CN204439608U - 便携式多种气体智能检测报警仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及便携式多种气体智能检测装置，主要由GSM通讯模块、三路气体传感器检测矩阵、信号转换电路、MSP430微处理器、显示控制电路模块、系统供电模块、SD卡存储、声光报警模块、移动终端设备、上位机数据处理模块等组成。检测报警装置既方便手持式测量，又能实现固定并实时数据采集、存储和传输。使用时首先根据要求选择对应的三个传感器，安装到传感器矩阵上，并通过信号调理电路和键盘进行硬件和软件双重标定，然后设定好要求参数后，系统可根据要求定时对气体采集检测，并将测得数据存储在SD卡中，同时定时发送上位机数据处理模块。当测量气体浓度超出安全范围，系统会发出声光报警并发送报警短信，实现实时监测报警功能。

Description

便携式多种气体智能检测报警仪

技术领域

本实用新型是一种便携式多种气体智能检测报警装置，用于同时精确监测环境的多种气体浓度。

背景技术

随着工业化的发展，各种气体不断在生产、生活中出现，在给社会带来进步的同时也威胁着我们的健康。一方面，以往我们不太注意或者说无需注意的有毒有害气体危害也己经开始渗入到我们每天的工作和生活之中，另一方面在煤炭、石油天然气的勘探开采以及化工等生产领域，甲烷、一氧化碳、硫化氢等可燃、易爆气体是造成重大安全事故的主要原因之一。而在现有设备中，气体检测仪器多是采用单一气体检测、定制多种气体检测等形式成本高并，这些气体检测仪器只能针对指定的气体、不方便携带，且对于一些特定场所气体检测较为困难。而本设计利用基于GSM网络的多种气体智能检测装置，简便并可以根据所要测气体选择传感器，同时通过GSM网络实时监测，为我们日常生活健康和工业生产安全提供有力的保障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于在手持或是需要固定无人环境中，同时实时精确检测多种气体浓度变化情况，及时存取并通过GSM网络实时将数据和信息传送到上位机和移动终端设备上，进行实时监测管理和报警。

由于现有技术并不能完全实现上述功能，因此设计了一种基于GSM网络的便携式多种气体智能检测报警装置，其结构包括：气体传感器矩阵(01)；信号处理模块(02)；MSP430微处理器(03)；SD存储模块(04)；按键面板(05)；电源模块(06)；LCD显示模块(07)；声光报警模块(08)；GSM传输模块(09)；上位机数据处理模块(10)；移动终端设备(11)。其中，气体传感器矩阵模块(01)是由3路气体传感器组成，在气体采集端采用气泵和多个气室组合可以同时检测3种气体浓度，并且每一路中的气体传感器均可以根据实际测量需求更换为相应类型的气体传感器以适用于不同气体测量场所；信号处理模块(02)由一片LM324N运放、三个滑动变阻器和九个固定电阻组成，其中LM324N运 放集成了4个运放，分别为运放UA、运放UB、运放UC和运放UD，运放UA与电阻R2和滑动变阻器R1组成同相比例放大电路，滑动变阻器R1与运放UA输出端相连，运放UA的正输入端为信号输入端；电阻R5一端与12V电源相接一端经过滑动变阻器R3与地相接提供一个可变电压信号；运放UA输出信号通过电阻R4与可变电压信号通过电阻R7相接再通过电阻R6接入运放UB的正相输入端，运放UB的输出信号通过电阻R10和电阻R8分压后输入运放UB的反相输入端；同时运放UB的输出信号通过滑动变阻器R11输出电流信号；电阻R12为采样电阻，最终的输出信号又通过运放UC组成的电压跟随器接电阻R9后反馈的运放UB的正相输入端，从而实现信号的线性变换并将出入信号转换为电流信号输出。在调整气体传感器时，可以通过调整可变电阻R3和电阻R11实现对输出信号的调零校正；同时在更换传感器后进行硬件调零校正后还可以使用键盘配合系统进行软件标定，以实现对气体浓度更精确的测量。

所述输出设备包括LCD显示模块(07)和声光报警模块(08)，LCD显示模块(07)用于实时显示当前各种气体浓度和个设置参数；声光报警模块(08)由发生装置和信号灯组成，当所测量值超出气体标定值时装置发出声光报警信号；所述LCD显示模块(07)和声光报警模块(08)分别与所述的微处理器连接。

所述MSP430微处理器(03)采用MSP430F2618处理器。

所述SD存储模块(04)采用独立的SD卡模块，以提高读写速度。

所述按键面板(05)为十六键的小键盘，用于系统复位、传感器软件调零校正、气体检测范围设定等功能。

无线通讯系统包括与微处理器连接的GSM传输模块(09)、移动终端设备(11)和上位机数据处理模块(10)。上位机数据处理模块(10)为在线数据管理系统以实现数据在线管理和交流；移动终端设备(11)主要为手机和实现GSM数据传输功能的移动设备。数据与报警信号均由GSM传输模块(09)分别发送到移动终端设备(11)和上位机数据处理模块(10)。

上述一种便携式多种气体智能检测报警装置，其特点在于：气体采集端由气室和气泵组合使测量的气体定量化，以提高气体检测浓度的精度；同时采用硬件和软件调零校正相结合的形式对传感器的信号进行校正，减小由传感器带 来的误差；并且在传感器硬件调零校正时，信号处理电路还将微小的信号转换成标准的电流信号，提高了系统抗干扰能力；系统自带的SD卡模块实现了对测量数据的及时存取存储；同时采用GSM网络将数据实时传送指定上位机并自动加入在线数据管理系统；并且当测量气体浓度超出要求浓度时报警并及时将信息已短信形式发送到监测指定的手机上，以实现对气体的实时监测。

该实用新型做到了实时精确同时检测多种气体浓度变化情况、节约了测量成本、改善了测量人员的工作环境、扩大了气体监测的范围、并进行了网络数据化管理，对于今后我国便携式智能化气体检测起到了一定的推动作用。

附图说明

图1是整体结构示意图。

图2是信号处理电路的电路框架图。

具体实施方式

以下结合实例对本实用新型作进一步说明：

在煤矿中，空气中充斥着许多易燃易爆和有害的气体，如氧化氮、一氧化碳和硫化氢等气体。当使用该便携式多种气体智能检测报警装置时，首先根据要求和实际情况确定三种需测量的气体，这里选择氧化氮、一氧化碳和硫化氢三种气体浓度作为检测的指标，接着选择适当的氧化氮、一氧化碳和硫化氢气体浓度传感器分别放置在气体传感器矩阵(01)中，然后通过气泵往气室中纯氮气体调整信号处理模块(02)中的三路信号处理电路中的调节电路R3将三种气体传感器经信号处理电路后的输出电流为4mA，对应的气体浓度调为0％，然后依次向气室内充入纯净氧化氮、一氧化碳和硫化氢三种气体并通过三路信号处理电路中的调节电路R11分别将三种气体传感器经信号处理电路后的输出电流为20mA，对应的气体的输出浓度值调为100％，即完成硬件调零校正。然后再次向气室中充入纯氮气体，然后利用键盘将三种气体的输出浓度分别调为0％，接着再次向气室内分别充入纯净氧化氮、一氧化碳和硫化氢三种气体分别依次将三种气体的输出浓度调为100％，即完成软件调零校正。最后通过键盘分别设置氧化氮、一氧化碳和硫化氢三种气体的上限报警浓度为0.0002％、0.002％和0.0006％。这时将校正和设置后的装置放置到矿道中，装置开始工作后，首先气体传感器矩阵(01)中气泵工作将气体送入每个传感器的气室，氧化氮、一氧 化碳和硫化氢三种气体浓度传感器对气体独立检测产生相应的信号，信号经信号处理模块(02)放大、转换等处理后，转换到4～20mA的标准的电流信号，采样后输入MSP430微处理器(03)。经过处理器处理后，转换为氧化氮、一氧化碳和硫化氢三种气体的浓度值，送至LCD显示模块(07)，并及时存取到SD存储模块(04)。同时将所测得的氧化氮、一氧化碳和硫化氢三种气体的浓度分别与设置的浓度值比较，当所测一种或多种气体浓度超出设置气体范围时输出声光报警信号，并通过GSM传输模块(09)将报警信号发送到对应的手机上。同时系统按指定时间通过GSM传输模块(09)将实时采集的数据信息传送到上位机数据处理模块(10)以方便矿道中的有害气体监测。

以上所述，仅为本实用新型的一般实施例，并非对本实用新型作任何限制，对不同环境、对其他一种或多种气体浓度监测报警的情况本实用新型均适用。

本实用新型提供的便携式多种气体智能检测报警仪，通过采用多种气体传感器矩阵来采集不同气体实现同时测量三种气体的功能，并可以根据要求更换传感器，通过信号调理和微处理器针对不同气体传感器的信号校正并显示，实现一机多用，解决一般气体检测仪只针对一种气体和不能更换传感器的问题，避免了检测工作中携带多种和不必要的传感器的不便，同时这种智能气体检测仪还可以实现被测气体的浓度值超出设定范围时进行声光报警和通过短信形式及时提醒人们避免危害。本实用新型操作简单，方便实用，给气体检测工作带来很多便利。

Claims (3)

1.一种便携式智能整体检测报警仪，其结构包括：气体传感器矩阵(01)、信号处理模块(02)、MSP430微处理器(03)、SD存储模块(04)、按键面板(05)、电源模块(06)、LCD显示模块(07)、声光报警模块(08)、GSM传输模块(09)、上位机数据处理模块(10)、移动终端设备(11)；气体传感器矩阵(01)检测信号经过信号处理模块(02)接入MSP430微处理器(03)；按键面板(05)是系统的输入与MSP430微处理器(03)连接；SD存储模块(04)、LCD显示模块(07)、声光报警模块(08)和GSM传输模块(09)分别与MSP430微处理器(03)直接相接作为系统的信号存储、显示和传输；上位机数据处理模块(10)和移动终端设备(11)通过GSM网络与GSM传输模块(09)连接。

2.根据权利要求1所述的一种便携式智能整体检测报警仪装置，其特征在于气体传感器矩阵模块(01)是由3路气体传感器组成，在气体采集端采用气泵和3个气室组合可以同时检测3种气体浓度，并且每一路中的气体传感器均可以根据实际测量需求更换为相应类型的气体传感器以适用于不同气体测量场合。

3.根据权利要求1所述的一种便携式智能整体检测报警仪装置，其特征在于信号处理模块(02)由一片LM324N运放、三个滑动变阻器和九个固定电阻组成，其中LM324N运放集成了4个运放，分别为运放UA、运放UB、运放UC和运放UD，运放UA与电阻R2和滑动变阻器R1组成同相比例放大电路，滑动变阻器R1与运放UA输出端相连，运放UA的正输入端为信号输入端；电阻R5一端与12V电源相接一端经过滑动变阻器R3与地相接提供一个可变电压信号；运放UA输出信号通过电阻R4与可变电压信号通过电阻R7相接再通过电阻R6接入运放UB的正相输入端，运放UB的输出信号通过电阻R10和电阻R8分压后输入运放UB的反相输入端；同时运放UB的输出信号通过滑动变阻器R11输出电流信号；电阻R12为采样电阻，最终的输出信号又通过运放UC组成的电压跟随器接电阻R9后反馈的运放UB的正相输入端，从而实现信号的线性变换并将出入信号转换为电流信号输出，在调整气体传感器时，可以通过调整可变电阻R3和电阻R11实现对输出信号的调零校正。