CN216285185U - 一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，包括检测端和用户监护端，检测端包括气体传感器、信号转换模块、第一处理器、第一信号传输模块和第一告警模块，用户监护端包括第二信号传输模块、第二处理器和第二告警模块；气体传感器、信号转换模块和第一处理器的输入端与输出端依次连接，第一处理器的输出端与第一信号传输模块和第一告警模块的输入端连接，第一信号传输模块与第二信号传输模块通信连接，第二信号传输模块的输出端与第二处理器的输入端连接，第二处理器的输出端与第二告警模块的输入端连接。本实用新型解决了洞口的监护人员无法得到实时的气体含量，避免检测存在安全隐患的发生。

Description

一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体含量检测领域，更具体地说，它涉及一种用于有限空间作业的的无线便携式气体检测装置。

背景技术

随着城市电网的发展，电力隧道、沟道等有限空间检修作业频率迅速增加。按照作业安全的要求，有限空间内气体浓度检测合格后方可作业，作业过程中，应采取适当的方式对有限空间作业面进行实时监测。现有气体检测仪分为泵吸式气体检测仪及便携式气体检测仪。在进行深基坑、深井等气体含量检测时，采用泵吸式检测仪存在吸管长度不足无法实现全面检测、设备成本高等问题，直接使用便携式气体检测仪检测存在无法获取实时数据、观测失误等问题。在人员作业过程中，现有检测手段无法使入口处监护人实时监测作业面气体浓度，而采用对讲机汇报方式在隧道、浅沟内存在对讲机信号覆盖差、实时性差等问题，存在很大的安全隐患。

因此，如何设计一种新的气体检测装置是目前亟需解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，以解决深基坑、深井等有限空间使用泵吸式气体检测仪由于吸管长度不足导致检测面不全的问题，直接使用便携式气体检测仪检测，那么洞口的监护人员无法得到实时检测的气体含量，导致检测存在安全隐患。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，包括检测端和用户监护端，所述检测端包括气体传感器、信号转换模块、第一处理器、第一信号传输模块和第一告警模块，所述用户监护端包括第二信号传输模块、第二处理器和第二告警模块；

所述气体传感器、信号转换模块和第一处理器的输入端与输出端依次连接，所述第一处理器的输出端与所述第一信号传输模块和第一告警模块的输入端连接，所述第一信号传输模块与所述第二信号传输模块通信连接，所述第二信号传输模块的输出端与所述第二处理器的输入端连接，所述第二处理器的输出端与所述第二告警模块的输入端连接。

本实用新型的检测装置包括检测端与用户监测端，检测人员带着检测端进入到深基坑、深井等有限空间进行气体含量的检测，为了检测人员的人身安全着想，在出口处设有用户监护端，检测端与用户监护端之间通过信号传输模块实现气体含量采样信号的无线传输，由于检测端与用户监护端是通过无线连接的，因此检测人员将检测端放置在深基坑、深井等有限空间的最底部，避免检测面不全的问题，检测端通过实时的将检测数据传输给用户监护端，用户可得到实时检测的结果，可解决现有的便携式气体检测仪检测时，洞口的监护人员无法得到实时的气体含量，避免检测存在安全隐患的发生。

进一步的，所述气体传感器采用气体传感器模组。

进一步的，所述信号转换模块包括信号放大模块以及模数转换模块，所述气体传感器的输出端与所述信号放大模块的输入端连接，所述信号放大模块的输出端与所述模数转换模块的输入端连接，所述模数转换模块的输出端与所述第一处理器的输入端连接。

进一步的，所述检测装置还包括中继器，所述中继器的信号接收端与所述第一信号传输模块的输出端连接，所述中继器的信号发射端与所述第二信号传输模块的输入端连接。

进一步的，所述检测端与用户监护端上分别设有用于显示气体含量的第一液晶显示器、第二液晶显示器，所述第一处理器的输出端与所述第一液晶显示器的输入端连接，所述第二处理器的输出端与所述第二液晶显示器的输入端连接。

进一步的，所述第一告警模块与第二告警模块均包括用于实现声音告警的蜂鸣器、用于实现灯光告警的指示灯以及用于实现振动的马达。

进一步的，所述第一处理器以及第二处理器所采用的芯片型号为STM32芯片。

进一步的，所述第一信号传输模块以及第二信号传输模块采用LORA通信模块。

进一步的，所述检测端与测量监护终端之间可无线连接多个所述中继器。

进一步的，所述检测端与用户监护端内还设有电源模块，用于向检测端以及用户监护端提供电能。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型的检测装置包括检测端与用户监测端，检测人员带着检测端进入到深基坑、深井等有限空间进行气体含量的检测，为了检测人员的人身安全着想，在出口处设有用户监护端，检测端与用户监护端之间通过信号传输模块实现气体含量采样信号的无线传输，由于检测端与用户监护端是通过无线连接的，因此检测人员将检测端放置在深基坑、深井等有限空间的最底部，避免检测面不全的问题，检测端通过实时的将检测数据传输给用户监护端，用户可得到实时检测的结果，可解决现有的便携式气体检测仪检测时，洞口的监护人员无法得到实时的气体含量，避免检测存在安全隐患的发生。

2.本实用新型在检测端与用户监护端之间增加多个中继器，中继器通过延长信号传输的距离，使得检测端与用户监护端的测量距离不易受到限制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一实施例提供的检测装置结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的检测装置又一结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的检测端中的一部分模块与第一处理器引脚的电气连接图；

图4为本实用新型一实施例提供的检测端中的剩余部分模块与第一处理器引脚的电气连接图；

图5为本实用新型一实施例提供的用户监护端中的一部分模块与第二处理器引脚的电气连接图；

图6为本实用新型一实施例提供的用户监护端中的剩余部分模块与第二处理器引脚的电气连接图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例

如图1所示，本申请实施例提供一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，包括检测端和用户监护端，检测端包括气体传感器、信号转换模块、第一处理器、第一信号传输模块和第一告警模块，用户监护端包括第二信号传输模块、第二处理器和第二告警模块；

气体传感器、信号转换模块和第一处理器的输入端与输出端依次连接，第一处理器的输出端与第一信号传输模块和第一告警模块的输入端连接，第一信号传输模块与第二信号传输模块通信连接，第二信号传输模块的输出端与第二处理器的输入端连接，第二处理器的输出端与第二告警模块的输入端连接。

如图3与图4所示，图3与图4为检测端中的各个模块与第一处理器引脚的电气连接图，检测端通过气体传感器检测周围作业空间的气体含量，并产生一个采集信号，采集信号经信号转换模块转换成数字信号，由第一处理器对数字信号进行采样，获取采集检测点气体含量。若检测点气体含量超标，则发出报警信号，第一告警模块响应报警信号，发出声音、灯光或振动提示检测人员及时撤出所处的深基坑或深井口，由于第一处理器以及第二处理器均是嵌入式设计，因此第一处理器同时将数字信号通过第一处理器上的发射信号的引脚发送至第一信号传输模块，然后第一信号传输模块再将数字信号传输给第二信号传输模块，如图5与图 6所示，图5与图6为用户监护端中的各个模块与第二处理器引脚的电气连接图，同样的第二信号传输模块再将数字信号发送给第二处理器的用于接收信号的引脚，第二处理器接对接收到的数字信号进行采样，得到检测点气体含量，若检测点气体含量超标，则发出报警信号，第二告警模块响应报警信号，发出声音、灯光或振动，提示用户检测点气体含量超标，应及时接应深基坑或深井口的检测人员。

本申请更进一步的一个实施例中，气体传感器采用气体传感器模组。

采用气体传感器模组可以检测一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢、氨气等一些常见性气体，而对于深基坑或深井的检测的气体也一般都是氧气、一氧化碳、甲烷和硫化氢等气体，气体传感器模组是一款可以同时检测多种气态污染物的一体化、智能化、专业化模组，融合自主检测技术、核心补偿算法以及独特气室设计，性能稳定，精度高、重复性好。该模组支持嵌入多种检测仪表及环境监测设备，广泛用于网格化微型空气监测站、园区厂界监测站、有毒有害气体在线监测仪、走航式空气监测设备、便携式气体检测仪等产品，由于第一处理器以及第二处理器均是采用的嵌入式系统设计，因此可与气体传感器模组进行联合使用。

本申请更进一步的一个实施例中，信号转换模块包括信号放大模块以及模数转换模块，气体传感器的输出端与信号放大模块的输入端连接，信号放大模块的输出端与模数转换模块的输入端连接，模数转换模块的输出端与第一处理器的输入端连接。

由于需要将气体传感器的采集信号，即模拟信号转变为处理器能够识别的数字信号，因此信号转换模块包括了信号放大模块以及模数转换模块，也就是电路中常用的信号放大电路以及AD转换电路，以此来实现由模拟信号到数字信号的转换。

本申请更进一步的一个实施例中，检测装置还包括中继器，中继器的信号接收端与第一信号传输模块的输出端连接，中继器的信号发射端与第二信号传输模块的输入端连接。

如图2所示，考虑到检测端与用于监护端在测量时的无线信号传输会受到周围环境及基坑或深井深度所影响，因此在检测端与用户监护端之间连接中继器，起到扩展传输距离的作用。中继器的主要优点是安装简单、使用方便、价格相对低廉，不仅起到网络距离的作用，还可以将不同传输介质的网络连接在一起。

本申请更进一步的一个实施例中，检测端与用户监护端上分别设有用于显示气体含量的第一液晶显示器、第二液晶显示器，第一处理器的输出端与第一液晶显示器的输入端连接，第二处理器的输出端与第二液晶显示器的输入端连接。

虽然对于气体含量超标的情况可及时进行告警，以提示检测人员尽快离开，但是对于气体的具体含量却无从知晓，因此分别在检测端与用户监护端上均安装了液晶显示器，用来显示气体含量的具体数值。

本申请更进一步的一个实施例中，第一告警模块与第二告警模块均包括用于实现声音告警的蜂鸣器、用于实现灯光告警的指示灯以及用于实现振动的马达。

蜂鸣器可选用报警蜂鸣器、警报蜂鸣器或一些其他型号的蜂鸣器，指示灯可选用二极管、 LED灯或其它发出的产品，振动马达可选用转子马达或线性马达

本申请更进一步的一个实施例中，第一处理器以及第二处理器所采用的芯片型号为 STM32芯片。

STM32芯片叫做嵌入式单片机是一种微控制器，其是专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用而设计的。STM32芯片还包括许多系列，如STM32F2、STM32F4、STM32F7和STM32H7，上述的系列芯片属于STM32芯片的高性能芯片，可满足本申请的检测装置的应用环境。

本申请更进一步的一个实施例中，第一信号传输模块以及第二信号传输模块采用LORA 通信模块。

LORA通信模块是一种专用于远距离低功耗的无线通信技术,其调制方式相对于其他通信方式大大增加了通信距离，可广泛应用于各种场合的远距离低速率的无线传输。LORA通信模块的优势主要体现在以下几个方面：大大的改善了接收的灵敏度，降低了功耗。其接收电流仅10mA，睡眠电流200nA，这大大延迟了电池的使用寿命，提升了检测端与用户监护端的使用时间。支持多信道多数据速率的并行处理，系统容量大，可以稳定传输多个气体的数字信号。

本申请更进一步的一个实施例中，检测端与测量监护终端之间可无线连接多个所述中继器。

考虑到在实际检测点的深度或长度过长，使得信号传输不够稳定，因此检测端与测量终端之间可无线连接多个中继器，使得传输的距离进一步的增强。

本申请更进一步的一个实施例中，检测端与用户监护端内还设有电源模块，用于向检测端以及用户监护端提供电能。

电源模块对检测端以及用户监护端进行供电，可以是电池供电，也可以是通过插头接入电源进行供电。

工作原理：检测端通过气体传感器检测周围作业空间的气体含量，并产生一个采集信号，采集信号经信号转换模块转换成数字信号，由第一处理器对数字信号进行采样，获取采集检测点气体含量。若检测点气体含量超标，则发出报警信号，第一告警模块响应报警信号，发出声音、灯光或振动提示检测人员及时撤出所处的深基坑或深井口，由于第一处理器以及第二处理器均是嵌入式设计，因此第一处理器同时将数字信号通过第一处理器上的UART接口发送至第一信号传输模块，然后第一信号传输模块再将数字信号传输给第二信号传输模块，同样的第二信号传输模块再将数字信号发送给第二处理器的UART接口，第二处理器接对接收到的数字信号进行采样，得到检测点气体含量，若检测点气体含量超标，则发出报警信号，第二告警模块响应报警信号，发出声音、灯光或振动，提示用户检测点气体含量超标，应及时接应深基坑或深井口的检测人员。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，其特征在于，包括检测端和用户监护端，所述检测端包括气体传感器、信号转换模块、第一处理器、第一信号传输模块和第一告警模块，所述用户监护端包括第二信号传输模块、第二处理器和第二告警模块；

所述气体传感器、信号转换模块和第一处理器的输入端与输出端依次连接，所述第一处理器的输出端与所述第一信号传输模块和第一告警模块的输入端连接，所述第一信号传输模块与所述第二信号传输模块通信连接，所述第二信号传输模块的输出端与所述第二处理器的输入端连接，所述第二处理器的输出端与所述第二告警模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，其特征在于，所述气体传感器采用气体传感器模组。

3.根据权利要求1所述的一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，其特征在于，所述信号转换模块包括信号放大模块以及模数转换模块，所述气体传感器的输出端与所述信号放大模块的输入端连接，所述信号放大模块的输出端与所述模数转换模块的输入端连接，所述模数转换模块的输出端与所述第一处理器的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括中继器，所述中继器的信号接收端与所述第一信号传输模块的输出端连接，所述中继器的信号发射端与所述第二信号传输模块的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，其特征在于，所述检测端与用户监护端上分别设有用于显示气体含量的第一液晶显示器、第二液晶显示器，所述第一处理器的输出端与所述第一液晶显示器的输入端连接，所述第二处理器的输出端与所述第二液晶显示器的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，其特征在于，所述第一告警模块与第二告警模块均包括用于实现声音告警的蜂鸣器、用于实现灯光告警的指示灯以及用于实现振动的马达。

7.根据权利要求1所述的一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，其特征在于，所述第一处理器以及第二处理器所采用的芯片型号为STM32芯片。

8.根据权利要求1所述的一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，其特征在于，所述第一信号传输模块以及第二信号传输模块采用LORA通信模块。

9.根据权利要求4所述的一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，其特征在于，所述检测端与测量监护终端之间可无线连接多个所述中继器。

10.根据权利要求1所述的一种用于有限空间作业的无线便携式气体检测装置，其特征在于，所述检测端与用户监护端内还设有电源模块，用于向检测端以及用户监护端提供电能。

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