專利名稱：一種有毒氣體檢測報警通用的方法及儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有毒氣體檢測報警通用的方法及儀器。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，對能源的需求量越來越大，各種石油、化工、天然氣工廠不斷增加。在開采利用過程中存在多種有毒有害氣體(比如硫化氫、二氧化硫等)隨時威脅著人們的生命，必須攜帶相關(guān)的有毒氣體檢測報警設(shè)備形成預(yù)警系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)高濃度的有毒氣體，能及時提醒現(xiàn)場工人，保障工人安全?，F(xiàn)有技術(shù)中基于單一功能的有毒氣體檢測報警儀器已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，然而現(xiàn)有的有毒氣體檢測儀器一般功能單一，僅僅只具備單一的檢測有毒氣體功能、或者單一的無線通信功能、或者單一的溫濕度檢測功能，人們只能利用這種檢測儀器完成單一的功能，比如有毒氣體濃度檢測、或者無線通信卻沒有檢測有毒氣體濃度的功能等等，如果要同時完成有毒氣體檢測、溫濕度檢測，并能將檢測數(shù)據(jù)實時傳回監(jiān)控室，必須攜帶多種檢測儀器， 增加了工人負(fù)擔(dān)，影響了工作效率。某些有毒氣體檢測儀器集成了多種功能，然而不僅價格昂貴，而且不同生產(chǎn)商生產(chǎn)的模塊不能相互通用。由于現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種集溫濕度檢測、 多種報警方式、多種有毒氣體濃度檢測通用接口、多種無線通信模塊通用接口、方便攜帶的儀器，不同廠商提供的有毒氣體傳感器模塊、無線通信模塊難以結(jié)合在一起，不僅影響了有毒氣體檢測報警儀器的總體性能，而且增大了體積，影響了便攜性和通用性。迄今為止，尚無集多種有毒氣體檢測接口、溫濕度檢測、多種方式報警、多種無線通信接口功能于一體、方便攜帶，并能根據(jù)需要更換不同的有毒氣體傳感器模塊和無線通信模塊的有毒氣體檢測報警通用儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種有毒氣體檢測報警通用的方法，能夠完成多種有毒氣體檢測，溫濕度檢測，并能夠提供多種報警方式，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中不同生產(chǎn)商之間的有毒氣體傳感器模塊或者無線通信模塊不能通用的問題，有利于減輕工人負(fù)擔(dān)， 提高工作效率。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是，提供一種有毒氣體檢測報警通用的儀器，集多種有毒氣體檢測接口、溫濕度檢測、多種方式報警、多種無線通信接口功能于一體、方便攜帶，并能根據(jù)需要更換不同生產(chǎn)商的有毒氣體傳感器模塊和無線通信模塊，操作簡便。本發(fā)明提供一種有毒氣體檢測報警通用方法，根據(jù)所述方法構(gòu)成有毒氣體檢測報警通用儀器，可以集成不同生產(chǎn)商生產(chǎn)的有毒氣體傳感器模塊和無線通信模塊，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中不同生產(chǎn)商之間的有毒氣體傳感器模塊或者無線通信模塊不能通用的問題。一種有毒氣體檢測報警通用的方法，采用基本模塊、有毒氣體傳感器通用接口單元和無線通信通用接口單元三部分。所述基本模塊，包括中央處理單元，一鍵開關(guān)機及電源管理單元、溫濕度檢測單元、實時時鐘單元、報警單元及人機接口單元，能夠完成一鍵開關(guān)機管理、有毒氣體檢測信號處理、電池電量檢測、溫濕度信號處理、實時時鐘信號處理、報警控制與策略管理、人機接口控制以及輸出無線信號發(fā)送管理。所述有毒氣體傳感器通用接口單元連接中央處理單元和不同的有毒氣體傳感器， 用于將不同的有毒氣體傳感器信號經(jīng)過濾波、放大處理后，輸出信號供給中央處理單元處理，得到有毒氣體的濃度。所述無線通信通用接口單元連接中央處理單元與不同的無線通信模塊，使得不同接口信號的無線通信模塊與中央處理單元完全兼容。所述有毒氣體檢測報警通用方法采用一鍵開關(guān)機及電源管理單元，控制所述有毒氣體檢測報警通用儀器的開關(guān)機；采用溫濕度檢測單元檢測環(huán)境的溫度和濕度，輸出信號供給中央處理單元處理，得到溫濕度信息；采用實時時鐘單元提供時間和日期信息，輸出時鐘信號供給中央處理單元處理，得到實時時鐘信息；所述報警單元根據(jù)中央處理單元的控制指令，完成不同方式的報警。一種有毒氣體檢測報警通用儀器，采用上述有毒氣體檢測報警通用的方法，包括中央處理單元，有毒氣體通用檢測接口單元以及無線通信通用接口單元，還包括，一鍵開關(guān)機及電源管理單元、溫濕度檢測單元、實時時鐘單元、報警單元和人機接口單元，能夠完成一鍵開關(guān)機管理、有毒氣體檢測信號處理、電池電量檢測、溫濕度信號處理、實時時鐘信號處理、報警控制與策略管理、人機接口控制以及輸出無線信號發(fā)送管理，其中，一鍵開關(guān)機電路連接電源單元，控制所述有毒氣體檢測報警通用儀器的開關(guān)機；所述有毒氣體傳感器通用接口單元，用于連接中央處理單元與不同的有毒氣體傳感器；所述無線通信通用接口單元，用于連接中央處理單元與不同的無線通信模塊；所述溫濕度檢測單元、實時時鐘單元、人機接口單元和報警單元均連接到中央處理單元。該有毒氣體檢測報警通用儀器適用于一種或多種有毒氣體的檢測和報警。所述有毒氣體通用檢測接口單元，既可以連接具有模擬信號輸出的有毒氣體傳感器模塊，也可以連接4-20mA信號輸出的有毒氣體傳感器模塊；所述無線通信通用接口單元，既可以連接RS232信號接口的無線通信模塊，也可以連接TTL信號接口的無線通信模塊，采用相應(yīng)的無線發(fā)送策略將檢測的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。所述有毒氣體檢測報警通用儀器除周期性發(fā)送檢測數(shù)據(jù)外，還根據(jù)有毒氣體濃度變化速度改變發(fā)送頻率。所述人機接口單元分為按鍵操作和液晶顯示兩部分，所述按鍵操作由四個按鍵完成開關(guān)機和所有的功能操作，四個按鍵環(huán)繞報警單元布局；所述液晶顯示實時顯示有毒氣體濃度信息、溫度信息、濕度信息和時間信息，還用于菜單操作顯示、報警設(shè)置顯示、無線通信設(shè)置顯示、電量顯示。所述報警單元采用振動、發(fā)光和聲音三種報警方式，通過一定的策略決定報警方式，默認(rèn)情況下采用振動、發(fā)光和聲音三種方式同時報警。所述儀器可以提供儀器實時時間和日期。所述儀器可以實時檢測溫度和濕度。


圖1為本發(fā)明的有毒氣體檢測報警通用方法結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明的有毒氣體檢測通用接口電路圖3為本發(fā)明的無線通信接口電路圖；圖4為本發(fā)明的無線發(fā)送策略圖；圖5為本發(fā)明的報警單元控制策略圖；圖6為本發(fā)明的人機接口操作流程圖；圖7為本發(fā)明的顯示主界面及結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1為無線通信天線，2為有毒氣體傳感器，3為顯示區(qū)，4為聲音報警。
具體實施例方式本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出了一種有毒氣體檢測報警通用方法，根據(jù)所述方法形成的有毒氣體檢測報警通用儀器，具有有毒氣體檢測、溫濕度檢測、無線通信、多方式報警等主要功能，通用、攜帶方便、多功能、操作界面簡單是它的主要特點。下面將結(jié)合各個附圖對本發(fā)明的主要實現(xiàn)原理及其具體實施步驟進行詳細(xì)描述。圖1所示為本發(fā)明的有毒氣體檢測報警通用方法結(jié)構(gòu)圖。由圖可知，本發(fā)明方法由有毒氣體檢測通用接口單元、無線通信通用接口單元以及基本模塊三部分組成，圖中虛線部分是基本模塊，包括一鍵開關(guān)機、中央處理單元以及與中央處理單元分別連接的電源單元、實時時鐘單元、溫濕度單元、報警單元、人機接口單元。一鍵開關(guān)機電路連接電源單元，控制所述有毒氣體檢測報警通用儀器的開關(guān)機， 電源單元將輸出穩(wěn)壓電壓給所述有毒氣體檢測報警通用儀器各個單元供電。有毒氣體檢測通用接口單元與中央處理單元連接，輸出標(biāo)準(zhǔn)信號供給中央處理單元處理，得到有毒氣體的濃度；溫濕度檢測單元連接到中央處理單元，輸出標(biāo)準(zhǔn)信號供給中央處理單元處理，得到溫濕度信息；實時時鐘單元連接到中央處理單元，輸出標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號供給中央處理單元處理，得到實時時鐘信息；人機接口單元包含按鍵和液晶顯示，通過按鍵可以方便的操作儀器平臺，獲取毒性氣體濃度、溫濕度信息、實時時間、設(shè)定報警極限及報警策略。同時，中央處理單元輸出連接到報警單元，將采集的毒性氣體濃度與設(shè)定的報警極限作比較，并得到報警判斷，依據(jù)設(shè)定的報警策略報警；中央處理單元還與無線通信通用接口單元連接，將采集的信息通過無線接口發(fā)送出去。圖2所示是上述有毒氣體檢測通用接口單元電路圖。R61、R62以及C49的一端連到一起，并且連接到運算放大器的第3腳，R62、C49的另一端連接到一起后與模擬地連接， 傳感器接口分別為R61與R63的另一端，運算放大器第14腳與13腳連接，同時連接到R65 的一端，R65的另一端與C50、D17的一端連接到一起，形成有毒氣體檢測接口 1的輸出點， 該通道可以連接模擬信號輸出的有毒氣體傳感器；傳感器接口 2的一端接12V電源，另一端連接R48、R49的一端，R48的另一端接地，R49的另一端與R50、C45、運算放大器的第10腳連接到一起，運運算放大器的第8腳與R51的一端連接，R51的另一端與D15、C46的一端連接，形成有毒氣體檢測接口 2的輸出點，該通道可以連接4 20mA信號輸出的有毒氣體傳感器?，F(xiàn)有有毒氣體傳感器產(chǎn)品一般輸出4 20mA的信號或者模擬信號，本發(fā)明的有毒氣體檢測通用接口既可以連接4 20mA信號輸出的有毒氣體傳感器，也可以連接模擬信號輸出的有毒氣體傳感器。圖3所示是上述無線通信通用接口電路圖。MAX323的第9腳和第10腳與中央處理單元連接，第2腳和第16腳通過Cl連接，第6腳和第15腳通過C3連接，第1腳和第3腳通過C2連接，第4腳和第5腳通過C4連接，第7腳和第8腳連接無線通信模塊，同時，無線模塊可以通過J4和J5連接到中央處理單元?，F(xiàn)有技術(shù)中，無線OEM供應(yīng)商一般提供RS232 電平或者TTL電平接口，本發(fā)明的無線通信接口既可以連接RS232電平的無線模塊，也可以連接TTL電平的無線模塊。如果無線模塊為RS232電平，則斷開J4、J5，通過MAX232連接到中央處理單元；如果無線模塊為TTL電平，則斷開MAX232，連接上J4和J5，無線模塊直接連接到中央處理單元。中央處理單元根據(jù)檢測的有毒氣體濃度變化趨勢采取相應(yīng)的無線發(fā)送策略將檢測的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。圖4所示是上述無線發(fā)送策略圖。中央處理單元將當(dāng)前檢測的有毒氣體濃度值與上一時刻的有毒氣體濃度值作比較，計算差值，如果濃度差值大于濃度差閾值，則進入下一步進行兩次檢測時間差閾值比較，如果小于時間差閾值，則發(fā)送檢測數(shù)據(jù)，否則返回計算濃度值之差。以H2S檢測報警為例，設(shè)置濃度差閾值為5ppm，時間差閾值為10秒，若上一次檢測濃度值為3ppm，如果在10秒鐘以內(nèi)檢測濃度值大于8ppm，則啟動無線發(fā)送功能。正常情況下，無線模塊按照設(shè)定的數(shù)據(jù)發(fā)送周期發(fā)送數(shù)據(jù)。圖5所示是本發(fā)明的報警單元控制策略圖。中央處理單元將檢測的有毒氣體濃度值與設(shè)定的報警濃度區(qū)間作比較，如果檢測到的有毒氣體濃度在報警濃度區(qū)間1內(nèi)，中央處理單元輸出控制振動、發(fā)光、聲音中的一種報警方式；如果檢測到的有毒氣體濃度在報警濃度區(qū)間2內(nèi)，中央處理單元輸出控制振動、發(fā)光、聲音中的兩種方式同時報警；如果檢測到的有毒氣體濃度在報警濃度區(qū)間3內(nèi)，中央處理單元輸出控制振動、發(fā)光、聲音三種方式同時報警。本發(fā)明的有毒氣體檢測報警通用儀器人機接口分為按鍵操作和液晶顯示兩部分， 通過操作按鍵完成報警極限設(shè)定、報警方式設(shè)定、查看時間、毒性氣體檢測值、溫濕度檢測值等信息；液晶實時顯示所處的操作狀態(tài)，沒有按鍵操作時顯示檢測主界面。圖6所示是本發(fā)明的人機接口單元操作流程圖，以下詳細(xì)描述操作步驟。第一步按住一鍵開關(guān)機按鍵，持續(xù)3秒鐘后放開，完成開機。開機后如果菜單按鍵沒有按下，則顯示檢測主界面，顯示檢測有毒氣體濃度信息、溫濕度信息以及當(dāng)前時間， 直到有菜單鍵按下，進入下一步操作；第二步按下菜單鍵，進入菜單操作界面，通過向上按鍵、向下按鍵選擇不同的功能，直到有確認(rèn)鍵按下，進入下一步操作；第三步按下確認(rèn)鍵，如果上一步選擇的是報警設(shè)置子菜單，則進入報警極限設(shè)置、報警方式設(shè)置操作；如果上一步選擇的是無線設(shè)置子菜單，則進入無線通信類型設(shè)置、 無線通信周期設(shè)置；如果上一步選擇的是信息查看子菜單，則進入查看電量信息、有毒氣體濃度信息、溫濕度信息、時間日期信息；如果上一步選擇的是一鍵關(guān)機子菜單，則進入關(guān)機操作，如果按住關(guān)機鍵并持續(xù)3秒鐘，則進入關(guān)機5秒倒計時，倒計時到0秒關(guān)機；第四步報警設(shè)置、無線通信設(shè)置或者信息查看完成后，按下確認(rèn)鍵完成報警設(shè)置、無線設(shè)置或者信息查看，并返回菜單鍵按下判斷。圖7所示是本發(fā)明的顯示主界面及結(jié)構(gòu)示意圖。1為無線通信外接電線；2為有毒氣體傳感器；3為檢測信息顯示區(qū)，顯示內(nèi)容有=H2S氣體濃度(此處以H2S為例，其中濃度單位為ppm，代表一百萬體積的空氣中所含被檢測氣體的體積數(shù))、溫度值、濕度值、當(dāng)前檢測時間；4為聲音報警部件，四個操作按鍵環(huán)繞聲音報警部件布局。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型。但是，倘若這些改動和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種有毒氣體檢測報警通用方法，采用基本模塊、有毒氣體傳感器通用接口單元和無線通信通用接口單元三部分；所述基本模塊，包括中央處理單元，一鍵開關(guān)機及電源管理單元、溫濕度檢測單元、實時時鐘單元、報警單元及人機接口單元，能夠完成一鍵開關(guān)機管理、有毒氣體檢測信號處理、電池電量檢測、溫濕度信號處理、實時時鐘信號處理、報警控制與策略管理、人機接口控制以及無線信號收發(fā)管理；所述有毒氣體傳感器通用接口單元連接中央處理單元和不同的有毒氣體傳感器，用于將不同的有毒氣體傳感器信號經(jīng)過濾波、放大處理后，輸出信號供給中央處理單元處理，得到有毒氣體的濃度；所述無線通信通用接口單元連接中央處理單元與不同的無線通信模塊，使得不同接口信號的無線通信模塊與中央處理單元完全兼容，并將采集的信息通過無線接口發(fā)送出去；所述有毒氣體檢測報警通用方法采用一鍵開關(guān)機及電源管理單元，控制所述有毒氣體檢測報警通用儀器的開關(guān)機；采用溫濕度檢測單元檢測環(huán)境的溫度和濕度，輸出信號供給中央處理單元處理，得到溫濕度信息；采用實時時鐘單元提供時間和日期信息，輸出時鐘信號供給中央處理單元處理，得到實時時鐘信息；所述報警單元根據(jù)中央處理單元的控制指令，完成不同方式的報警。
2.如權(quán)利要求1所述的有毒氣體檢測報警通用方法中所使用的有毒氣體檢測報警通用儀器，包括中央處理單元，有毒氣體通用檢測接口單元以及無線通信通用接口單元，還包括，一鍵開關(guān)機及電源管理單元、溫濕度檢測單元、實時時鐘單元、報警單元和人機接口單元，能夠完成一鍵開關(guān)機管理、有毒氣體檢測信號處理、電池電量檢測、溫濕度信號處理、實時時鐘信號處理、報警控制與策略管理、人機接口控制以及輸出無線信號發(fā)送管理，其中， 一鍵開關(guān)機電路連接電源單元，控制所述有毒氣體檢測報警通用儀器的開關(guān)機；所述有毒氣體傳感器通用接口單元，用于連接中央處理單元與不同的有毒氣體傳感器；所述無線通信通用接口單元，用于連接中央處理單元與不同的無線通信模塊；所述溫濕度檢測單元、實時時鐘單元、人機接口單元和報警單元均連接到中央處理單元。
3.權(quán)利要求2所述的有毒氣體檢測報警通用儀器，其特征在于，該有毒氣體檢測報警通用儀器適用于一種或多種有毒氣體的檢測和報警。
4.如權(quán)利要求2所述的有毒氣體檢測報警通用儀器，其特征在于，所述有毒氣體通用檢測接口單元，既可以連接具有模擬信號輸出的有毒氣體傳感器模塊，也可以連接4-20mA 信號輸出的有毒氣體傳感器模塊；所述無線通信通用接口單元，既可以連接RS232信號接口的無線通信模塊，也可以連接TTL信號接口的無線通信模塊，采用相應(yīng)的無線發(fā)送策略將檢測的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
5.如權(quán)利要求2所述的有毒氣體檢測報警通用儀器，其特征在于，所述人機接口單元分為按鍵操作和液晶顯示兩部分，所述按鍵操作由四個復(fù)位按鍵完成開關(guān)機和所有的功能操作，四個按鍵環(huán)繞報警單元布局；所述液晶顯示實時顯示有毒氣體濃度信息、溫度信息、 濕度信息和時間信息，還用于菜單操作顯示、報警設(shè)置顯示、無線通信設(shè)置顯示、電量顯示。
6.如權(quán)利要求2所述的有毒氣體檢測報警通用儀器，其特征在于，所述報警單元采用振動、發(fā)光和聲音三種報警方式，默認(rèn)情況下采用振動、發(fā)光和聲音三種方式同時報警。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有毒氣體通用檢測報警儀器，其特征在于，所述儀器可以提供儀器實時時間和日期。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有毒氣體通用檢測報警儀器，其特征在于，所述儀器可以實時檢測溫度和濕度。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線發(fā)送策略，其特征在于，所述有毒氣體檢測報警通用儀器除周期性發(fā)送檢測數(shù)據(jù)外，還根據(jù)有毒氣體氣體濃度變化速度改變發(fā)送頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的報警方式，其特征在于，中央處理單元將檢測的有毒氣體濃度值與設(shè)定的報警濃度區(qū)間作比較，判斷輸出控制振動、發(fā)光、聲音中的一種報警方式，或者輸出控制振動、發(fā)光、聲音中的兩種方式同時報警，或者控制振動、發(fā)光、聲音三種方式同時報警。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有毒氣體檢測報警通用方法及其儀器，采用基本模塊、有毒氣體傳感器通用接口單元和無線通信通用接口單元三部分。所述基本模塊，包括中央處理單元，一鍵開關(guān)機及電源管理單元、溫濕度檢測單元、實時時鐘單元、報警單元及人機接口單元，能夠完成一鍵開關(guān)機管理、有毒氣體檢測信號處理、電池電量檢測、溫濕度信號處理、實時時鐘信號處理、報警控制與策略管理、人機接口控制以及輸出無線信號發(fā)送管理。集多種有毒氣體檢測接口、溫濕度檢測、多種方式報警、多種無線通信接口功能于一體、方便攜帶，并能根據(jù)需要更換不同生產(chǎn)商的有毒氣體傳感器模塊和無線通信模塊，操作簡便。
文檔編號G01D21/02GK102353401SQ20111025268
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者嚴(yán)龍, 姜素霞, 朱亮, 牟善軍, 鄒兵 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院