CN209167251U - 便携甲烷气体监测设备和气体监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种便携甲烷气体监测设备和气体监测系统，涉及气体监测的技术领域，包括控制器，以及与控制器相连的监测单元、定位模块、以及通讯模块；监测单元包括多路监测通道，每个监测通道均设置有气体监测部件；定位模块用于采集设备的位置信息，并将位置信息发送至控制器；气体监测部件用于监测甲烷气体的浓度参数；控制器用于接收浓度参数，以及位置信息，并将浓度参数与位置信息通过通讯模块发送至外部终端，以使外部终端对甲烷气体的浓度参数进行监测。本实用新型提供的便携甲烷气体监测设备和气体监测系统，其监测过程能够自动获取位置信息，智能化程度较高，同时便于携带，也有助于提高用户的体验度。

Description

便携甲烷气体监测设备和气体监测系统

技术领域

本实用新型涉及气体监测技术领域，尤其是涉及一种便携甲烷气体监测设备和气体监测系统。

背景技术

随着环境污染问题的日趋严重，人们对各种毒害气体的检测提出了更高的要求，对于环境复杂的化工园区、港口、煤矿井、事故现场、学校及人员活动密集区域，毒害气体浓度的检测尤为重要。

气体监测设备是一种可连续检测气体浓度的本质安全型设备。它广泛适用于防爆，毒害气体泄漏抢险，地下管道或矿井等场所，能有效保证工作人员的生命安全不受侵害，生产设备不受损失。当前应用广泛的气体监测设备，按照检测原理，可分为热导型、热催化型、气敏半导体型、光学检测型等几种。然而，现有的气体监测设备，普遍存在着使用不便、功能单一、智能化程度低的问题，难以对检测到的信息进行有效处理。

针对上述气体监测设备安装携带不便、监测智能化弱的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种便携甲烷气体监测设备和气体监测系统，以缓解现有气体监测仪器安装携带不便、监测智能化弱的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种便携甲烷气体监测设备，包括：控制器，以及与所述控制器相连的监测单元、定位模块、以及通讯模块；所述监测单元包括多路监测通道，每个所述监测通道均设置有气体监测部件；所述定位模块用于采集所述设备的位置信息，并将所述位置信息发送至所述控制器；所述气体监测部件用于监测甲烷气体的浓度参数，并将所述浓度参数发送至所述控制器；所述控制器用于接收所述浓度参数，以及所述位置信息，并将所述浓度参数与所述位置信息通过所述通讯模块发送至外部终端，以使所述外部终端对甲烷气体的浓度参数进行监测。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，每路上述监测通道均设置有监测开关，监测开关用于控制每路监测通道的开关状态。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述控制器设置有多个监测接口，每个监测接口均可以连接一个气体监测部件，每路监测通道均通过监测接口与控制器连接；控制器还用于当接收到提示信号时，获取监测接口的接口标识，将接口标识通过通讯模块发送至外部终端。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述气体监测部件包括甲烷气体传感器，以及与甲烷气体传感器连接的信号处理电路；上述甲烷气体传感器用于监测甲烷气体的浓度参数；上述信号处理电路用于对浓度参数进行处理。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述设备还包括与控制器连接的故障报警器；控制器还用于监测到设备的故障信息时，通过故障报警器进行报警提示。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述设备还包括电源模块，用于为设备供电。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述设备还包括壳体，控制器、定位模块、通讯模块，以及电源模块，均设置在壳体的内部；壳体设置有检测探头，检测探头为镂空探头，气体监测部件设置在检测探头内。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种气体监测系统，该系统包括上述便携甲烷气体监测设备，还包括外部终端；便携甲烷气体监测设备与外部终端无线连接。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述系统还包括与外部终端连接的显示模块，显示模块包括显示器。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种便携甲烷气体监测设备和气体监测系统，控制器可以通过监测单元的监测通道内设置的气体监测部件，监测甲烷气体的浓度参数，以及通过定位模块来采集设备的位置信息，并浓度参数，以及位置信息通过通讯模块发送至外部终端，实现对当前位置信息的甲烷气体浓度进行监测，其监测过程能够自动获取位置信息，智能化程度较高，使得上述气体监测设备能够应用于不同场合，并及时将监测信息上传至外部终端，对检测到的信息进行有效处理，也有助于提高用户的体验度。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种便携甲烷气体监测设备的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种便携甲烷气体监测设备的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种便携甲烷气体监测设备的结构框图；

图4为一种气体监测的电路图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种便携甲烷气体监测设备的结构框图。

图标：11-控制器；12-监测单元；13-定位模块；14-通讯模块；15-监测通道；16-气体监测部件；21-监测开关；22-监测接口；31-气体传感器；32-信号处理电路；33-故障报警器；34-电源模块；401-中央处理单元；402-模数转换器；403-存储器；404-编程单元；405-天线；406-放大器；407-频率变换器；408-信号通道；409-无线传输模块；410-射频模块；414-照明模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，应用广泛的气体监测设备，按照检测原理，可分为热导型、热催化型、气敏半导体型、光学检测型等几种。其中，热导原理的检测仪器是利用所测气体与空气的热导率之差来实现对气体浓度的检测；热催化原理的检测仪器是利用催化物能使低浓度甲烷在低温下持续燃烧，不同浓度的甲烷在燃烧时产生的热量不同，用温度变化来对甲烷浓度进行检测；而气敏半导体式甲烷检测仪是利用加热气敏半导体，使气体吸附的原理来进行检测的。

现有的气体监测设备，普遍存在着安装携带不便、功能单一、智能化程度低的问题，不能对针对检测到的信息进行及时进行处理。基于此，本实用新型实施例提供的一种便携甲烷气体监测设备和气体监测系统，可以有效缓解上述技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种便携甲烷气体监测设备进行详细介绍。

在一种实施方式中，本实用新型实施例提供了一种便携甲烷气体监测设备，如图1所示的一种便携甲烷气体监测设备的结构框图，该设备包括：控制器11，以及与控制器11相连的监测单元12、定位模块13、以及通讯模块14。

其中，监测单元12包括多路监测通道15，每个监测通道15均设置有气体监测部件16，图1仅示出了监测单元12包括一路监测通道15的情况，具体实现时，可以有多个监测通道15，每个监测通道15都对应包括一个气体监测部件16。进一步，对于单一气体监测的便携甲烷气体监测设备，上述监测通道可以设置成两路，即实现“一用一备”的监测方式。具体的监测通道的数量可结合实际应用情况进行设置，本实用新型实施例对此不进行限制。

定位模块13用于采集设备的位置信息，并将位置信息发送至控制器11；气体监测部件16用于监测甲烷气体的浓度参数，并将浓度参数发送至控制器11；

控制器11用于接收上述浓度参数，以及位置信息，并将浓度参数与位置信息通过通讯模块发送至外部终端，以使外部终端对甲烷气体的浓度参数进行监测。

具体实现时，上述通过外部终端进行监测的方式，无需在上述便携甲烷气体监测设备的控制器上设置相应的处理模块，使得上述便携甲烷气体监测设备原理简单，容易实现，同时也有助于缩小便携甲烷气体监测设备的体积，使该设备便于携带。

上述外部终端可以是远端服务器、监测人员的手机、平板电脑、台式机等能够联网的终端设备，同时，在外部终端上可以配置有综合管理系统，以便于对上述浓度参数进行分析，并设置相应的甲烷气体的浓度阈值，当浓度参数达到该浓度阈值时，根据需要向指定的客户端或应用程序端发出报警信息，同时，也可以在并在外部终端上提出报警信息，实现对甲烷气体的浓度参数进行监测

本实用新型实施例提供的一种便携甲烷气体监测设备，控制器可以通过监测单元的监测通道内设置的气体监测部件，监测甲烷气体的浓度参数，以及通过定位模块来采集设备的位置信息，并浓度参数，以及位置信息通过通讯模块发送至外部终端，实现对当前位置信息的甲烷气体浓度进行监测，其监测过程能够自动获取位置信息，智能化程度较高，使得上述气体监测设备能够应用于不同场合，并及时将监测信息上传至外部终端，对检测到的信息进行有效处理，也有助于提高用户的体验度。

在上述图1所示的气体监测设备的基础上，本实用新型实施例还提供了另一种便携甲烷气体监测设备，参见图2所示的另一种便携甲烷气体监测设备的结构框图，其中，每路监测通道15均设置有监测开关21，监测开关21用于控制每路监测通道15的开关状态。图2仅示出了监测单元12包括两路监测通道15的情况，具体实现时，可以有多个监测通道15，对应多个监测开关21，可结合实际应用情况对其进行灵活设置。

控制器11设置有多个监测接口22，每个监测接口22均可以连接一个气体监测部件，每路监测通道15均通过监测接口22与控制器11连接；控制器11还用于获取监测接口22的接口标识，将接口标识通过通讯模块14发送至外部终端。具体实现时，接口标识用于区分监测接口22接收到的不同监测通道15传来的气体监测提示信号。监测接口22的接口标识可以是监测接口22的编码，或IP地址等，具体形式可结合实际使用情况灵活进行设置，本实用新型实施例对此不进行限制。

在上述图2所示的气体监测设备的基础上，本实用新型实施例还提供了另一种便携甲烷气体监测设备，参见图3所示的另一种便携甲烷气体监测设备的结构框图，其中，气体监测部件16包括甲烷气体传感器31，以及与甲烷气体传感器31连接的信号处理电路32；上述甲烷气体传感器31用于监测甲烷气体的浓度参数；上述信号处理电路32用于对浓度参数进行处理。

图4示出了一种气体监测的电路图。其中，甲烷气体传感器根据催化燃烧效应的原理工作。气体监测电路采用惠斯通电桥，由检测元件D和补偿元件C配对组成电桥的一个桥臂，由电阻R1和电阻R2配对组成电桥的另一个桥臂，a、b两级接入电源，e、f两级输出检测信号。当遇可燃性气体甲烷时，检测元件D敏感体表面发生无焰燃烧，敏感体温度升高，感温材料电阻增大，桥路输出电压变大，该电压变化量随气体浓度增大而成正比例增大，通过测定电桥输出信号的变化量大小即可判定检测气体的浓度。补偿元件C起参比及温湿度补偿作用。

应当理解，上述图4所示的电路图仅仅是本实用新型实施例提供的一种优选形式，其检测元件、补偿元件、电阻型号和参数可以根据实际使用情况进行设置。

其中，上述信号处理电路32包括放大器，用于将上述甲烷气体传感器电路e、f两级的输出电信号进行放大，从而发送至控制器11进行处理。

进一步，上述设备还包括与控制器连接的故障报警器33；控制器11还用于监测到设备的故障信息时，通过故障报警器进行报警提示。具体地，该故障报警器为便携甲烷气体监测设备本身的运行状态报警器，如，控制器监测到上述监测单元、定位模块、以及通讯模块中有一个出现通信异常的情况时，可以通过该故障报警器进行报警，具体地，该故障报警器可以是故障指示灯。

进一步，上述设备还包括与控制器11相连的电源模块34，用于为整个设备供电。其中，电源模块34包括蓄电池，可根据用户实际需求为设备进行充电与供电。

在上述图3所示的气体监测设备的基础上，本实用新型实施例还提供了另一种便携甲烷气体监测设备，参见图5所示的另一种便携甲烷气体监测设备的结构框图，其中，控制器11可以是PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)也可以是单片机，具体可结合实际控制需求灵活进行选择，本实用新型实施例对此不进行限制。

以控制器11是PLC为例，进行说明，其中，包括中央处理单元401，以及与中央处理单元401相连的模数转换器402、存储器403、以及编程单元404。当气体传感器31检测甲烷气体后，通过信号处理电路32向控制器11发出提示信号，该提示信号为以电量变化体现的电信号，经模数转换器402可转化成数字信号，发送至中央处理单元401进行处理，并存储在存储器403中。编程单元404用于根据需要进行编程，以实现设备预先设置的功能。

定位模块13包括依次连接的天线405、放大器406、频率变换器407、以及信号通道408，其中，信号通道408通过模数转换器402与控制器11连接。

具体实现时，天线405可自动接收便携甲烷气体监测设备的位置信号，通过放大器406对位置信号放大后，发送至频率变换器407进行变频，将特定频率的无线电波信号转换成用户所需频率的信号，再经过信号通道408测量位置信号从卫星接收到天线405的传播时间，解译出卫星所发送出的位置信号。再将该位置信号发送至模数转换器402，转换成数字信号后，通过通讯模块14发送至外部终端。

其中，通讯模块14包括无线传输模块409，用于实现设备和外部终端之间的数据互传。具体实现时，无线传输模块409包括互相连接的天线405，放大器406，以及射频模块410，通过射频模块410接收监测到的气体传感器数据，以及位置信息，以实现无线传输，经放大器406将信号放大后，通过天线405发送至外部终端。

实际应用时，上述通讯模块14还可以包括蓝牙模块和WIFI模块，用于通过蓝牙和/或WIFI(Wireless-Fidelity)实现设备与外部终端的无线连接以及数据互传。

具体实现时，本实用新型实施例提供的便携甲烷气体监测设备还包括壳体，上述控制器、定位模块、通讯模块，以及电源模块，均设置在壳体的内部；壳体设置有检测探头，检测探头为镂空探头，气体监测部件设置在检测探头内。检测探头的设置，便于气体传感器与气体进行接触，以监测甲烷气体的浓度参数。

具体实现时，为了便于携带，该设备壳体的外表面还设置有手持部件，以及挂绳部件，使得用户在不同的应用场合均可方便携带该设备，可以手持使用，当用户需要双手作业时，也可以通过挂绳部件，连接绳子固定在用户腰部等部位以便使用。

进一步，上述故障指示灯也可以设置在壳体的外表面，用于在控制器的触发下，通过指示灯的状态来显示设备内部各模块的运行状态。

本实用新型实施例提供的便携甲烷气体监测设备，可广泛应用于化工园区、港口、煤矿井、事故现场等地，用于根据实际需求，对应用现场的不同气体浓度进行监测，并将气体浓度监测信息和位置信息无线传输至外部终端。并且，为了使用和维修的需求，对设备进行了模块化设计，方便不同类型传感器的设置和更换，以提高用户的体验度。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了一种气体监测系统，该系统包括上述便携甲烷气体监测设备，还包括外部终端；便携甲烷气体监测设备与外部终端无线连接。具体实现时，上述外部终端可以是具备数据无线传输、蓝牙、WIFI连接等功能的服务器，也可以是计算机、笔记本电脑，和手机等设备。

进一步，上述设备还包括与控制器连接的显示模块；显示模块包括显示屏，显示屏设置上述在壳体的外表面。具体实现时，该显示屏可以是电脑的显示屏等，还以是触摸屏，用于控制并显示设备的运行状态。

以上述设备应用现场为事故现场，上述外部终端是服务器为例，气体监测设备通过无线传输模块将事故现场的毒害气体浓度信号，以及事故现场位置信号，发送至服务器。服务器接收到上述信号后，可以根据现场风向、设施、建筑等环境数据和气体扩散趋势，布置毒害气体扩散检测网络，为事故的应急救援和安全生产管理提供数字依据。

本实用新型实施例提供的气体监测系统，与上述实施例提供的便携甲烷气体监测设备具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种便携甲烷气体监测设备，其特征在于，包括：控制器，以及与所述控制器相连的监测单元、定位模块、以及通讯模块；

所述监测单元包括多路监测通道，每个所述监测通道均设置有气体监测部件；

所述定位模块用于采集所述设备的位置信息，并将所述位置信息发送至所述控制器；

所述气体监测部件用于监测甲烷气体的浓度参数，并将所述浓度参数发送至所述控制器；

所述控制器用于接收所述浓度参数，以及所述位置信息，并将所述浓度参数与所述位置信息通过所述通讯模块发送至外部终端，以使所述外部终端对甲烷气体的浓度参数进行监测；

其中，所述气体监测部件包括甲烷气体传感器，以及与所述甲烷气体传感器连接的信号处理电路；

所述甲烷气体传感器用于监测甲烷气体的浓度参数；

所述信号处理电路用于对所述浓度参数进行处理，其中，所述信号处理电路包括放大器，用于将甲烷气体传感器输出的电信号进行放大，从而发送至控制器进行处理。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，每路所述监测通道均设置有监测开关，所述监测开关用于控制每路所述监测通道的开关状态。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制器设置有多个监测接口，每个所述监测接口均可以连接一个所述气体监测部件，每路所述监测通道均通过所述监测接口与所述控制器连接；

所述控制器还用于获取所述监测接口的接口标识，将所述接口标识通过所述通讯模块发送至外部终端。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括与所述控制器连接的故障报警器；

所述控制器还用于监测到所述设备的故障信息时，通过所述故障报警器进行报警提示。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括电源模块，用于为所述设备供电。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备还包括壳体，所述控制器、所述定位模块、所述通讯模块，以及所述电源模块，均设置在所述壳体的内部；

所述壳体设置有检测探头，所述检测探头为镂空探头，所述气体监测部件设置在所述检测探头内。

7.一种气体监测系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1～6任一项所述的便携甲烷气体监测设备，还包括外部终端；

所述便携甲烷气体监测设备与所述外部终端无线连接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述外部终端连接的显示模块，所述显示模块包括显示器。