CN209625015U - 一种基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的基于NB‑IoT的工厂环境综合监测设备，涉及工厂环境监测领域，包括管理中心、微处理器和分别连接于微处理器的NB‑IoT通信模块、环境报警模块、音频模块、报警复位模块和传感器模块，以及用于监测设备供电的电源模块；其中，微处理器采用NB‑IoT通信模块连接于管理中心，微处理器经NB‑IoT通信模块实时抓取传感器模块中各传感器状态数据进行计算处理，并将抓取的传感器状态数据通过NB‑IoT通讯模块传给管理中心，管理中心实时监督工厂中设置的各传感器数据变化来监测工厂环境质量，进而防止安全事故的发生；本实用新型中传感器状态及状态数据通信不产生延迟，工厂环境的监测效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及工厂环境监测领域，具体涉及一种基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备。
背景技术
目前，国内的化工厂和火力发电厂等运转工作时都需要对环境进行实时监测，包括检测环境的温湿度和空气中的有害气体，温湿度过高或有害气体过量都会造成工厂安全问题。例如煤场，包括露天储煤和封闭储煤，现有技术中的储煤方式存在较大的安全隐患。例如，均会在储煤地产生严重的粉尘污染，空气中粉尘过量一方面被吸入人体诱发尘肺病，另一方面容易发生爆炸。此外，由于易燃煤种保存时间过长易与空气产生氧化反应，造成存煤升温，进而引发自燃，伴随煤的自燃会产生一氧化碳、甲烷等有毒有害气体，进一步导致环境污染。为防止此类情况发生，采用环境综合监测设备对工厂内的气体以及温湿度数据进行实时监测，并及时有效提供安全预警，显得尤为重要。
因此，如何设计一种工厂环境综合监测设备，对煤堆进行有效监测，防止安全事故的发生，成为本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，针对储煤场内部环境中的有害气体和温湿度等参数进行实时监测，有效防止安全事故的发生。
为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，包括管理中心、微处理器和分别连接于微处理器的NB-IoT通信模块、环境报警模块、音频模块、报警复位模块、和设置有若干传感器的传感器模块，其中，微处理器采用NB-IoT通信模块连接于管理中心；此外还包括分别用于给微处理器、NB-IoT通信模块、环境报警模块、音频模块、报警复位模块和传感器模块供电的电源模块；微处理器经NB-IoT通信模块实时抓取传感器模块中各传感器状态数据进行计算处理，并将抓取的传感器状态数据通过NB-IoT通讯模块传给管理中心，管理中心实时监督工厂中设置的各传感器数据变化，监测工厂环境质量，进而防止安全事故的发生。
进一步的，所述传感器模块包括间隔布置在工厂内不同区域的若干温湿度传感器、若干硫化物传感器、若干CO传感器、若干CH4传感器、若干PM10传感器，以及分别连接于传感器，且用于设置传感器距安装平面的高度的若干位置调节装置；温湿度传感器、硫化物传感器、CO传感器、CH4传感器和PM10传感器分别采用NB-IoT通讯模块连接于管理中心；所述温湿度传感器用于实时获取工厂环境中的温湿度状态数据并发送至管理中心，所述硫化物传感器用于实时获取工厂环境中的硫化物含量状态数据并发送至管理中心，所述CO传感器用于实时获取工厂环境中的CO含量状态数据并发送至管理中心，所述CH4传感器用于实时获取工厂环境中的CH4含量状态数据并发送至管理中心，所述PM10传感器用于实时获取工厂环境中的可吸入粉尘含量状态数据并发送至管理中心。
进一步的，所述传感器模块还包括若干位置调节装置，位置调节装置分别连接于传感器模块中各传感器，用于设置传感器距安装平面的高度，基于考虑工厂环境中有害气体的物理性质。
进一步的，所述管理中心包括显示屏，显示屏用于显示传感器模块中不同传感器的设置位置、传感器当前状态及状态数据；所述传感器当前状态包括正常状态和报警状态，显示屏显示工厂环境中所有传感器数据，便于管理中心的监管。
进一步的，所述音频模块连接于环境报警模块，音频预设有对应于传感器模块不同类型传感器的报警音频，报警音频为语音提示或响铃；所述微处理器对传感器模块中各传感器状态数据计算处理后生成各传感器信号，并通过NB-IoT通讯模块将各传感器信号发送至环境报警模块和管理中心；所述环境报警模块预设有对应于传感器模块不同类型传感器的报警阈值，当环境报警模块检测到任一传感器信号超过信号报警阈值时，则启动音频模块中与该传感器对应的报警音频；所述管理中心接收记录各传感器信号，并修改显示屏中该传感器当前状态及状态数据，工作人员根据当前传感器状态采取相应的安全措施，指导工厂工作人员进行检修和人员撤退。
进一步的，所述管理中心还设置有存储模块，存储模块用于存储管理中心接收的各传感器当前状态及状态数据，便于工作人员后续处理记录生成安全报告。
进一步的，所述报警复位模块采用NB-IoT通讯模块分别连接于管理中心和环境报警模块，报警复位模块包括用于当报警解除时，管理中心控制环境报警模块进行复位，使设备重新进入监测状态。
进一步的，所述微处理器为ARM微处理器、FPGA微处理器或DSP微处理器。
由以上技术方案可知，本实用新型的技术方案提供的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，获得了如下有益效果：
本实用新型公开的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，包括管理中心、微处理器、NB-IoT通信模块、环境报警模块、音频模块、报警复位模块、传感器模块和电源模块；其中，电源模块用于给监测设备供电，NB-IoT通信模块、环境报警模块、音频模块、报警复位模块、传感器模块和电源模块分别连接于微处理器，微处理器采用NB-IoT通信模块连接于管理中心；微处理器经NB-IoT通信模块实时抓取传感器模块中各传感器状态数据进行计算处理，并将抓取的传感器状态数据通过NB-IoT通讯模块传给管理中心，管理中心通过实时监督工厂中设置的各传感器数据变化来监测工厂环境质量，进而防止安全事故的发生；本实用新型中传感器状态及状态数据通信至管理中心的过程不产生延迟，工厂环境的监测效率高。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型传感器模块的具体结构图。
具体实施方式
为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不定义包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。
基于现有技术中，一些大型制造型工厂的生产过程中容易产生不利于工厂安全保障的有害气体，并且当工厂面积大时无法准确监测各区域的空气质量，以及空气中有害气体的浓度，降低工厂安全系数；本实用新型旨在公开一种基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，及时监测获取工厂各区域的空气质量，当检测到某一区域有害气体浓度超过安全阈值，发出报警，提高工厂安全系数。
下面结合附图所示的实施例，对本实用新型基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备作进一步具体介绍。
结合图1所示，本实用新型公开的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，包括管理中心、微处理器、NB-IoT通信模块、环境报警模块、音频模块、报警复位模块、传感器模块和电源模块，电源模块用于给微处理器、NB-IoT通信模块、环境报警模块、音频模块、报警复位模块和传感器模块供电；所述NB-IoT通信模块、环境报警模块、音频模块、报警复位模块和传感器模块分别连接于微处理器，微处理器采用NB-IoT通信模块连接于管理中心，NB-IoT通信模块分别连接于环境报警模块、报警复位模块和传感器模块；所述微处理器经NB-IoT通信模块实时抓取传感器模块中各传感器状态数据进行计算处理，并将抓取的传感器状态数据通过NB-IoT通讯模块传给管理中心，管理中心实时监督工厂中设置的各传感器数据变化来监督工厂环境质量，及时应对工厂环境的突发情况，进行人员疏散或检修，减少对工厂工作人员的伤害。
结合图2所示，传感器模块包括间隔布置在工厂内不同区域的若干温湿度传感器、若干硫化物传感器、若干CO传感器、若干CH4传感器和若干PM10传感器；所述温湿度传感器、硫化物传感器、CO传感器、CH4传感器和PM10传感器分别采用NB-IoT通讯模块连接于管理中心和微处理器，微处理器选用ARM微处理器、FPGA微处理器或DSP微处理器中的一种；所述温湿度传感器用于实时获取工厂环境中的温湿度状态数据，所述硫化物传感器用于实时获取工厂环境中的硫化物含量状态数据，所述CO传感器用于实时获取工厂环境中的CO含量状态数据，所述CH4传感器用于实时获取工厂环境中的CH4含量状态数据，所述PM10传感器用于实时获取工厂环境中的可吸入粉尘含量状态数据，管理中心接收上述数据，读入并更新当前各传感器的状态数据。
其中，温湿度传感器选用Hygrolog NT温湿度传感器，硫化物传感器和CO传感器直接选用BWGAXT-S有毒气体传感器，CH4传感器选用GJC4甲烷传感器，PM10传感器选用GCT-PM10传感器。
所述管理中心设置有显示屏和存储模块，显示屏用于显示传感器模块中不同传感器的设置位置、传感器当前状态及状态数据，存储模块用于存储管理中心接收的各传感器当前状态及状态数据；所述传感器当前状态包括正常状态和报警状态。一般为了在显示屏中清晰的区分报警状态与正常状态的传感器，通常报警状态的传感器采用红色标识，正常状态的的传感器采用绿色标识。
并且，为进一步监督工厂环境的安全性，保障工作人员的安全，微处理器前端还设置了扩展板，采用扩展板连接监测设备的其他功能模块，例如传感器参数设置模块、记录工厂环境的摄像模块和用于安全事故发生时提醒人员疏散的语音播报模块，通常还外接有烟雾报警器，及时预防工厂发生火灾。
结合附图所示的具体实施例，所述音频模块连接于环境报警模块，音频预设有对应于传感器模块不同类型传感器的报警音频，一般报警音频为语音提示或响铃提示，当然其他便于区分的报警音频也可以采用。所述微处理器对传感器模块中各传感器状态数据计算处理后生成各传感器信号，并通过NB-IoT通讯模块将各传感器信号发送至环境报警模块和管理中心；所述环境报警模块预设有对应于传感器模块不同类型传感器的报警阈值，当环境报警模块检测到任一传感器信号超过信号报警阈值时，则启动音频模块中与该传感器对应的报警音频；所述管理中心接收记录各传感器信号，并修改显示屏中该传感器当前状态及状态数据；工作人员可以根据当前显示屏上传感器状态数据分析工厂当前区域发生数据变化的原因，若判断为该出输送管道泄漏可及时派遣检修人员进行检修，并及时通知该区域工作人员疏散。
实施例中采用报警复位模块对报警解除后的环境报警模块进行复位，保证监测设备时时保持运行；其中，报警复位模块采用NB-IoT通讯模块分别连接于管理中心和环境报警模块，管理中心通过NB-IoT通讯模块控制环境报警模块进行复位；在具体实施过程中，报警复位模块可以设置为手动模式，工作人员手动将环境报警模块复位至正常监测模式。
一些实施例中，由于传感器监测的有害气体的种类不同，基于有害气体和空气密度的比较，对传感器的安装高度需求不同；因此在所述传感器模块还包括若干位置调节装置，位置调节装置一般采用可调节的伸缩杆分别安装在传感器模块中各传感器的底部，对于有不同安装高度需求的传感器可以通过伸缩杆调节传感器和安装平面的距离，该过程可以采用自动或手动调节方式。
本实用新型中NB-IoT通讯模块为无线广域蜂窝通讯模块，在传输传感器状态及状态数据至微处理器和管理中心的过程不产生延迟，使得整体监测设备对工厂环境的监测效率高，有效提高工厂的安全系数。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.一种基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，其特征在于，包括管理中心、微处理器、NB-IoT通信模块、环境报警模块、音频模块、报警复位模块、电源模块和传感器模块；
所述NB-IoT通信模块、环境报警模块、音频模块、报警复位模块和传感器模块分别连接于微处理器，微处理器采用NB-IoT通信模块连接于管理中心，且NB-IoT通信模块分别连接于环境报警模块、报警复位模块和传感器模块；所述电源模块用于分别给微处理器、NB-IoT通信模块、环境报警模块、音频模块、报警复位模块和传感器模块供电；
所述传感器模块包括间隔布置在工厂内不同区域的温湿度传感器、硫化物传感器、CO传感器、CH4传感器和PM10传感器，所述温湿度传感器、硫化物传感器、CO传感器、CH4传感器和PM10传感器分别采用NB-IoT通信模块连接于微处理器；
所述微处理器经NB-IoT通信模块实时抓取传感器模块中各传感器状态数据进行计算处理，并将抓取的传感器状态数据通过NB-IoT通讯模块传给管理中心，管理中心实时监督工厂中设置的各传感器数据变化。
2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，其特征在于，所述温湿度传感器、硫化物传感器、CO传感器、CH4传感器和PM10传感器分别信号连接于管理中心；所述温湿度传感器用于实时获取工厂环境中的温湿度状态数据，硫化物传感器用于实时获取工厂环境中的硫化物含量状态数据，CO传感器用于实时获取工厂环境中的CO含量状态数据，CH4传感器用于实时获取工厂环境中的CH4含量状态数据，PM10传感器用于实时获取工厂环境中的可吸入粉尘含量状态数据。
3.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，其特征在于，所述管理中心包括显示屏，显示屏用于显示传感器模块中不同传感器的安装位置、传感器当前状态及状态数据；所述传感器当前状态包括正常状态和报警状态。
4.根据权利要求3所述的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，其特征在于，所述音频模块连接于环境报警模块，音频模块预设有对应于传感器模块不同类型传感器的报警音频；所述微处理器对传感器模块中各传感器状态数据计算处理后生成各传感器信号，并通过NB-IoT通讯模块将各传感器信号发送至环境报警模块和管理中心；所述环境报警模块预设有对应于传感器模块不同类型传感器的报警阈值，当环境报警模块检测到任一传感器信号超过信号报警阈值时，则启动音频模块中与该传感器对应的报警音频；所述管理中心接收各传感器信号，并修改显示屏中该传感器当前状态及状态数据。
5.根据权利要求3所述的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，其特征在于，所述管理中心还设置有存储模块，存储模块用于存储管理中心接收的各传感器当前状态及状态数据。
6.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，其特征在于，所述报警复位模块采用NB-IoT通讯模块分别连接于管理中心和环境报警模块，报警复位模块包括用于当报警解除时，管理中心控制环境报警模块进行复位。
7.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，其特征在于，所述传感器模块还包括若干位置调节装置，位置调节装置分别连接于传感器模块中各传感器，用于设置传感器距安装平面的高度。
8.根据权利要求4所述的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，其特征在于，所述音频模块预设的报警音频为语音提示或响铃提示。
9.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，其特征在于，所述微处理器连接有扩展板，扩展板用于安装连接监测设备的其他功能模块，包括传感器参数设置模块和摄像模块。
10.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备，其特征在于，所述微处理器为ARM微处理器、FPGA微处理器或DSP微处理器。
Priority Applications (1)
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| CN201920348737.0U CN209625015U (zh) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | 一种基于NB-IoT的工厂环境综合监测设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN (1) | CN209625015U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115619585A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-01-17 | 速度时空信息科技股份有限公司 | 一种智能化矿山环境监测管理方法及系统 |
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- 2019-03-19 CN CN201920348737.0U patent/CN209625015U/zh active Active
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