CN204884082U - 具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置 - Google Patents

Abstract

一种具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置,主要由传感器节点模块、zigbee网关模块、处理器模块、SIM900A模块、触摸屏显示控制模块、上位机数据库模块、网页显示模块构成。其特征是对环境气体浓度进行检测，可随时将浓度超标信息以短信形式发送给预设手机号码；利用信息融合技术，采用大规模拓扑连接结构,综合考虑单个浓度超标节点周围节点的浓度信息，判断是否发出预警，降低由于单个传感器节点故障而引起的误报；显示屏上可实时显示各个传感器节点的气体浓度及对应的输出电压，实现本实用新型装置实时运行状态的监测；被检测的气体浓度信息数据可传输到上位机，并在计算机中进行存储以及图像化表示，便于进行数据分析。

Description

具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置

技术领域

本发明属于空气监测控制领域，涉及一种适用于工厂有害、可燃气体的检测及报警装置，具体涉及一种具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，可用于对工厂内的有害、可燃气体浓度进行监测。

背景技术

由于劳动安全防护、环境监测及自功监控分析等方面的需要,多年来,国内外分析仪器厂家,公司及有关研究机构都倾注很大的人力和物力研制各种用途的气体监测仪。

近年来,国内外该领域的研究进展较快,基于各种原理和技术的先进仪器和产品应运而生,其中包括:有害气体自动监测报警仪,自动监测报警系统,防燃防爆安全监控仪,以及基于各种原理的有毒有害气体一机多用或通用型仪器。各种新的检测技术及研制产品在检测灵敏度、选择性、简化结构、降低成本和实现一机多用等方面带来好处和便利,为气体检测设备在工矿企业及各种公共场所的安全测量，开辟了新的应用领域。这些技术与产品在分析监测领域已占据越来越重要的地位和比重,并有逐步发展并取代部分实验室大型分析仪器与设备的趋向,因而受到国内外各大厂家和企业的重视，随着国外该领域各种先进技术与产品的开发与研究进展,近年来,我国各大分析仪器厂家也纷纷推出自己不同的产品,并在实际生产应用过程中得到了快速的发展。相应的各种技术原理及研制路线均为专业技术人员所熟悉，有害可燃气体监测报警仪或多用仪已成为分析仪器领域及各大分析仪器厂家研制和发展产品的一个重要方向。

目前较为成熟的气体检测装置大多都是固定式的，并直接通过声音报警，如果不在仪器身边，就可能接收不到或者不能及时接收到相关的报警信息；而且，如出现传感器异常，可能存在误报警现象。本发明可随时将浓度超标信息以短信形式发送给预设手机号码，即使不在现场也能及时掌握现场情况，提高对超标信息的处理速度；此外，利用信息融合技术，一个传感器信息超标后，将综合考虑周边相关传感器信息，保证了发送超标信息的可靠性。平时，还利用有线和无线的方式将采集数据传送至上位机，进行存储，图像化分析，预测，便于随时查看。

发明内容

本发明的创新之处在于能够对环境气体浓度进行检测，并将检测到的浓度超标信息实时以短信形式发送给预设手机号码。即使工作人员不在现场也能及时掌握现场情况，提高对有害、可燃气体浓度超标事件处理速度；此外，本发明装置利用信息融合技术，采用大规模拓扑连接结构,当一个传感器节点检测到的浓度信息超标后，本发明装置将对处于烟雾检测半径范围内的其他节点浓度进行实时检测，若有一定数目的节点升高了一定浓度，就可以认定该传感器节点监测范围内气体浓度超标，发出预警信息，否则不发送预警信息，降低了由于单个传感器节点因为连接故障或特性改变而引起的误报，节点数目与阈值浓度均可自定义。且通过本发明装置上的显示屏，可实时显示各个传感器节点的气体浓度及对应的输出电压，实现本发明装置实时运行状态的监测。此外，被检测的气体浓度信息数据还可传输到上位机，并在计算机中进行存储以及图像化表示，相关人员可以通过数据统计分析，做出具体决策。

本发明通过以下技术方案实现：

一种具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置,主要包括第一传感器节点模块、第二传感器节点模块、第三传感器节点模块、zigbee网关模块、处理器模块、SIM900A模块、触摸屏显示控制模块、上位机数据库模块、网页显示模块；所述第一传感器节点模块、所述第二传感器节点模块、所述第三传感器节点模块均由电源模块、传感器探头模块、电压转换模块、电压比较器模块和zigbee模块构成，且由所述电源模块、所述传感器探头模块、所述电压转换模块、所述电压比较器模块和所述zigbee模块构成的所述传感器节点模块电路，均被焊接在一块PCB板上；所述第一传感器节点模块、所述第二传感器节点模块、所述第三传感器节点模块通过所述电源模块上电，开机后自动组网，所述传感器探头模块的检测结果以电压形式输出，输出的电压经所述电压转换模块转换为CC2530芯片可进行AD转换的工作电压，所述工作电压经所述电压比较器模块进行电压阈值判断，所述zigbee模块将所述转换后的数字量及所述判断结果发送给所述zigbee网关模块；当所述电压超过某一阈值时，由所述处理器模块进行预警处理；

所述第一传感器节点模块、所述第二传感器节点模块和所述第三传感器节点模块将收集到的信号转换成数字信号，并将所述数字信号及其对应的节点编号,以无线方式传输给所述zigbee网关模块；所述zigbee网关模块通过第一RS232串口与所述处理器模块的第一输入连接；所述处理器模块接收所述第一传感器节点模块、所述第二传感器节点模块和所述第三传感器节点模块发送的浓度值和节点编号；

所述SIM900A模块通过第二RS232串口与所述处理器模块的第一输出连接，所述处理器模块根据所述电压比较器模块的阈值和所述第一传感器节点模块、所述第二传感器节点模块、所述第三传感器节点模块的具体信号值，判断决定是否向所述SIM900A模块发出指令，由所述SIM900A向预设号码发出信息；

所述触摸屏显示控制模块位于所述处理器模块stm32单片机开发板上；

所述处理器模块通过TCP/IP协议传输至上位机，所述上位机包括所述上位机数据库模块和所述网页显示模块，传输数据存储在所述上位机数据库模块中，同时所述传输数据通过所述网页显示模块进行显示,所述上位机获取所述处理器模块的IP地址和端口号，以建立网络连接。

本发明的有益技术效果为：

1、具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，其特征在于根据所述第一传感器节点模块、所述第二传感器节点模块、所述第三传感器节点模块检测的浓度综合判断信号是否超过阈值，如确认超标时，所述SIM900A向预设手机号码发出信息。

2、具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，其特征在于数据传输采用ZigBee无线传输方式。

3、具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，其特征在于可通过所述触摸屏显示控制模块设置预设手机号码，发送并实时显示各个节点的编号、气体浓度和输出电压。

4、具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，其特征在于所述上位机数据库模块和所述网页显示模块可将所述传输数据进行存储和图像化表示，以通过网络实时查看。

5、具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，其特征在于通过采用不同的传感器探头，可对环境中多种有害气体和可燃气体的浓度进行检测，当气体浓度未达到阈值时，则按一定周期传送一次气体浓度数据，该周期可自由设定。

附图说明

图1为具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置的整体框架图

图2为传感器节点模块框架图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

本发明实例设计了一种具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，既充分利用了zigbee自组网通信的特点，又利用了stm32单片机开发板多功能的特点。利用模块化的设计，可以实现对工厂有害、可燃气体的检测报警及远程通信，通过数据的传输，可以将数据存储至计算机中。

如图1所示的本发明实例整体框架图，具体为一种具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，其特征在于：

主要包括第一传感器节点模块101、第二传感器节点模块102、第三传感器节点模块103、zigbee网关模块104、处理器模块105、SIM900A模块106、触摸屏显示控制模块107、上位机数据库模块108、网页显示模块109；

所述第一传感器节点模块101、所述第二传感器节点模块102、所述第三传感器节点模块103开机后自动组网，将收集到的信号转换成数字信号，并将所述第一传感器节点模块101、所述第二传感器节点模块102、所述第三传感器节点模块103的所述数字信号和节点编号,以无线方式传输给所述zigbee网关模块104，当来自节点的信息冲突时，可进行缓冲处理；所述zigbee网关模块104通过第一RS232串口与所述处理器模块105的第一输入连接；所述处理器模块105接收所述第一传感器节点模块101、所述第二传感器节点模块102、所述第三传感器节点模块103发送的浓度值和节点编号；

所述SIM900A模块106通过第二RS232串口与所述处理器模块105的第一输出连接，所述处理器模块105根据所述电压比较器模块204的阈值及所述第一传感器节点模块101、所述第二传感器节点模块102、所述第三传感器节点模块103发送的浓度值情况，判断决定是否向所述SIM900A106模块发出指令，由所述SIM900A106向预设手机号码发出信息；

所述触摸屏显示控制模块107位于所述处理器模块105stm32单片机开发板上；

所述处理器模块105通过TCP/IP协议传输数据至上位机，可自动检测IP，与上位机建立通信；所述上位机包括所述上位机数据库模块108和所述网页显示模块109，传输数据存储在所述上位机数据库模块108中，通过网络可随时随地进行查看，同时所述网页显示模块109将收集到的数据进行图像化显示，更加直观，清晰，便于对数据进行分析；所述上位机获取所述处理器模块105的IP地址和端口号，以建立网络连接。

如图2所示的是本发明实例传感器节点模块框架图，具体为一种对工厂内有害、可燃性气体进行浓度采集，处理的装置，其特征在于：

主要包括电源模块201、传感器探头模块202、电压转换模块203、电压比较器模块204和zigbee模块205；

所述电源模块201将9V电压转换为5V，所述第一传感器节点模块101、所述第二传感器节点模块102、所述第三传感器节点模块103通过所述电源模块201上电，开机后自动组网，开始工作；所述传感器探头模块202可采集一氧化碳、甲烷等有害和可燃性气体以及烟雾的浓度，检测结果以电压形式输出，输出的电压范围为0-5V，而CC2530芯片可进行AD转换的电压范围为0-3.3V,所述传感器探头模块202输出的电压经所述电压转换模块203转换为CC2530芯片可进行AD转换的工作电压；所述工作电压经所述电压比较器模块204进行电压阈值判断，若在非定时测量时段电压超过某个阈值，则由电压比较器模块产生一个信号，触发zigbee模块加快对所述第一传感器节点模块101、所述第二传感器节点模块102、所述第三传感器节点模块103信息的采集和处理；所述zigbee模块205通过CC2530芯片将所述第一传感器节点模块101、所述第二传感器节点模块102、所述第三传感器节点模块103输出的电压进行AD转换，接着通过数字滤波提高采样准确度，采用定时采集发送和所述电压比较器模块204产生外部中断处理,可节省节点能量；

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置,主要包括第一传感器节点模块(101)、第二传感器节点模块(102)、第三传感器节点模块(103)、zigbee网关模块(104)、处理器模块(105)、SIM900A模块(106)、触摸屏显示控制模块(107)、上位机数据库模块(108)、网页显示模块(109)；所述第一传感器节点模块(101)、所述第二传感器节点模块(102)、所述第三传感器节点模块(103)均由电源模块(201)、传感器探头模块(202)、电压转换模块(203)、电压比较器模块(204)和zigbee模块(205)构成，且由所述电源模块(201)、所述传感器探头模块(202)、所述电压转换模块(203)、所述电压比较器模块(204)和所述zigbee模块(205)构成的所述传感器节点模块(101)电路，均被焊接在一块PCB板上；所述第一传感器节点模块(101)、所述第二传感器节点模块(102)、所述第三传感器节点模块(103)通过所述电源模块(201)上电，开机后自动组网，所述传感器探头模块(202)的检测结果以电压形式输出，输出的电压经所述电压转换模块(203)转换为CC2530芯片可进行AD转换的工作电压，所述工作电压经所述电压比较器模块(204)进行电压阈值判断，所述zigbee模块(205)将所述转换后的数字量及所述判断结果发送给所述zigbee网关模块(104)；当所述电压超过某一阈值时，由所述处理器模块(105)进行预警处理；

所述第一传感器节点模块(101)、所述第二传感器节点模块(102)和所述第三传感器节点模块(103)将收集到的信号转换成数字信号，并将所述数字信号及其对应的节点编号,以无线方式传输给所述zigbee网关模块(104)；所述zigbee网关模块(104)通过第一RS232串口与所述处理器模块(105)的第一输入连接；所述处理器模块(105)接收所述第一传感器节点模块(101)、所述第二传感器节点模块(102)和所述第三传感器节点模块(103)发送的浓度值和节点编号；

所述SIM900A模块(106)通过第二RS232串口与所述处理器模块(105)的第一输出连接，所述处理器模块(105)根据所述电压比较器模块(204)的阈值及所述第一传感器节点模块(101)、所述第二传感器节点模块(102)、所述第三传感器节点模块(103)发送的浓度值，判断决定是否向所述SIM900A模块(106)发出指令，由所述SIM900A(106)向预设号码发出信息；

所述触摸屏显示控制模块(107)位于所述处理器模块(105)stm32单片机开发板上；

所述处理器模块(105)通过TCP/IP协议传输至上位机，所述上位机包括所述上位机数据库模块(108)和所述网页显示模块(109)，传输数据存储在所述上位机数据库模块(108)中，同时所述传输数据通过所述网页显示模块(109)进行显示,所述上位机获取所述处理器模块(105)的IP地址和端口号，以建立网络连接。

2.根据权利要求1所述的具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，其特征在于根据所述第一传感器节点模块(101)、所述第二传感器节点模块(102)、所述第三传感器节点模块(103)检测的浓度，综合判断信号是否超过阈值，如确认超标时，所述SIM900A(106)向预设手机号码发出信息。

3.根据权利要求1所述的具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，其特征在于可通过所述触摸屏显示控制模块(107)设置预设手机号码，发送并实时显示各个节点的编号、气体浓度和输出电压。

4.根据权利要求1所述的具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，其特征在于所述上位机数据库模块(108)和所述网页显示模块(109)，可将所述传输数据进行存储和图像化表示，并通过网络实时查看。

5.根据权利要求1所述的具有信息融合和远程短信功能的气体检测报警装置，其特征在于通过采用不同的传感器探头，可对环境中多种有害气体和可燃气体的浓度进行检测，当气体浓度未达到阈值时，则按一定周期传送一次气体浓度数据，该周期可自由设定。