CN213633331U - 一种密闭空间的环境监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种密闭空间的环境监测装置，通过设置气体监测与防护模块，能在密闭空间内自动检测不明气体并报警，对密闭空间内水、火等危险因素进行预警，并将报警信号实时传输给地面上的监理工作指挥中心；确保对密闭空间内环境有实时监测，保障监理工作人员监理过程的生命安全，提高操作安全性，提高密闭空间作业的人身安全；可杜绝工作人员因有毒气体或易燃易爆原因造成的群体伤亡事故，从环境监测的源头上进行监测并报警，防范监理人员中毒伤亡，也能帮助大量的密闭空间作业施工人员实施预警，对于易燃易爆的气体也有一定的预警作用；应用范围广泛，能够在电网公司大量城市建设电力电缆施工、运行维护中得到运用，社会效益和经济效益大。

Description

一种密闭空间的环境监测装置

技术领域

本实用新型涉及气体监测技术领域，尤其涉及的是一种密闭空间的环境监测装置。

背景技术

随着城市化进程不断加快以及旧城改造的环节中，综合管廊在现代化的城市建设工程中的应用越来越广泛，包括很多220千伏、110千伏电压等级的电力电缆在综合管廊及隧道中敷设运行。综合管廊作为有限空间，出入口较为狭窄，与外界环境相对隔绝，容易因自然通风不良造成有毒有害、易燃易爆气体等物质积聚或者氧含量不足，对长时间在此环境中工作的监理人员来说存在一定的人身安全隐患，一旦发生事故也容易造成群体伤亡。而且在实际施工监理过程中，多种不明气体存在、隧道渗水、通讯无信号、起火后逃生难度大等均为目前存在的多项重大危险因素。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种密闭空间的环境监测装置，旨在解决无法对密闭空间内存在的各种重大危险因素进行监测和报警，存在安全隐患的问题。

本实用新型的技术方案如下：一种密闭空间的环境监测装置，其中，包括：

气体监测与防护模块，用于监测密闭空间内的有毒有害气体和可燃气体的量是否达到预设值，根据监测结果进行报警提示；

实时监测数据传输模块，对密闭空间内环境进行实时监测，并将监测数据进行实时传输。

所述的密闭空间的环境监测装置，其中，所述气体监测与防护模块包括气体监测组件、主控制器和报警组件，气体监测组件对密闭空间内的有毒有害气体和可燃气体进行监测并反馈监测信息至主控制器，主控制器根据监测信息得出监测结果，根据监测结果控制是否启动报警模块进行报警提示。

所述的密闭空间的环境监测装置，其中，所述气体监测组件采用氧气气体传感器、一氧化碳气体传感器、二氧化碳气体传感器、硫化氢气体传感器、甲烷气体传感器、二氧化硫气体传感器、氨气气体传感器、二氧化氮气体传感器的一种或多种组合。

所述的密闭空间的环境监测装置，其中，所述实时监测数据传输模块采用无线对讲机、手机、电话。

所述的密闭空间的环境监测装置，其中，所述实时监测数据传输模块采用有线视频监控系统。

所述的密闭空间的环境监测装置，其中，所述实时监测数据传输模块采用基于第五代移动通信无线传感网络技术建立的智慧管廊综合监控系统。

所述的密闭空间的环境监测装置，其中，所述气体监测与防护模块设置多个，包括主气体监测与防护模块和从气体监测与防护模块，所述从气体监测与防护模块和主气体监测与防护模块通讯连接，当其中一个从气体监测与防护模块监测到密闭空间内的气体数据异常时传输数据至主气体监测与防护模块，由主气体监测与防护模块同步至其他从气体监测与防护模块，实现多个从气体监测与防护模块的数据互通报警。

所述的密闭空间的环境监测装置，其中，所述气体监测与防护模块一体化设置，设置成携便式结构。

所述的密闭空间的环境监测装置，其中，所述气体监测与防护模块包括外壳，在外壳上设置有触摸显示屏，报警组件设置在外壳上，主控制器设置在 外壳上内，在外壳内设置有用于供电的电池。

所述的密闭空间的环境监测装置，其中，所述气体监测组件设置成个体采样式及集中布置式。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过提供一种密闭空间的环境监测装置，通过设置气体监测与防护模块，能在密闭空间内自动检测不明气体并报警，对密闭空间内水、火等危险因素进行预警，并将报警信号实时传输给地面上的监理工作指挥中心；能确保对密闭空间内环境有实时监测，保障监理工作人员监理过程的生命安全，提高操作安全性，提高密闭空间作业的人身安全；可杜绝工作人员因有毒气体或易燃易爆原因造成的群体伤亡事故，包括从环境监测的源头上进行监测并报警，防范监理人员中毒伤亡，也能帮助大量的密闭空间作业施工人员实施预警，对于易燃易爆的气体也有一定的预警作用；应用范围广泛，能够在国家电网公司大量的城市建设电力电缆施工、运行维护中得到运用，社会效益和经济效益大。

附图说明

图1是本实用新型中密闭空间的环境监测装置的示意图。

图2和3是本实用新型中气体监测与防护模块的结构示意图。

图4是本实用新型中先检测后工作方式示意图。

图5是本实用新型中同步工作检测工作方式示意图。

图6是本实用新型中显示屏操作界面示意图。

图7是本实用新型中主从气体监测与防护模块无线通信原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示，一种密闭空间的环境监测装置，适用于密闭空间的监测，如隧道、输变电工程的其他封闭性空间（如人工开挖的铁塔基坑，等），等等，包括：

气体监测与防护模块1，用于监测密闭空间内的有毒有害气体和可燃气体的量是否达到预设值，根据监测结果进行报警提示；

实时监测数据传输模块2，对密闭空间内环境进行实时监测，并将监测数据进行实时传输。

在某些具体实施例中，所述气体监测与防护模块1包括气体监测组件、主控制器和报警组件13，气体监测组件对密闭空间内的有毒有害气体和可燃气体进行监测并反馈监测信息至主控制器，主控制器根据监测信息得出监测结果，根据监测结果控制是否启动报警模块进行报警提示。

在某些具体实施例中，所述气体监测组件可以采用各种气体传感器，如氧气气体传感器、一氧化碳气体传感器、二氧化碳气体传感器、硫化氢气体传感器、甲烷气体传感器、二氧化硫气体传感器、氨气气体传感器、二氧化氮气体传感器，等等。

根据密闭空间内不同气体特性（如密度），可以将一定数量的气体监测组件置于不同的高度位置进行监测，如二氧化碳密度大于空气，气体监测组件应安装较低位置，一氧化碳、氰化氢等有毒混合气体密度接近空气，气体监测组件则应安装在接近人员身高的位置。根据规定定期检测气体监测组件，并在每次进入密闭空间工作前，确认气体监测组件的有效性。在密闭空间建设初期，确保密闭空间内的通风排气装置先行安装运行，工作前做到先通风、后通过本密闭空间的环境监测装置进行检测、再作业。

其中，所述气体监测组件可以用于密闭空间内可燃气体（如氨气、硫化氢）的监测，这样可对密闭空间是否有因可燃气体燃烧导致火灾的可能进行监测，避免在密闭空间内发生火灾造成的重大伤亡事故。

在某些具体实施例中，所述实时监测数据传输模块2可以根据不同的传输要求采用不同的实现形式：

（1）低技术等级对外传输

低技术等级对外传输以人为主动传输为主，如无线对讲机，手机/电话等，通过现场监理人员主动发现气体监测与防护模块1输出的监理过程现场情况，进行对外传输报告的方式，该方法简单直接、易于实现，投入低，但可靠性容易受环境因素影响，如存在信号屏蔽等问题，则无法实现对外传输报告。

（2）中技术等级对外传输

中技术等级对外传输以有线视频监控为主，对现场实际情况进行监控，并通过有线线路对外传输。此方法技术可行性高，相对于对讲机，手机/电话传输，自动化程度高，对于当下发展水平普及实用性好。

（3）高技术等级对外传输

高技术等级对外传输是基于第五代移动通信(5G)无线传感网络技术建立的智慧管廊综合监控系统。运用无线传感网络实现对隧道的全面实时监控，有效的降低了隧道的安全隐患。同时，还建立统一信息管理平台，将气体监测与防护模块1的传感设备数字化与视频监控系统相结合，实现隧道施工、运行精确化监视以及协同报警的可视化操作。该方式可靠性、智能化水平高，减少大量人力投入，可实现远距离实时监控，但投入较高，需要移动通讯行业技术支持。

在某些具体实施例中，可以根据需要使多个气体监测与防护模块1实现同步运行，并实现数据的互通，如，可将两个或以上的气体监测与防护模块1设置成主从设备，如将其中一个气体监测与防护模块1作为主气体监测与防护模块，将其他的气体监测与防护模块1作为从气体监测与防护模块，从气体监测与防护模块与主气体监测与防护模块实现通讯连接（通过通信协议实现搭建），其中一个从气体监测与防护模块对密闭空间内进行监测，当监测密闭空间内的有毒有害气体和可燃气体的量达到预设值时，启动进行报警提示，并将监测结果传输至主气体监测与防护模块，主气体监测与防护模块再将监测结果同时传输给其他从气体监测与防护模块，使其他从气体监测与防护模块可以输出具体监测到密闭空间内异常数据的气体监测与防护模块1及其监测结果，及时实现报警通知。

其中，由主气体监测与防护模块主控执行主从命令，向其他共同机组从气体监测与防护模块不定期发出从机信息自检指令，到从气体监测与防护模块反馈指令达成通信协议搭建，通过主从ID数据的分析和反馈，同步其他从气体监测与防护模块信息，任何一个从气体监测与防护模块发生数据异常，则由主气体监测与防护模块主控，分别发送指令到其他从气体监测与防护模块，可以在触屏上看到异常数据的从气体监测与防护模块。

在某些具体实施例中，如图2和图3所示，所述气体监测与防护模块1采用一体化设计，可以做成携便式设备、背心式、腰扣式，等等，采用ABS 外壳11复模制造，尺寸约为200*160*50（不含传感器组尺寸）。

在某些具体实施例中，在ABS 外壳11上设置有触摸显示屏14，报警组件13设置在ABS外壳上，主控制器设置在ABS 外壳11上内，在ABS 外壳11内设置有用于供电的电池。

其中，所述气体监测组件可以个体采样式及集中布置式：

（1）采用个体采样式时气体监测组件设置在ABS 外壳11上，不需要布设管线电源，个体采样仪可随身携带，检测到有危险因素时，报警组件13响起报警，气体监测与防护模块1向外发送信息，场外监控人员能及时知悉。

（2）采用集中布置式，将气体监测组件投放到密闭空间内，投放一条采样管道，利用气体监测组件的泵抽吸气样到气体监测组件内，再用传感器进行探测。

其中，所述气体监测与防护模块1内的设备参数如下：工作电压24V、60HZ，16 路输入16 路输出，内部Oi 通信型，双系统主从通信，直线通讯距离0.5-1KM；触摸显示屏14为3.4寸双屏，工作电压24V、60HZ。所述报警组件13采用声光报警器。

如附图6所示，启动系统后，出现开机界面，2 秒后出现系统名称，2 秒后弹出主页检测页面；点击参考值，输入气体正常的参考值，保存；设置超标值，点击保存。重置后，则参数归零；设置好的超标值后，系统检测的实际参数在界面中，超标后，系统启动声光报警。

其中，所述主控制器采用三菱PLC工控硬件，由内部工程按照检测传感器进行编程；通过气体监测组件与PLC互感通信实现数据的传输。

下图表1为气体监测与防护模块1的技术参数分析表。

表1 系统设备技术参数表

其中，利用本密闭空间的环境监测装置可实现如下监测：

A：先检测后工作方式：

本密闭空间的环境监测装置的工作方式有单机监测和双机联合工作的特点。当需要检测密闭空间内（如隧道或者深井）的气体是否超标时，将本密闭空间的环境监测装置放在安全的隧道口、深井口，将传感器往深井探入，当被检测气体超标时，系统警报的同时可以在屏幕上看到超标气体的数据，若检测气体合格，则人员可以下井、进入隧道施工，如附图4所示。

B：同步工作、边工作边检测：

双人下井、密闭空间信息互通模式；甲乙两人（一个携带一个密闭空间的环境监测装置）携带设备、或者穿上系统背心。打开系统，则实现甲乙两人数据同步。作业人员在密闭空间中往往会处于不同位置，为了互通信息，则可以通过系统内部通信实现甲乙信息同步。当甲所处的地域被检测的气体达到设置值时，则系统启动报警，则乙系统会同步警报信息并实施救援，反之，甲救乙；或者检测超标时同时撤退，如附图5所示。

主气体监测与防护模块和从气体监测与防护模块的无线通信原理如附图7所示，为系统无线主从协议方式，通过从A端主气体监测与防护模块发出无线信号，D端从气体监测与防护模块实现数据接收，实现数据共享和数据同步；主气体监测与防护模块和从气体监测与防护模块通信采用内部Oi485串口协议通信，实现主机和从机同步。

本技术方案通过设置气体监测与防护模块1，能在密闭空间内自动检测不明气体(尤其是部分有毒气体）并报警，对密闭空间内水、火等危险因素进行预警，并将报警信号实时传输给地面上的监理工作指挥中心；能确保对密闭空间内环境有实时监测，保障监理工作人员监理过程的生命安全，提高操作安全性，提高密闭空间作业的人身安全；可杜绝工作人员因有毒气体或易燃易爆原因造成的群体伤亡事故，包括从环境监测的源头上进行监测并报警，防范监理人员中毒伤亡，也能帮助大量的密闭空间作业施工人员实施预警，对于易燃易爆的气体也有一定的预警作用；应用范围广泛，能够在国家电网公司大量的城市建设电力电缆施工、运行维护中得到运用，社会效益和经济效益不可估量。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种密闭空间的环境监测装置，其特征在于，包括：

气体监测与防护模块，用于监测密闭空间内的有毒有害气体和可燃气体的量是否达到预设值，根据监测结果进行报警提示；

实时监测数据传输模块，对密闭空间内环境进行实时监测，并将监测数据进行实时传输；所述实时监测数据传输模块采用基于第五代移动通信无线传感网络技术建立的智慧管廊综合监控系统。

2.根据权利要求1所述的密闭空间的环境监测装置，其特征在于，所述气体监测与防护模块包括气体监测组件、主控制器和报警组件，气体监测组件对密闭空间内的有毒有害气体和可燃气体进行监测并反馈监测信息至主控制器，主控制器根据监测信息得出监测结果，根据监测结果控制是否启动报警模块进行报警提示。

3.根据权利要求1所述的密闭空间的环境监测装置，其特征在于，所述气体监测组件采用氧气气体传感器、一氧化碳气体传感器、二氧化碳气体传感器、硫化氢气体传感器、甲烷气体传感器、二氧化硫气体传感器、氨气气体传感器、二氧化氮气体传感器的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的密闭空间的环境监测装置，其特征在于，所述实时监测数据传输模块采用无线对讲机、手机、电话。

5.根据权利要求1所述的密闭空间的环境监测装置，其特征在于，所述实时监测数据传输模块采用有线视频监控系统。

6.根据权利要求1所述的密闭空间的环境监测装置，其特征在于，所述气体监测与防护模块设置多个，包括主气体监测与防护模块和从气体监测与防护模块，所述从气体监测与防护模块和主气体监测与防护模块通讯连接，当其中一个从气体监测与防护模块监测到密闭空间内的气体数据异常时传输数据至主气体监测与防护模块，由主气体监测与防护模块同步至其他从气体监测与防护模块，实现多个从气体监测与防护模块的数据互通报警。

7.根据权利要求2所述的密闭空间的环境监测装置，其特征在于，所述气体监测与防护模块一体化设置，设置成携便式结构。

8.根据权利要求7所述的密闭空间的环境监测装置，其特征在于，所述气体监测与防护模块包括外壳，在外壳上设置有触摸显示屏，报警组件设置在外壳上，主控制器设置在外壳上内，在外壳内设置有用于供电的电池。

9.根据权利要求2、7或8任一所述的密闭空间的环境监测装置，其特征在于，所述气体监测组件设置成个体采样式及集中布置式。

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