工业废气PM2.5浓度的自动监测装置的制作方法

本实用新型涉及废气监测净化技术领域，具体涉及一种工业废气PM2.5浓度的自动监测装置。

背景技术：

PM2.5是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，其具有粒径小、表面积大的特点，因而易吸附有毒、有害物质。并且，PM2.5具有很强的穿透力，可抵达细支气管壁，影响呼吸系统健康。在我国有些重要工业城市，来源于钢铁行业的PM2.5超过三成，引起了人们的高度关注。目前国内外对于PM2.5的研究还处于初始阶段，同时结合冶金行业高腐蚀性、高温、高能、高速等特征，专门研究工业废气中的PM2.5监测与流场分布优化的结果微乎其微。

现有技术中，对工业废气PM2.5浓度的监测主要是通过测试人员上下攀爬脚手架进行逐点测试。这种监测方法存在以下缺陷：一是现场测试环境恶劣，风速大、灰尘多，不但危害测试人员身体健康，还存在一定的安全隐患；二是检测数据不准确，既增加了测试人员的工作量，又降低了监测PM2.5浓度的效率；三是对工业废气的测试数据处理不适用，部分过程无法实现智能化和自动化，监测PM2.5浓度的效率较低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的是现有的工业废气PM2.5浓度监测方法存在安全隐患、检测数据不准确、测试效率低的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种工业废气PM2.5浓度的自动监测装置，包括PM2.5浓度检测模块、温度检测模块、湿度检测模块、信号处理电路、报警装置以及水雾器；

所述PM2.5浓度检测模块连接所述信号处理电路，用于检测废气排放管道口处的PM2.5浓度，并在所述PM2.5浓度高于预设浓度阈值时输出第一触发信号至所述信号处理电路；所述温度检测模块连接所述信号处理电路，用于检测废气排放管道口处的温度，并在所述温度高于预设温度阈值时输出第二触发信号至所述信号处理电路；所述湿度检测模块连接所述信号处理电路，用于检测废气排放管道口处的湿度，并在所述湿度低于预设湿度阈值时输出第三触发信号至所述信号处理电路；

所述信号处理电路连接所述报警装置和所述水雾器，用于在接收到所述第一触发信号时触发所述水雾器向废气排放管道口处喷射水雾，在接收到所述第一触发信号、所述第二触发信号或者所述第三触发信号时触发所述报警装置产生报警信号。

可选的，所述PM2.5浓度检测模块包括PM2.5传感器、第一比较器以及第一模数转换器；

所述PM2.5传感器连接所述第一比较器，用于检测废气排放管道口处的PM2.5浓度以输出第一检测电压至所述第一比较器；

所述第一比较器连接所述第一模数转换器，用于比较所述第一检测电压与第一参考电压的高低，并在所述第一检测电压高于所述第一参考电压时输出第一比较信号至所述第一模数转换器；

所述第一模数转换器连接所述信号处理电路，用于对所述第一比较信号进行模数转换以获得所述第一触发信号。

可选的，所述PM2.5浓度检测模块还包括第一放大器和第一信号隔离器，所述第一比较器依次通过所述第一放大器和所述第一信号隔离器连接所述第一模数转换器。

可选的，所述温度检测模块包括温度传感器、第二比较器以及第二模数转换器；

所述温度传感器连接所述第二比较器，用于检测废气排放管道口处的温度以输出第二检测电压至所述第二比较器；

所述第二比较器连接所述第二模数转换器，用于比较所述第二检测电压与第二参考电压的高低，并在所述第二检测电压高于所述第二参考电压时输出第二比较信号至所述第二模数转换器；

所述第二模数转换器连接所述信号处理电路，用于对所述第二比较信号进行模数转换以获得所述第二触发信号。

可选的，所述温度检测模块还包括第二放大器和第二信号隔离器，所述第二比较器依次通过所述第二放大器和所述第二信号隔离器连接所述第二模数转换器。

可选的，所述湿度检测模块包括湿度传感器、第三比较器以及第三模数转换器；

所述湿度传感器连接所述第三比较器，用于检测废气排放管道口处的湿度以输出第三检测电压至所述第三比较器；

所述第三比较器连接所述第三模数转换器，用于比较所述第三检测电压与第三参考电压的高低，并在所述第三检测电压低于所述第三参考电压时输出第三比较信号至所述第三模数转换器；

所述第三模数转换器连接所述信号处理电路，用于对所述第三比较信号进行模数转换以获得所述第三触发信号。

可选的，所述湿度检测模块还包括第三放大器和第三信号隔离器，所述第三比较器依次通过所述第三放大器和所述第三信号隔离器连接所述第三模数转换器。

可选的，所述信号处理电路包括反相器和三输入或门电路；

所述反相器的输入端连接所述PM2.5浓度检测模块，所述反相器的输出端连接所述水雾器；

所述三输入或门电路的第一输入端连接所述PM2.5浓度检测模块，所述三输入或门电路的第二输入端连接所述温度检测模块，所述三输入或门电路的第三输入端连接所述湿度检测模块，所述三输入或门电路的输出端连接所述报警装置。

可选的，所述信号处理电路为单片机。

可选的，所述工业废气PM2.5浓度的自动监测装置还包括与所述单片机连接的显示装置和按键装置。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型提供的工业废气PM2.5浓度的自动监测装置，包括PM2.5浓度检测模块、温度检测模块、湿度检测模块、信号处理电路、报警装置以及水雾器，通过所述PM2.5浓度检测模块实时监测废气排放管道口处的PM2.5浓度，通过所述温度检测模块实时监测废气排放管道口处的温度，通过所述湿度检测模块实时监测废气排放管道口处的湿度。若检测到所述PM2.5浓度高于预设浓度阈值时，触发所述报警装置产生报警信号，并触发所述水雾器向废气排放管道口处喷射水雾，以调节废气排放管道口处的PM2.5浓度处于安全排放范围内，尽可能符合国家标准安全生产排放的要求；若检测到所述温度高于预设温度阈值或者检测到所述湿度低于预设湿度阈值时，触发所述报警装置产生报警信号，以尽早提醒现场维护人员及时采取有效的改善措施，使得废气排放管道口处的温度和湿度始终处于可控制范围内，减少发生各类生产事故的可能性，提高整体的运行效率。

本实用新型提供的工业废气PM2.5浓度的自动监测装置，由于不需要测试人员上下攀爬脚手架进行逐点测试，因而避免了检测过程中存在的安全隐患。并且，PM2.5浓度、温度以及湿度的检测均是通过检测模块进行自动采集，不需要测试人员参与，因而提高了检测数据的准确性和测试效率。进一步，本实用新型提供的工业废气PM2.5浓度的自动监测装置，不仅监测工业废气PM2.5浓度，还同时监测工业废气的温度和湿度。通过对温度和湿度的监测，可以预测可能发生PM2.5浓度超标，从而尽早提醒现场维护人员及时采取有效的改善措施，减少发生各类生产事故的可能性。

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是本实用新型实施例的工业废气PM2.5浓度的自动监测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的信号处理电路的结构示意图。

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。

实施例

本实施例提供一种工业废气PM2.5浓度的自动监测装置，图1是所述工业废气PM2.5浓度的自动监测装置的结构示意图。所述工业废气PM2.5浓度的自动监测装置包括PM2.5浓度检测模块、温度检测模块、湿度检测模块、信号处理电路2、报警装置3以及水雾器4。

具体地，所述PM2.5浓度检测模块连接所述信号处理电路2，用于检测废气排放管道口处的PM2.5浓度，并在所述PM2.5浓度高于预设浓度阈值时输出第一触发信号至所述信号处理电路2。为了保证所述PM2.5浓度的准确性，所述PM2.5浓度检测模块安装在废气排放管道口处。所述预设浓度阈值可根据国家标准安全生产排放要求浓度进行设置，可设置为不低于国家标准安全生产排放要求浓度。在本实施例中，所述PM2.5浓度检测模块包括PM2.5传感器11、第一比较器12以及第一模数转换器15。

所述PM2.5传感器11连接所述第一比较器12，用于检测废气排放管道口处的PM2.5浓度以输出第一检测电压至所述第一比较器12，即将废气排放管道口处的PM2.5浓度信号转换为电压信号展现。所述第一比较器12连接所述第一模数转换器15，用于比较所述第一检测电压与第一参考电压的高低，并在所述第一检测电压高于所述第一参考电压时输出第一比较信号至所述第一模数转换器15。作为一具体实施例，所述第一比较器12的正输入端输入所述第一检测电压，所述第一比较器12的负输入端输入所述第一参考电压。在所述第一检测电压高于所述第一参考电压时，所述第一比较器12输出所述第一比较信号，所述第一比较信号为高电平信号。当然，在其他实施例中，所述第一比较器12的正输入端可以输入所述第一参考电压，所述第一比较器12的负输入端可以输入所述第一参考电压。在所述第一检测电压高于所述第一参考电压时，所述第一比较器12输出所述第一比较信号，所述第一比较信号为低电平信号。所述第一参考电压与所述预设浓度阈值相关，其电压大小根据所述预设浓度阈值的大小进行设置。所述第一模数转换器15连接所述信号处理电路2，用于对所述第一比较信号进行模数转换以获得所述第一触发信号。

进一步，为了减小噪声对信号传递过程中的干扰，所述PM2.5浓度检测模块还可以包括第一放大器13和第一信号隔离器14。所述第一比较器12依次通过所述第一放大器13和所述第一信号隔离器14连接所述第一模数转换器15，即所述第一放大器13的输入端连接所述第一比较器12的输出端，所述第一放大器13的输出端连接所述第一信号隔离器14的输入端，所述第一信号隔离器14的输出端连接所述第一模数转换器15的输入端。所述第一放大器13用于对所述第一比较信号进行放大处理，所述第一信号隔离器14用于对放大后的信号进行隔离处理，所述第一模数转换器15用于对隔离后的信号进行模数转换。

需要说明的是，所述PM2.5传感器11、所述第一比较器12、所述第一放大器13、所述第一信号隔离器14以及所述第一模数转换器15本身的结构并非本实施例的改进点，上述各个模块均采用现有的结构实现。例如，所述PM2.5传感器11可以采用激光粉尘传感器HPMA115SO，所述第一比较器12可以采用LM358集成电路，所述第一放大器13可以采用AD624集成电路，所述第一信号隔离器14可以采用ISO120集成电路，所述第一模数转换器15可以采用ADC0809集成电路。当然，上述各个模块并不限于本实施例所列举的具体集成电路型号，本实施例对此不进行限定。

所述温度检测模块连接所述信号处理电路2，用于检测废气排放管道口处的温度，并在所述温度高于预设温度阈值时输出第二触发信号至所述信号处理电路2。为了保证所述温度的准确性，所述温度检测模块安装在废气排放管道口处。所述预设温度阈值可根据国家标准安全生产排放要求温度进行设置，可设置为不低于国家标准安全生产排放要求温度。在本实施例中，所述温度检测模块包括温度传感器21、第二比较器22以及第二模数转换器25。

所述温度传感器21连接所述第二比较器22，用于检测废气排放管道口处的温度以输出第二检测电压至所述第二比较器22，即将废气排放管道口处的温度信号转换为电压信号展现。所述第二比较器22连接所述第二模数转换器25，用于比较所述第二检测电压与第二参考电压的高低，并在所述第二检测电压高于所述第二参考电压时输出第二比较信号至所述第二模数转换器25。作为一具体实施例，所述第二比较器22的正输入端输入所述第二检测电压，所述第二比较器22的负输入端输入所述第二参考电压。在所述第二检测电压高于所述第二参考电压时，所述第二比较器22输出所述第二比较信号，所述第二比较信号为高电平信号。当然，在其他实施例中，所述第二比较器22的正输入端可以输入所述第二参考电压，所述第二比较器22的负输入端可以输入所述第二检测电压。在所述第二检测电压高于所述第二参考电压时，所述第二比较器22输出所述第二比较信号，所述第二比较信号为低电平信号。所述第二参考电压与所述预设温度阈值相关，其电压大小根据所述预设温度阈值的大小进行设置。所述第二模数转换器25连接所述信号处理电路2，用于对所述第二比较信号进行模数转换以获得所述第二触发信号。

进一步，为了减小噪声对信号传递过程中的干扰，所述温度检测模块还包括第二放大器23和第二信号隔离器24。所述第二比较器22依次通过所述第二放大器23和所述第二信号隔离器24连接所述第二模数转换器25，即所述第二放大器23的输入端连接所述第二比较器22的输出端，所述第二放大器23的输出端连接所述第二信号隔离器24的输入端，所述第二信号隔离器24的输出端连接所述第二模数转换器25的输入端。所述第二放大器23用于对所述第二比较信号进行放大处理，所述第二信号隔离器24用于对放大后的信号进行隔离处理，所述第二模数转换器25用于对隔离后的信号进行模数转换。

与所述PM2.5检测模块类似，所述温度传感器21、所述第二比较器22、所述第二放大器23、所述第二信号隔离器24以及所述第二模数转换器25本身的结构并非本实施例的改进点，上述各个模块均采用现有的结构实现。

所述湿度检测模块连接所述信号处理电路2，用于检测废气排放管道口处的湿度，并在所述湿度低于预设湿度阈值时输出第三触发信号至所述信号处理电路2。为了保证所述湿度的准确性，所述湿度检测模块安装在废气排放管道口处。所述预设湿度阈值可根据国家标准安全生产排放要求湿度进行设置，可设置为不高于国家标准安全生产排放要求湿度。在本实施例中，所述湿度检测模块包括湿度传感器31、第三比较器32以及第三模数转换器35。

所述湿度传感器31连接所述第三比较器32，用于检测废气排放管道口处的湿度以输出第三检测电压至所述第三比较器32，即将废气排放管道口处的湿度信号转换为电压信号展现。所述第三比较器32连接所述第三模数转换器35，用于比较所述第三检测电压与第三参考电压的高低，并在所述第三检测电压低于所述第三参考电压时输出第三比较信号至所述第三模数转换器35。作为一具体实施例，所述第三比较器32的负输入端输入所述第三检测电压，所述第三比较器32的正输入端输入所述第三参考电压。在所述第三检测电压低于所述第三参考电压时，所述第三比较器32输出所述第三比较信号，所述第三比较信号为高电平信号。当然，在其他实施例中，所述第三比较器32的负输入端可以输入所述第三参考电压，所述第三比较器32的正输入端可以输入所述第三参考电压。在所述第三检测电压低于所述第三参考电压时，所述第三比较器32输出所述第三比较信号，所述第三比较信号为低电平信号。所述第三参考电压与所述预设湿度阈值相关，其电压大小根据所述预设湿度阈值的大小进行设置。所述第三模数转换器35连接所述信号处理电路2，用于对所述第三比较信号进行模数转换以获得所述第三触发信号。

进一步，为了减小噪声对信号传递过程中的干扰，所述湿度检测模块还可以包括第三放大器33和第三信号隔离器34。所述第三比较器32依次通过所述第三放大器33和所述第三信号隔离器34连接所述第三模数转换器35，即所述第三放大器33的输入端连接所述第三比较器32的输出端，所述第三放大器33的输出端连接所述第三信号隔离器34的输入端，所述第三信号隔离器34的输出端连接所述第三模数转换器35的输入端。所述第三放大器33用于对所述第三比较信号进行放大处理，所述第三信号隔离器34用于对放大后的信号进行隔离处理，所述第三模数转换器35用于对隔离后的信号进行模数转换。

与所述PM2.5检测模块类似，所述湿度传感器31、所述第三比较器32、所述第三放大器33、所述第三信号隔离器34以及所述第三模数转换器35本身的结构并非本实施例的改进点，上述各个模块均采用现有的结构实现。所述温度传感器21和所述湿度传感器31可以为两个相互独立的传感器，也可以为集成为一起的温湿度传感器，例如，HTU21温湿度传感器。

所述信号处理电路2连接所述报警装置3和所述水雾器4，用于在接收到所述第一触发信号时触发所述水雾器4向废气排放管道口处喷射水雾，在接收到所述第一触发信号、所述第二触发信号或者所述第三触发信号时触发所述报警装置3产生报警信号。所述报警装置3可以为声光报警装置，用于提醒现场维护人员及时采取有效的改善措施，使得废气排放管道口处的温度和湿度，始终处于可控制范围内，减少发生各类生产事故的可能性，提高整体的运行效率。所述水雾器4用于调节工业废气排放过程中PM2.5的浓度处于国家标准安全生产排放的要求，以保证现场的生产环境处于正常范围内，进一步减少对现场人员的身体伤害，一定程度上降低现场人员的工作强度。

进一步，所述信号处理电路2可以为数字电路，也可以为单片机，还可以为中央处理器。当所述信号处理电路2为数字电路时，图2是本实施例提供的所述信号处理电路2的一种具体结构，所述信号处理电路2包括反相器21和三输入或门电路22。

具体地，所述反相器21的输入端连接所述PM2.5浓度检测模块，即所述反相器21的输入端接收所述第一触发信号，所述反相器21的输出端连接所述水雾器4。所述三输入或门电路22的第一输入端连接所述PM2.5浓度检测模块，即所述三输入或门电路22的第一输入端接收所述第一触发信号，所述三输入或门电路22的第二输入端连接所述温度检测模块，即所述三输入或门电路22的第二输入端接收所述第二触发信号，所述三输入或门电路22的第三输入端连接所述湿度检测模块，即所述三输入或门电路22的第三输入端接收所述第三触发信号，所述三输入或门电路22的输出端连接所述报警装置3。

在本实施例中，由于所述第一触发信号、所述第二触发信号以及所述第三触发信号均为高电平对应的数字信号，因而所述水雾器4是由低电平触发，所述报警装置3是由高电平触发。在其他实施例中，所述水雾器4也可以由高电平触发，所述报警装置3也可以由低电平触发，所述信号处理电路2作相应变化即可。采用电平信号去触发所述报警装置3和所述水雾器4工作为本领域常规技术手段，例如，在所述报警装置3的供电线路中设置一高电平信号控制闭合的开关，将所述三输入或门电路22输出的信号作为该开关的控制信号，即可实现所述报警装置3的触发；在所述水雾器4的供电线路中设置一低电平控制闭合的开关，将所述反相器21输出的信号作为该开关的控制信号，即可实现所述水雾器4的触发。

当所述信号处理电路2为单片机时，例如为8051单片机，所述自动监测装置还可以包括与所述单片机连接的显示装置和按键装置。

本实用新型提供的用于自动监测工业废气PM2.5浓度的装置，通过PM2.5浓度检测模块实时检测工业废气排放过程中PM2.5浓度是否在设置的达标范围内，通过温度检测模块实时检测工业废气排放过程中的温度是否处于国家标准安全生产要求范围内，通过湿度检测模块实时检测工业废气排放过程中的湿度是否处于国家标准安全生产要求范围内，从而能够尽早提醒现场工作人员，及时采取有效的改善措施，保证现场的生产环境处于正常范围内，进一步减少对现场人员的身体伤害，一定程度上降低现场人员的工作强度，提高整体的运行效率。

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。