CN211207453U

CN211207453U - 一种实验室智能综合安全监控节点设备

Info

Publication number: CN211207453U
Application number: CN201922295042.3U
Authority: CN
Inventors: 刘辛明; 陈佳明; 韩正东; 王自强; 谢海波; 王海东; 朱彦军; 郭锐
Original assignee: Taiyuan Angmaiwei Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Taiyuan Angmaiwei Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2029-12-19

Abstract

本实用新型提供了一种实验室智能综合安全监控节点设备，包括火焰传感器、烟雾传感器、图像传感器、烟雾信号采集电路、滤波电路、主控模块、继电器控制电路、报警电路、电源模块和通信模块；所述烟雾传感器通过烟雾信号采集电路与所述主控模块连接，所述火焰传感器的输出端通过滤波电路与所述主控模块连接，所述图像传感器的输出端与所述主控模块连接，所述主控模块的输出端通过继电器控制电路与报警电路连接；所述主控模块通过通信模块与上位机连接；所述电源模块用于将外接电源进行电压转换后向设备供电。本实用新型实现了实验室节点的环境信息采集，结构简单，安装方便，提高了实验室环境安全。

Description

一种实验室智能综合安全监控节点设备

技术领域

本实用新型属于室内安全监控领域，具体涉及一种实验室智能综合安全监控节点设备。

背景技术

传统的消防安全检测技术（设备），基本是烟雾传感器，通过检测烟雾浓度，判断是否发生火灾。这种方案，需要等火焰足够大，烟雾足够多时，才能触发报警；往往报警时，为时已晚。而且这种方式，存在较大概率的漏报和误报。比如酒精等，燃烧时，没有浓烟，可能导致漏报；或者在沿海地区，大雾天气，容易误报。

已经出现的新型的消防检测技术，结合了摄像头视觉识别技术，虽然提高了火灾检测的灵敏度，并降低了误报概率，但仅限于可见光火焰，而且，但火焰很小时，可能被识别为“干扰噪点”，从而被“滤波”算法，错误排除掉。

很多实验室中，都存放有一些易燃易爆的危险材料，比如：液化氢气、甲烷、丙烷、酒精等。这些危险品，在保存和使用过程中，可能发生泄漏，造成重大隐患，甚至重大事故。现有消防检测系统，针对火灾检测，不能发现此类隐患；而建立专业的可燃气体检测系统，又存在多个实验室监测系统管理、重复线路施工、后期维护复杂等问题。

实用新型内容

本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种实验室智能综合安全监控节点设备，以实现实验室安全的有效监控。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种实验室智能综合安全监控节点设备，包括火焰传感器、烟雾传感器、图像传感器、烟雾信号采集电路、滤波电路、主控模块、继电器控制电路、报警电路、电源模块和通信模块；所述烟雾传感器通过烟雾信号采集电路与所述主控模块连接，所述火焰传感器的输出端通过滤波电路与所述主控模块连接，所述图像传感器的输出端与所述主控模块连接，所述主控模块的输出端通过继电器控制电路与报警电路连接；所述主控模块通过通信模块与上位机连接；所述电源模块用于将外接电源进行电压转换后向设备供电。

所述烟雾信号采集电路包括接线端子P2、电阻R23、电阻R21、电阻R22和光耦U02，接线端子P2的外部与烟雾传感器连接，电阻R21的一端通过接线端子P2的引脚3与外部与烟雾传感器连接，另一端与光耦U02的输入正极连接，光耦U02的输入负极接地，输出正极与电源正极连接，输出负极通过电阻R22接地，输出负极还与所述主控模块的IO引脚连接，所述电阻R23的一端与接线端子P2的引脚2连接，另一端与所述主控模块的IO引脚连接；接线端子P2的引脚2接地。

所述滤波电路包括接线端子P1、第一滤波电路和第二滤波电路；所述接线端子P1外部与火焰传感器连接，内部与所述第一滤波电路和第二滤波电路连接；

所述第一滤波电路中，电阻R50的一端通过接线端子P1的引脚4与火焰传感器的输出端连接，另一端经电阻R51接地，电容C51和稳压二极管D51并联连接后与所述电阻R51并联，电阻R50的另一端与主控模块的IO端口连接；

所述第一滤波电路中，电阻R53的一端通过接线端子P1的引脚3与火焰传感器的输出端连接，另一端经电阻R54接地，电容C52和稳压二极管D52并联连接后与所述电阻R54并联，电阻R53的另一端与主控模块的IO端口连接。

所述通信模块为以太网通信模块。

所述继电器控制电路包括电阻R70、光耦U7、电阻R71、电阻R72、电阻R73、三极管Q70、二极管D70、继电器H70和接线端子P6；所述电阻R70的一端与主控模块的IO端口连接，另一端与光耦U7的输入正极连接，光耦U7的输入负极接地，输出正极与电源正极连接，输出负极经电阻R71与三极管Q70的基极连接，电阻R72的一端与三极管Q70的基极连接，另一端接地，三极管Q70的集电极通过电阻R73和二极管D70与电源正极连接，发射极接地；继电器H70的线圈一端与电源正极连接，另一端与继电器Q70的集电极连接，继电器Q70的常开触点的一端与电源正极连接，另一端与接线端子P6的引脚2连接，接线端子P6的引脚1接地，接线端子P6用于连接报警电路的电源端子。

所述图像传感器的型号为OV5640，所述主控模块的型号为STM32F407，所述电源模块的主芯片型号为TPS5430。

所述电源模块包括开关P4、稳压二极管D59、电阻R36、电阻R37、二极管D1、熔断器F10、电容C15、电源芯片U1、电容C16、稳压二极管D11、电感L10、电解电容C18、电阻R11、电阻R14、电阻R12、电阻R10、发光二极管D12和稳压二极管D58；外接22V直流电压正极经开关P4后与二极管D10的正极连接，稳压二极管D59的一端与二极管D10的正极连接，另一端接地，电阻R36的一端与二极管D10的正极连接，另一端经电阻R37接地，电阻R36的另一端还与主控模块的IO端口连接，二极管D10的负极经熔断器F10与电源芯片U1的引脚VIN连接，电容C15的一端与电源芯片U1的引脚VIN连接，另一端接地；电容C16的两端分别与电源芯片U1的引脚PH和引脚BOOT连接；稳压二极管D11的两端分别与电源芯片U1的引脚PH和地连接；电感L10的一端与电源芯片U1的引脚PH连接，另一端经电解电容C18与地连接；电阻R11的一端与电感L10的另一端连接、另一端依次经电阻R10和电阻R14后接地，电阻R11的另一端还与电源芯片U1的引脚VSNS连接；电阻R12的一端与电感L10的另一端连接，另一端经发光二极管D12后接地；稳压二极管D58的负极与电感L10的另一端连接，正极接地。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：本实用新型提供了一种实验室智能综合安全监控节点设备，包括火焰传感器、烟气传感器和图像传感器、烟雾信号采集电路、滤波电路、主控模块、继电器控制电路、报警电路、电源模块和通信模块，可以同时并实时采集环境的多种信号，弥补了传统火灾探测技术的不足，又克服了现有基于图像识别消防检测的火焰（火灾）图像技术的局限性，提高了实验室节点监控的安全性；此外，本实用新型中，电源模块通过对外接电压进行降压稳压，其电路结构稳定，安全性高。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种实验室智能综合安全监控节点设备的结构框图；

图2为本实用新型实施例中烟雾信号采集电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例中滤波电路的电路原理图；

图4为本实用新型实施例中通信模块的电路原理图；

图5为本实用新型实施例中继电器控制电路的电路原理图；

图6为本实用新型实施例中图像传感器的电路原理图；

图7为本实用新型实施例中主控模块的电路原理图；

图8为本实用新型实施例中电源模块的电路原理图。

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，下面将对本实用新型实施例中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的一部分实施例，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作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。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种实验室智能综合安全监控节点设备，包括火焰传感器、烟雾传感器、图像传感器、烟雾信号采集电路、滤波电路、主控模块、继电器控制电路、报警电路、电源模块和通信模块；所述烟雾传感器的输出端通过烟雾信号采集电路与所述主控模块连接，所述火焰传感器的输出端通过滤波电路与所述主控模块连接，所述图像传感器的输出端与所述主控模块连接，述主控模块的输出端通过继电器控制电路与报警电路连接，所述主控模块通过通信模块与上位机连接；所述电源模块用于将外接电源进行电压转换后向设备供电。

具体地，如图2所示，所述烟雾信号采集电路包括接线端子P2、电阻R23、电阻R21、电阻R22和光耦U02，接线端子P2的外部与烟雾传感器连接，电阻R21的一端通过接线端子P2的引脚3与外部与烟雾传感器连接，另一端与光耦U02的输入正极连接，光耦U02的输入负极接地，输出正极与电源正极连接，输出负极通过电阻R22接地，输出负极还与所述主控模块的IO引脚连接，所述电阻R23的一端与接线端子P2的引脚2连接，另一端与所述主控模块的IO引脚连接；接线端子P2的引脚2接地。

具体地，如图3所示，所述滤波电路包括接线端子P1、第一滤波电路和第二滤波电路；所述接线端子P1外部与火焰传感器连接，内部与所述第一滤波电路和第二滤波电路连接；所述第一滤波电路中，电阻R50的一端通过接线端子P1的引脚4与火焰传感器的输出端连接，另一端经电阻R51接地，电容C51和稳压二极管D51并联连接后与所述电阻R51并联，电阻R50的另一端与主控模块的IO端口连接；所述第一滤波电路中，电阻R53的一端通过接线端子P1的引脚3与火焰传感器的输出端连接，另一端经电阻R54接地，电容C52和稳压二极管D52并联连接后与所述电阻R54并联，电阻R53的另一端与主控模块的IO端口连接。

具体地，如图4所示，本实施例中，所述通信模块为以太网通信模块。主控模块通过以太网通信模块与上位机连接。

具体地，如图5所示，本实施例中，所述继电器控制电路包括电阻R70、光耦U7、电阻R71、电阻R72、电阻R73、三极管Q70、二极管D70、继电器H70和接线端子P6；所述电阻R70的一端与主控模块的IO端口连接，另一端与光耦U7的输入正极连接，光耦U7的输入负极接地，输出正极与电源正极连接，输出负极经电阻R71与三极管Q70的基极连接，电阻R72的一端与三极管Q70的基极连接，另一端接地，三极管Q70的集电极通过电阻R73和二极管D70与电源正极连接，发射极接地；继电器H70的线圈一端与电源正极连接，另一端与继电器Q70的集电极连接，继电器Q70的常开触点的一端与电源正极连接，另一端与接线端子P6的引脚2连接，接线端子P6的引脚1接地，接线端子P6用于连接报警电路的电源端子。报警电路具体可以为蜂鸣器，则通过继电器控制电路，可以将主控模块发送的控制信号转化为继电器的开关信号，进而驱动蜂鸣器报警。

具体地，如图6和图7所示，本实施例中，所述图像传感器的型号为OV5640，所述主控模块的型号为STM32F407。所述电源模块用于将外部24VDC降为5V，向主控模块、传感器、通信模块等供电，其主芯片型号为TPS5430。烟雾传感器型号为MQ-2-135-3-7-9。火焰传感器型号为R2868。以太网通信模块和摄像头模块的3.3V供电电压，由主控模块同时提供。

具体地，如图8所示，本实施例中，所述电源模块包括开关P4、稳压二极管D59、电阻R36、电阻R37、二极管D1、熔断器F10、电容C15、电源芯片U1、电容C16、稳压二极管D11、电感L10、电解电容C18、电阻R11、电阻R14、电阻R12、电阻R10、发光二极管D12和稳压二极管D58；外接22V直流电压正极经开关P4后与二极管D10的正极连接，稳压二极管D59的一端与二极管D10的正极连接，另一端接地，电阻R36的一端与二极管D10的正极连接，另一端经电阻R37接地，电阻R36的另一端还与主控模块的IO端口连接，二极管D10的负极经熔断器F10与电源芯片U1的引脚VIN连接，电容C15的一端与电源芯片U1的引脚VIN连接，另一端接地；电容C16的两端分别与电源芯片U1的引脚PH和引脚BOOT连接；稳压二极管D11的两端分别与电源芯片U1的引脚PH和地连接；电感L10的一端与电源芯片U1的引脚PH连接，另一端经电解电容C18与地连接；电阻R11的一端与电感L10的另一端连接、另一端依次经电阻R10和电阻R14后接地，电阻R11的另一端还与电源芯片U1的引脚VSNS连接；电阻R12的一端与电感L10的另一端连接，另一端经发光二极管D12后接地；稳压二极管D58的负极与电感L10的另一端连接，正极接地。

使用时，将本实用新型的节点设备设置在需要实验室需要监测的节点位置，并将其与上位机连接即可实现节点监测。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种实验室智能综合安全监控节点设备，其特征在于，包括火焰传感器、烟雾传感器、图像传感器、烟雾信号采集电路、滤波电路、主控模块、继电器控制电路、报警电路、电源模块和通信模块；

所述烟雾传感器通过烟雾信号采集电路与所述主控模块连接，所述火焰传感器的输出端通过滤波电路与所述主控模块连接，所述图像传感器的输出端与所述主控模块连接，所述主控模块的输出端通过继电器控制电路与报警电路连接；所述主控模块通过通信模块与上位机连接；

所述电源模块用于将外接电源进行电压转换后向设备供电。

2.根据权利要求1所述的一种实验室智能综合安全监控节点设备，其特征在于，所述烟雾信号采集电路包括接线端子P2、电阻R23、电阻R21、电阻R22和光耦U02，接线端子P2的外部与烟雾传感器连接，电阻R21的一端通过接线端子P2的引脚3与外部与烟雾传感器连接，另一端与光耦U02的输入正极连接，光耦U02的输入负极接地，输出正极与电源正极连接，输出负极通过电阻R22接地，输出负极还与所述主控模块的IO引脚连接，所述电阻R23的一端与接线端子P2的引脚2连接，另一端与所述主控模块的IO引脚连接；接线端子P2的引脚2接地。

3.根据权利要求1所述的一种实验室智能综合安全监控节点设备，其特征在于，所述滤波电路包括接线端子P1、第一滤波电路和第二滤波电路；所述接线端子P1外部与火焰传感器连接，内部与所述第一滤波电路和第二滤波电路连接；

4.根据权利要求1所述的一种实验室智能综合安全监控节点设备，其特征在于，所述通信模块为以太网通信模块。

5.根据权利要求1所述的一种实验室智能综合安全监控节点设备，其特征在于，所述继电器控制电路包括电阻R70、光耦U7、电阻R71、电阻R72、电阻R73、三极管Q70、二极管D70、继电器H70和接线端子P6；

所述电阻R70的一端与主控模块的IO端口连接，另一端与光耦U7的输入正极连接，光耦U7的输入负极接地，输出正极与电源正极连接，输出负极经电阻R71与三极管Q70的基极连接，电阻R72的一端与三极管Q70的基极连接，另一端接地，三极管Q70的集电极通过电阻R73和二极管D70与电源正极连接，发射极接地；

继电器H70的线圈一端与电源正极连接，另一端与继电器Q70的集电极连接，继电器Q70的常开触点的一端与电源正极连接，另一端与接线端子P6的引脚2连接，接线端子P6的引脚1接地，接线端子P6用于连接报警电路的电源端子。

6.根据权利要求1所述的一种实验室智能综合安全监控节点设备，其特征在于，所述图像传感器的型号为OV5640，所述主控模块的型号为STM32F407，所述电源模块的主芯片型号为TPS5430。

7.根据权利要求1所述的一种实验室智能综合安全监控节点设备，其特征在于，所述电源模块包括开关P4、稳压二极管D59、电阻R36、电阻R37、二极管D1、熔断器F10、电容C15、电源芯片U1、电容C16、稳压二极管D11、电感L10、电解电容C18、电阻R11、电阻R14、电阻R12、电阻R10、发光二极管D12和稳压二极管D58；

外接22V直流电压正极经开关P4后与二极管D10的正极连接，稳压二极管D59的一端与二极管D10的正极连接，另一端接地，电阻R36的一端与二极管D10的正极连接，另一端经电阻R37接地，电阻R36的另一端还与主控模块的IO端口连接，二极管D10的负极经熔断器F10与电源芯片U1的引脚VIN连接，电容C15的一端与电源芯片U1的引脚VIN连接，另一端接地；电容C16的两端分别与电源芯片U1的引脚PH和引脚BOOT连接；稳压二极管D11的两端分别与电源芯片U1的引脚PH和地连接；电感L10的一端与电源芯片U1的引脚PH连接，另一端经电解电容C18与地连接；电阻R11的一端与电感L10的另一端连接、另一端依次经电阻R10和电阻R14后接地，电阻R11的另一端还与电源芯片U1的引脚VSNS连接；电阻R12的一端与电感L10的另一端连接，另一端经发光二极管D12后接地；稳压二极管D58的负极与电感L10的另一端连接，正极接地。