一种气体传感模块以及环境空气质量监测微型站的制作方法

1.本实用新型涉及空气监测设备领域，特别是涉及一种气体传感模块以及环境空气质量监测微型站。


背景技术：

2.随着国家产业结构调整力度不断加大，节能减排升级改造范围不断扩展。国家对于企业不仅仅要求污染物总量达标、排放达标，实施排污监测和监控，更加注重环保事前预测、过程分析和风险管控。
3.从今后发展趋势来看，环保管理正逐步走向信息化、可视化、智能化、高效化的方向，通过微型环境空气监测站采集环境中污染物的排放种类、数据，监控污染处理设施的运行状况，有助于打造实现全方位，具有实时性的环境监控管理平台，提高企业的环保管理水平。
4.在环境信息采集监测领域，特别是工业气体环境监测，需要监测设备能及时获知气体泄漏的信息，但是现有的大多数气体监测设备，数据采集所用的气体传感器抗环境干扰能力弱，易发生误报警的情况。
5.例如：申请号为“201410157877.1”，名称为“红外气体传感器气室及其红外气体传感器”的发明专利公开了一种气体传感模块，包括红外气体传感器以及在红外气体传感器上应用的红外气体传感器气室，但是当整体模块位于低温潮湿的环境中时，红外气体传感器气室内会逐渐积聚水滴，严重影响传感器的正常工作，使传感器发出误报警信号。
6.申请号为“201210539714.0”，名称为“测量过饱和蒸汽的红外气体传感器”的发明专利公开了一种气体传感器，包括微处理器电路、红外光源、具有进气口和出气口的测量气室、红外气体探测器、信号处理电路、电源电路和过饱和蒸汽气化装置，过饱和蒸汽气化装置包括具有进气口和出气口的气化腔体、设置在气化腔体上或气化腔体内的加热体和加热控制电路，气化腔体的出气口连接测量气室的进气口，微处理器电路通过加热控制电路连接加热体以便控制加热体的供电通断或供电电流，气体经过气化腔室加热后，再将完全气化的气体通入测量气室进行常规的气体浓度红外检测，但是气化腔室的设置不仅增加了整体结构的空间占用以及生产成本，而且在后续气体进入到测量气室前以及进入到测量气室内的过程中，仍存在降温冷凝出水滴的问题出现，也即其依旧存在误报警的可能性。
7.因此人们亟需一种检测精度高且误报警几率低的气体传感模块以及应用其的环境空气质量监测微型站。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是提供一种气体传感模块以及环境空气质量监测微型站，以解决上述现有技术存在的问题，通过加热温控板的设置，将进入到保护壳体内腔中的气体烘干，避免在内腔中凝结水滴的情况出现，大大降低误报警的几率，提高气体传感器的检测精度。
9.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种气体传感模块以及环境空气质量监测微型站，包括气体传感器、保护壳体以及用于烘干气体的加热温控板，所述气体传感器设置在所述保护壳体的内腔中，所述内腔设置有进气管和出气管，所述加热温控板设置在所述保护壳体上，并在所述内腔中形成加热烘干区，所述进气管的末端气口位于所述加热烘干区内，所述加热温控板与主控单元电连接。
10.优选的，所述进气管的末端口径小于起始端口径，所述出气管的起始端口径小于末端口径。
11.优选的，所述出气管的起始端气口位于所述加热烘干区内。
12.本实用新型还提供一种应用所述气体传感模块的环境空气质量监测微型站，包括箱体、所述主控单元、控制开关、至少一个所述气体传感模块、进气管路以及标气管路，所述主控单元、所述控制开关以及所述气体传感模块均设置在所述箱体内，所述进气管路一端伸出所述箱体与外界大气相连通，另一端通过三通阀与所述进气管相连通，所述进气管路上设置有抽气泵，所述出气管通过排气管路与外界大气相连通，所述气体传感器以及所述控制开关均与所述主控单元电连接，所述标气管路一端伸出所述箱体外部，另一端通过三通阀与所述进气管相连通。
13.优选的，所述箱体外设置有将数据传输至终端设备的无线通信天线，且所述主控单元上设置有显示测量数据的显示屏，所述箱体对应所述显示屏的位置设置有玻璃视窗。
14.优选的，所述进气管路的进气端设置有用于汽水分离和大颗粒除尘的第一过滤器，所述抽气泵与进气管之间设置有用于过滤细小颗粒物的第二过滤器。
15.优选的，所述抽气泵为pwm波隔膜泵。
16.优选的，所述箱体上设置有对应所述主控单元的位置的进风口，以及对应所述进风口的出风口。
17.优选的，所述箱体顶部设置有用于判断污染源头方向的风速风向传感器。
18.优选的，所述风速风向传感器通过支架设置在所述箱体顶部的一侧，所述支架朝远离所述箱体中轴线的方向弯折设置。
19.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
20.1、本实用新型中在保护壳体上设置有加热温控板，且在内腔内形成加热烘干区，进气管的末端气口位于加热烘干区内，当外界低温、潮湿的空气从进气管输送至内腔后，会受到加热温控板的烘干效果，防止水滴的凝聚，而且直接在气体传感器设置的内腔中烘干气体，避免了烘干后气体在输送过程中以及停留在内腔中时的降温冷凝现象的发生，进而避免了水滴对气体传感器的干扰，大大降低误报警的几率，提高气体传感器的检测精度。
21.2、本实用新型中进气管的末端口径小于起始端口径，出气管的起始端口径小于末端口径，增加气体的进入速度，使气体能够快速与气体传感器接触，而且由于出气管的起始端口径较小，结合气体的逸散作用，出气管会限制一部分气体不会快速流出，而是在内腔中停留，能够保证气体快速充满内腔，提高气体传感器的检测效率。
22.3、本实用新型中出气管的起始端气口位于加热烘干区内，使得从内腔中排出的气体也是具有一定温度的，防止气体在后续的气体流动管路中快速降温冷凝。
23.4、本实用新型中设置第一过滤器以及第二过滤器能够有效过滤空气中的杂质，避免杂质对气体传感器的检测造成影响。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型气体传感模块的结构示意图；
26.图2为本实用新型环境空气质量监测微型站的结构示意图；
27.图3为本实用新型环境空气质量监测微型站的主视图；
28.其中，1、气体传感模块；2、气体传感器；3、保护壳体；4、加热温控板；5、内腔；6、进气管；7、出气管；8、箱体；9、主控单元；10、控制开关；11、进气管路；12、标气管路；13、排气管路；14、抽气泵；15、三通阀；16、无线通信天线；17、显示屏；18、玻璃视窗；19、第一过滤器；20、第二过滤器；21、进风口；22、出风口；23、风速风向传感器；24、支架。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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做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。
30.本实用新型的目的是提供一种气体传感模块以及环境空气质量监测微型站，以解决现有技术存在的问题，通过加热温控板的设置，将进入到保护壳体内腔中的气体烘干，避免在内腔中凝结水滴的情况出现，大大降低误报警的几率，提高气体传感器的检测精度。
31.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
32.请参考如图1～3所示，提供一种气体传感模块1，包括气体传感器2、保护壳体3以及用于烘干气体的加热温控板4，气体传感器2设置在保护壳体3的内腔5中，内腔5设置有进气管6和出气管7，加热温控板4设置在保护壳体3上，具体设置位置为：设置在保护壳体3内部或者设置在保护壳体3外部，当加热温控板4设置在保护壳体3外部时，需要保证与加热温控板4接触的保护壳体3为导热金属，加热温控板4的加热功能使得在内腔5中形成加热烘干区，进气管6的末端气口位于加热烘干区内，当外界低温、潮湿的空气从进气管6输送至内腔5后，会受到加热温控板4的烘干效果，防止水滴的凝聚，而且直接在气体传感器2设置的内腔5中烘干气体，避免了烘干后气体在输送过程中以及停留在内腔5中时的降温冷凝现象的发生，进而避免了水滴对气体传感器2的干扰，大大降低误报警的几率，提高气体传感器2的检测精度，加热温控板4与主控单元9电连接，具体的加热温控板4的加热温度可选择35-40℃。
33.当加热温控板4设置在保护壳体3外部时，为了避免外界环境对加热温控板4的影响，可在加热温控板4外套设一层保护套，保护套可螺栓连接在保护壳体3上。
34.进气管6的末端口径小于起始端口径，增加气体的进入速度，使气体能够快速与气体传感器2接触，而且由于出气管7的起始端口径小于末端口径，结合气体的逸散作用，出气管7会限制一部分气体不会快速流出，而是在内腔5中停留，能够保证气体快速充满内腔5，
提高气体传感器2的检测效率。
35.出气管7的起始端气口位于加热烘干区内，使得从内腔5中排出的气体也是具有一定温度的，防止气体在后续的气体流动管路中快速降温冷凝。
36.本实用新型中还提供一种应用上述气体传感模块1的环境空气质量监测微型站，包括箱体8、主控单元9、控制开关10、至少一个气体传感模块1、进气管路11以及标气管路12，主控单元9、控制开关10以及气体传感模块1均设置在箱体8内，进气管路11一端伸出箱体8与外界大气相连通，另一端通过三通阀15与进气管6相连通，进气管路11上设置有抽气泵14，出气管7通过排气管路13与外界大气相连通，气体传感器2以及控制开关10均与主控单元9电连接，标气管路12一端伸出箱体8外部，另一端通过三通阀15与进气管6相连通，三通阀15的路径转换受主控单元9的控制。
37.可以在气体传感模块1设置至少一个气体传感器2，例如：单一的vocs传感器，主要用于测量空气中的挥发性有机物总量，同时控制电路板上配备温度传感器，通过补偿算法，可以得到高准确度的tvoc数值；三气体模块主要为vocs传感器、h2s传感器和nh3传感器；四气体模块主要为co传感器、so2传感器、nox传感器和o3传感器。
38.当设置多个气体传感器2时，保护壳体3内设置多个内腔5，多个内腔5均与进气管6和出气管7连通，每个内腔5的大小与气体传感器2大小相仿，仅对应气体传感器2的检测端设置有一较大的供气体存留的空间，样气进入内腔5后能够在很短时间内充满整个内腔5，气体传感器2可在较短时间内采集到样气的准确浓度值并上传数据。
39.箱体8每个面都由304不锈钢材料组成，不锈钢外加一层防腐蚀喷塑。
40.为了便于后续维护，箱体8一面设置为开合门。
41.为了便于工作人员查看气体数据，箱体8外设置有将数据传输至终端设备的无线通信天线16，无线通信天线16与主控单元9连接，无线通信天线16将信息传递至外界终端，且主控单元9上设置有显示测量数据的显示屏17，箱体8对应显示屏17的位置设置有玻璃视窗18，工作人员可在终端或透过玻璃视窗18观察气体数据。
42.开合门可对应玻璃视窗18设置，且开合门选用透明材料，或者在开合门上对应玻璃视窗18的位置再开设一个玻璃窗，可从外部直接看到内部显示屏17上的数据。
43.无线通信天线16共有三种不同的选择，4g、lora或者5g，可选配灵活的无线通讯通道模块，在不同的应用场景使用无线通讯进行数据通信，另外通讯为双向的通讯，可实现远程校准、远程参数配置和远程软件升级等功能。
44.进气管路11的进气端设置有用于汽水分离和大颗粒除尘的第一过滤器19，抽气泵14与进气管6之间设置有用于过滤细小颗粒物的第二过滤器20，设置第一过滤器19以及第二过滤器20能够有效过滤空气中的杂质，避免杂质对气体传感器2的检测造成影响。
45.抽气泵14为pwm波隔膜泵，或者根据实际应用场景选择不同的气泵。
46.为了保证内部各部件的正常散热，箱体8上设置有对应主控单元9的位置的进风口21，以及对应进风口21的出风口22，可在进风口21或出风口22处设置风机增加散热速度。
47.进风口21以及出风口22的外部均设置保护罩，保护罩下端开口设置。
48.箱体8顶部设置有用于判断污染源头方向的风速风向传感器23，具体的安装位置可为：安装在箱体8的顶部左边位置，稍高于箱体8顶部，这种放置方法使其可以对风速风向进行全方位的检测，安装风速风向传感器23的目的是配合气体监测的浓度情况，判断污染
物源头方向在哪里，便于污染物的方向溯源分析。
49.风速风向传感器23通过支架24设置在箱体8顶部的一侧，支架24朝远离箱体8中轴线的方向弯折设置，使风速风向传感器23在俯视状态下位于箱体8外侧，远离天线，减少干扰的同时，尽量保证风速风向不受箱体8的干扰。
50.在实际使用过程中，主控单元9控制标气管路12与进气管6连通，利用外部供气设备将标准气体供入内腔5中，标定气体传感器2，然后控制标气管路12与进气管6断开、进气管路11与进气管6连通，启动抽气泵14，抽气泵14将外界空气抽入，外界空气经过第一过滤器19以及第二过滤器20的过滤后进入到内腔5中，受到加热温控板4的烘干作用，始终处于气态，气体传感器2检测气体，并将数据传递至主控单元9，最终数据显示在显示屏17上，并通过无线通信天线16传递至外界终端，检测完的气体会经过出气管7以及排气管路13排出；在气体检测的过程中，风速风向传感器23将实时检测外界风向以及风速，并将数据传递至主控单元9，其数据显示在终端以及显示屏17上。
51.根据实际需求而进行的适应性改变均在本实用新型的保护范围内。
52.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
53.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。