染物浓度信息值的发送方IP地址、发送时间和原始字符串或二进制数据展示于第一预定窗口内；还用于实时将接收的对应于各冶金气态污染物监测装置的字符串或二进制形式的冶金气态污染物浓度信息值及其对应的发送时间发送给所述浓度信息值生成及展示模块； 

所述浓度信息值生成及展示模块，用于将对应于各冶金气态污染物监测装 置的字符串或二进制形式的冶金气态污染物浓度信息值解析为原冶金气态污染物浓度信息值，并根据预先存储的电压-浓度的关系式函数，将冶金气态污染物浓度信息值转化为冶金气态污染物浓度值，并将不同发送时间对应的各类冶金气态污染物浓度信息值和解析后得到的冶金气态污染物浓度值以表格形式展示于第二预定窗口内；对于每个冶金气态污染物监测装置，所述浓度信息值生成及展示模块还用于实时将该冶金气态污染物监测装置的若干个冶金气态污染物浓度信息值对应的发送时间中离当前时间最近的N个发送时间及这N个发送时间分别对应的冶金气态污染物浓度值发送给所述图形展示模块； 

所述图形展示模块，用于实时根据收到的各冶金气态污染物监测装置的N个发送时间及这N个发送时间分别对应的冶金气态污染物浓度值生成各冶金气态污染物监测装置所监测的预定位置处的冶金气态污染物浓度值随发送时间的变化图，并将所述冶金气态污染物浓度值随发送时间的变化图展示于第三预定窗口内；其中，N为预定正整数。 

优选地，所述数据发送模块还包括GPRS单元，所述冶金气态污染物监测系统还包括至少一个用户手机；所述GPRS单元用于根据AT指令将收到的冶金气态污染物浓度信息值以短信的形式发送给指定号码的用户手机。 

优选地，所述供电模块为干电池组、可变稳压电源、充电电源和太阳能电源中的至少一种。 

优选地，所述传感器模块包括二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器、氮氧化物传感器、烟粉尘传感器和湿度传感器中的至少一种。 

优选地，所述GPRS单元还用于测量自身所属的冶金气态污染物监测装置所处位置信息并将其提供给所述远程终端；所述远程终端的图形展示模块还用于将各冶金气态污染物监测装置所处位置显示于预先存储的冶金气态污染物监测系统监测地图中。 

本实用新型的上述系统的有益效果如下： 

1、该系统中冶金气态污染物监测装置可以通过单片机来控制污染物数据的 采样和发送频率，存储所采集的数据并将数据通过无线网全部传送到远程终端，而不只是单一的报警功能； 

2、远程终端可以将污染物监测装置提供的数据转化为浓度数据值并绘制成对应于每个冶金气态污染物监测装置的冶金气态污染物浓度值随发送时间的变化图，帮助用户在远程也可以实时了解污染物的浓度变化情况，以便用户随时根据变化做出应有的措施和反应； 

3、该系统有很好的扩展性，预留的接口可以支持多种传感器，如温湿度传感器、硫化氢气体传感器，二氧化硫传感器等等，可以根据需要将所需的传感器加入系统平台，进行数据的采集和结果观察。 

附图说明

图1为本实用新型提供的一种冶金气态污染物监测系统结构示意图； 

图2为图1中冶金气态污染物监测装置1的具体结构示意图； 

图3为本实用新型提供的另一种冶金气态污染物监测系统结构示意图； 

图4为远程终端2的具体结构示意图； 

图5为本实用新型提供的另一种冶金气态污染物监测系统结构示意图。 

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结 合附图及具体实施例进行详细描述。 

如图1所示为本实用新型实施例提供的一种冶金气态污染物监测系统结构示意图，该系统包括至少一个冶金气态污染物监测装置1和远程终端2，且冶金气态污染物监测装置1与远程终端2通过无线网络连接。其中，每个冶金气态污染物监测装置1采集预定位置的冶金气态污染物浓度信息值并将该值通过无线网络发送给远程终端2。远程终端2将各冶金气态污染物监测装置1发来的冶金气态污染物浓度信息值转化为对应于各冶金气态污染物监测装置的冶金气态污染物浓度值，并将冶金气态污染物浓度值以图表形式展示。 

优选地，如图2所示，冶金气态污染物监测装置1可包括：供电模块3、传感器模块4、中央处理器5和数据发送模块6。其中，供电模块3分别和传感器模块4、中央处理器5、数据发送模块6电连接，传感器模块4还和中央处理器5电连接，中央处理器5还和数据发送模块6电连接。 

供电模块3是整个系统平台的后勤补给，用于为传感器模块4、中央处理器5、数据发送模块6提供工作电压。供电模块3可以用可变稳压电源、干电池组、充电电源和太阳能电源中的至少一种实现供电，根据各模块的电压需要，通过中间电路的连接为不同部分提供可用的电压值，保证各部分的正常工作。 

传感器模块4用于在中央处理器5的控制下采集预定位置的冶金气态污染物浓度信息值并将其发送给中央处理器5。优选地，传感器模块4包括二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器、氮氧化物传感器、烟粉尘传感器和湿度传感器中的至少一种，冶金气态污染物浓度信息值为电压值。不同的传感器利用不同的气敏、光敏元件，适当的加之外围电路（如可变电阻、放大器等）以配合，利用化学、物理等原理，感知外界气体浓度、温湿度等的变化，并将这种变化敏感的体现在电压的变化上，通过AD输出端口将电压值其传送给CPU的对应接收管脚。 

中央处理器5是整个系统平台的心脏，采集、处理、发送数据，是连接各个模块的枢纽，用于控制传感器模块4采集冶金气态污染物浓度信息值的采样频率，还用于存储传感器模块4发来的冶金气态污染物浓度信息值并将其发送给数据发送模块6，还用于控制数据发送模块6发送数据。具体可实现为一个ARM处理器芯片。 

数据发送模块6是联系外界、发送信息的窗口，用于在中央处理器5的控制下将收到的冶金气态污染物浓度信息值以网络数据包的形式通过无线网络发送给远程终端2，其中，该网络数据包中还携带了该冶金气态污染物浓度信息值对应的发送时间。即：数据发送模块6向远程终端2发送的每个数据包中包含了该数据包的发送时间及其对应的一组冶金气态污染物浓度信息值。显然，当此时传感器模块4只包括一个传感器时，所谓的发送时间对应的一组冶金气态污染物浓度信息值仅有一个冶金气态污染物浓度信息值；当此时传感器模块4包括多个不同类型的传感器时，每个发送时间对应的一组冶金气态污染物浓度信息值包括同一个监测位置的几个不同类型的冶金气态污染物浓度信息值。 

优选地，如图3所示，数据发送模块6包括Wi-Fi单元7。Wi-Fi单元7用于在中央处理器5的控制下，通过UDP协议，利用AT指令，，将收到的冶金气态污染物浓度信息值以字符串或二进制的形式发送给指定IP地址的远程终端2。 

优选地，如图4所示，远程终端2包括原始数据接收及展示模块8、浓度信息值生成及展示模块9和图形展示模块10。其中，原始数据接收及展示模块8与浓度信息值生成及展示模块9电连接，浓度信息值生成及展示模块9还与图形展示模块10电连接。 

原始数据接收及展示模块8，用于接收各冶金气态污染物监测装置1的Wi-Fi单元7发来的字符串或二进制形式的冶金气态污染物浓度信息值及其对应的发送时间，并实时将接收的冶金气态污染物浓度信息值的发送方IP地址、发送时间和原始字符串或二进制数据展示于第一预定窗口内；还用于实时将接收的对应于各冶金气态污染物监测装置的字符串或二进制形式的冶金气态污染物浓度信息值及其对应的发送时间发送给浓度信息值生成及展示模块9。显然，所述发送方IP地址即为发送相应的冶金气态污染物浓度信息值的冶金气态污染物监测装置1的IP地址。 

浓度信息值生成及展示模块9，用于将对应于各冶金气态污染物监测装置的字符串或二进制形式的冶金气态污染物浓度信息值解析为原冶金气态污染物浓度信息值，并根据预先存储的电压-浓度的关系式函数，将冶金气态污染 物浓度信息值转化为冶金气态污染物浓度值，并将不同发送时间对应的各类冶金气态污染物浓度信息值和解析后得到的冶金气态污染物浓度值以表格形式展示第二预定窗口内；对于每个冶金气态污染物监测装置，浓度信息值生成及展示模块还用于实时将该冶金气态污染物监测装置的若干个冶金气态污染物浓度信息值对应的发送时间中离当前时间最近的N个发送时间及这N个发送时间分别对应的冶金气态污染物浓度值发送给图形展示模块10。其中，N为预定正整数，较佳地，N=20。 

图形展示模块10，用于实时根据收到的各冶金气态污染物监测装置的N个发送时间及这N个发送时间分别对应的冶金气态污染物浓度值生成各冶金气态污染物监测装置所监测的预定位置处的冶金气态污染物浓度值随发送时间的变化图，并将该冶金气态污染物浓度值随发送时间的变化图展示于第三预定窗口内。例如可以以折线图、柱状图、饼图、等高线图等形式显示，帮助用户在远程也可以实时了解的浓度情况的变化状态，以便随时根据变化做出应有的措施和反应。较佳地，当冶金气态污染物检测装置包括多个用于测量不用类型气体的传感器时，图形展示模块10将生成多个对应于不用类型气体的传感器的测量结果的冶金气态污染物浓度值随发送时间的变化图。 

优选地，如图5所示，数据发送模块6还包括GPRS单元11，冶金气态污染物监测系统还包括至少一个用户手机12。GPRS单元11用于根据AT指令将收到的冶金气态污染物浓度信息值以短信的形式发送给指定号码的用户手机12。 

优选地，GPRS单元11还用于测量自身所属的冶金气态污染物监测装置1所处位置信息并将其提供给远程终端2；远程终端2的图形展示模块10还用于将各冶金气态污染物监测装置2所处位置显示于预先存储的冶金气态污染物监测系统监测地图中。这样，各冶金气态污染物监测装置1的地理位置结合其所监测部位的气体浓度变化等图形显示，可有效反应相应的地理位置分布和浓度差值等相关信息。 

所述冶金气态污染物监测装置的中央处理器选用ARM7的AT91SM7S64芯片；Wi-Fi单元选用RAK410；传感器模块采用一氧化碳和二氧化碳传感器，另外预留了多个插口可支持其他传感器的扩展。其中，选择AT91SM7S64芯 片的AD管脚连接传感器外围电路的数据输出口，以将传感器采集的数据送入中央处理器进行处理后发送给远程终端。远程终端的原始数据接收及展示模块将所述冶金气态污染物监测装置发来的原始数据显示于显示页面中下侧的第一预定窗口内，显示了该远程终端接收的每个冶金气态污染物浓度信息值的原始字符串或二进制数据、该数据的发送时间和发送方IP地址。随后浓度信息值生成及展示模块首先将收到的字符串或二进制形式的冶金气态污染物浓度信息值解析为原传感器测量的电压值，并利用电压-浓度的关系式函数，将这些电压值分别转换为浓度值，并以表格的形式显示页面中左上侧的第二预定窗口内显示出实时接收的电压值和浓度值以及每个浓度值的对应发送时间，并且对于将离当前时间最近的20个发送时间及其分别对应的一氧化碳和二氧化碳污染物浓度值发送给图形展示模块。最后图形展示模块将收到的一氧化碳污染物浓度值和二氧化碳污染物浓度值随发送时间的变化关系分别绘制成折线图，并以不同标记显示于显示页面中右上侧的第三预定窗口内，并保持该折线图的实时更新，让用户在远处也可以随时看到当前气体浓度的变化走势，同时还可以通过折线图比较不同气体浓度间的差值变化。 

综上所述，相对于现有技术，本实用新型提供的冶金气态污染物监测系统中的冶金气态污染物监测装置可以通过单片机来控制污染物数据的采样和发送频率，存储所采集的数据并将数据通过无线网全部传送到远程终端，而不只是单一的报警功能。此外，远程终端可以将污染物监测装置提供的数据转化为浓度数据值并绘制成对应于每个冶金气态污染物监测装置的冶金气态污染物浓度值随发送时间的变化图，帮助用户在远程也可以实时了解污染物的浓度变化情况，以便用户随时根据变化做出应有的措施和反应。该系统预留的接口可以支持多种传感器，如温湿度传感器、硫化氢气体传感器，二氧化硫传感器等等，可以根据需要将所需的传感器加入系统平台，进行数据的采集和结果观察，有很好的扩展性。 

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (8)

1.一种冶金气态污染物监测系统，其特征在于，包括至少一个冶金气态污染物监测装置和远程终端；所述冶金气态污染物监测装置与所述远程终端通过无线网络连接；

每个所述冶金气态污染物监测装置采集预定位置的冶金气态污染物浓度信息值并将该值通过无线网络发送给所述远程终端；

所述远程终端将收到的各冶金气态污染物浓度信息值转化为冶金气态污染物浓度值，并将所述冶金气态污染物浓度值以图表形式展示。

2.根据权利要求1所述的冶金气态污染物监测系统，其特征在于，所述冶金气态污染物监测装置包括：供电模块、传感器模块、中央处理器和数据发送模块；所述供电模块分别和所述传感器模块、中央处理器、数据发送模块电连接，所述传感器模块还和所述中央处理器电连接，所述中央处理器还和所述数据发送模块电连接；

所述供电模块用于为所述传感器模块、中央处理器、数据发送模块提供工作电压；

所述传感器模块用于在所述中央处理器的控制下采集预定位置的冶金气态污染物浓度信息值并将其发送给所述中央处理器；

所述中央处理器用于控制所述传感器模块采集冶金气态污染物浓度信息值的采样频率，还用于存储所述传感器模块发来的冶金气态污染物浓度信息值并将其发送给所述数据发送模块，还用于控制所述数据发送模块发送数据；

所述数据发送模块用于在所述中央处理器的控制下将收到的冶金气态污染物浓度信息值通过无线网络发送给所述远程终端，同时将该冶金气态污染物浓度信息值对应的发送时间也发送给所述远程终端。

3.根据权利要求2所述的冶金气态污染物监测系统，其特征在于，所述数据发送模块包括Wi-Fi单元；所述Wi-Fi单元用于将收到的冶金气态污染物浓度信息值以字符串或二进制的形式发送给指定IP地址的远程终端。

4.根据权利要求3所述的冶金气态污染物监测系统，其特征在于，所述远程终端包括原始数据接收及展示模块、浓度信息值生成及展示模块、图形展示模块；所述原始数据接收及展示模块与所述浓度信息值生成及展示模块电连接，所述浓度信息值生成及展示模块与所述图形展示模块电连接；

所述原始数据接收及展示模块，用于接收各冶金气态污染物监测装置的Wi-Fi单元发来的字符串或二进制形式的冶金气态污染物浓度信息值及其对应的发送时间，并实时将接收的冶金气态污染物浓度信息值的发送方IP地址、发送时间和原始字符串或二进制数据展示于第一预定窗口内；还用于实时将接收的对应于各冶金气态污染物监测装置的字符串或二进制形式的冶金气态污染物浓度信息值及其对应的发送时间发送给所述浓度信息值生成及展示模块；

所述浓度信息值生成及展示模块，用于将对应于各冶金气态污染物监测装置的字符串或二进制形式的冶金气态污染物浓度信息值解析为原冶金气态污染物浓度信息值，并根据预先存储的电压-浓度的关系式函数，将冶金气态污染物浓度信息值转化为冶金气态污染物浓度值，并将不同发送时间对应的各类冶金气态污染物浓度信息值和解析后得到的冶金气态污染物浓度值以表格形式展示于第二预定窗口内；对于每个冶金气态污染物监测装置，所述浓度信息值生成及展示模块还用于实时将该冶金气态污染物监测装置的若干个冶金气态污染物浓度信息值对应的发送时间中离当前时间最近的N个发送时间及这N个发送时间分别对应的冶金气态污染物浓度值发送给所述图形展示模块；

所述图形展示模块，用于实时根据收到的各冶金气态污染物监测装置的N个发送时间及这N个发送时间分别对应的冶金气态污染物浓度值生成各冶金气态污染物监测装置所监测的预定位置处的冶金气态污染物浓度值随发送时间的变化图，并将所述冶金气态污染物浓度值随发送时间的变化图展示于第三预定窗口内；其中，N为预定正整数。

5.根据权利要求4所述的冶金气态污染物监测系统，其特征在于，所述数据发送模块还包括GPRS单元，所述冶金气态污染物监测系统还包括至少一个用户手机；所述GPRS单元用于根据AT指令将收到的冶金气态污染物浓度信息值以短信的形式发送给指定号码的用户手机。

6.根据权利要求2所述的冶金气态污染物监测系统，其特征在于，所述供电模块为干电池组、可变稳压电源、充电电源和太阳能电源中的至少一种。

7.根据权利要求2至6任一项所述的冶金气态污染物监测系统，其特征在于，所述传感器模块包括二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器、氮氧化物传感器、烟粉尘传感器和湿度传感器中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的冶金气态污染物监测系统，其特征在于，所述GPRS单元还用于测量自身所属的冶金气态污染物监测装置所处位置信息并将其提供给所述远程终端；所述远程终端的图形展示模块还用于将各冶金气态污染物监测装置所处位置显示于预先存储的冶金气态污染物监测系统监测地图中。

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