专利名称：一种危险气体在线监测及自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种自动控制装置，具体涉及一种对毒害、可燃、易爆气 体进行在线安全监测和自动控制的装置。
背景技术：
在城市下水道、污水处理厂、化粪池、沼气池、垃圾处理场等场所，产生 和存在大量毒害、可燃、易爆气体，如硫化氢、甲烷、 一氧化碳等。这些气体
的存在，导致每年发生大量的爆炸、中毒和窒息等事故。目前，利用GPRS/CDMA 通讯技术，可以实现对城市下水道、污水处理厂、化粪池、沼气池、垃圾处理 场等场所产生的危险气体浓度进行24小时在线监测，当某点的气体浓度超标时， 会在监测显示屏上报警，并发出手机短信息通知责任人进行处理。但是现在的 监测装置，只实现了危险气体浓度的自动监测，而气体浓度的控制和调节，只 能通过人工进行处理。但是，当多处场所同时报警时，就需要较多人手；另外， 在深夜时间段报警，由于多数工作人员下班，也难于及时处理。因此，人工处 理成本高，效率低下，同时存在安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种危险气体在线监测及自动控制装置，在监测 到危险气体浓度超标时，能够自动对气体浓度进行调节，实现自动控制。为达到上述目的，本实用新型表述一种危险气体在线监测及自动控制装置，
包括有气体探头、中央控制器、GPRS/CD^V通讯模块、天线、基站和服务器，所 述气体探头实时获取气体的浓度信号，该气体探头的信号输出端将该气体浓度 信号传送给所述中央控制器的信号输入端，该中央控制器的数据输入/输出端与 所述GPRS/CDMA通讯模块的数据输入/输出端连接，进行双向数据传输，该 GPRS/C画A通讯模块还通过天线与所述基站通信，该基站的数据传输端通过因特 网与所述服务器的数据传输端双向连接，其关键在于
还包括有风机和风机控制器，所述风机控制器的信号输入端接收所述中央 控制器第一控制端输出的控制信号，该风机控制器的电源输出端连接所述风 机，根据接收的控制信号，控制风机的工作。
所述中央控制器将获得的气体浓度经过计算，转换成相应的气体浓度值， 并经过GPRS/CDMA通讯模块、天线、基站将该气体浓度值上传给服务器，服务 器将接收的气体浓度值与预存的气体浓度阈值进行比较，并保存接收的气体浓 度值和比较结果，当气体浓度值超过气体浓度阈值时，服务器发出控制命令， 并经基站、天线、GPRS/CDMA通讯模块将该控制命令传送给中央控制器，中央控 制器根据该控制命令控制风机控制器，进而控制风机工作，风机对环境进行通 风，降低环境中气体的浓度，避免爆炸、中毒和窒息等事故的发生。
为了了解风机是否正常运行，所述风机控制器还设置有信号反馈端，该信 号反馈端连接所述中央控制器的反馈端。将风机的工作状态通过中央控制器、 GPRS/CDMA通讯模块、天线、基站及时反馈给服务器。所述风机控制器的控制电路由固态继电器、压敏电阻、电流互感器、第一、 第二、第三电阻、双向稳压二极管和放大器芯片组成，所述固态继电器的两个 信号输入端连接所述中央控制器的第一控制端，该固态继电器的两个输出端分 别连接所述压敏电阻的两端，该压敏电阻的一端与相线连接，压敏电阻的另一 端经所述电流互感器、风机与中性线连接；所述电流互感器的第一输出端与第
二输出端之间串接所述第一电阻，该第一电阻与电流互感器的第二输出端的公 共端接地，所述电流互感器的第一输出端还连接所述双向稳压二极管的阴极， 该双向稳压二极管的阳极接地，所述双向稳压二极管的阴极连接所述放大器芯 片的第一正向输入端，该放大器芯片的第一输出端反馈到第一负向输入端，所 述放大器芯片的第一输出端还连接该放大器芯片的第二正向输入端，该放大器 芯片的第二负向输入端串接所述第二电阻后与所述双向稳压二极管的阴极连 接，该第二负向输入端还经第三电阻接收放大器芯片第二输出端的反馈信号， 该第二输出端与所述中央控制器的反馈端连接。
所述压敏电阻连接在固态继电器的两个输入端之间，可以防止从电源中传 来的尖峰和浪涌电压对固态继电器的冲击和干扰。所述电流互感器实时监测电 路中的电流，将大的交流电流比降为小的交流电流，并通过第一电阻转化为交 流电压。放大器芯片对第一正向输入端接收的交流电压信号进行精密全波整流， 并将整流后的直流电压信号作为风机的状态信号反馈到中央控制器的反馈端。
本实用新型还包括有上位机，该上位机的信号输入/输出端通过因特网与所 述服务器的信号输入/输出端连接。
所述上位机可以通过因特网访问服务器，查询服务器保存的信息并将信息 显示在屏幕上，同时，上位机还能设定服务器中预存的气体浓度阈值，也可以 通过服务器向中央控制器发送各种控制命令。在气体浓度超标时，为了使相关责任人更快的了解情况，所述服务器还设 置有短信息发送端，该短信息发送端连接有短信息模块。在气体浓度超标时， 服务器控制短信息模块向相关责任人发送报警短信。
所述气体探头为甲垸探头和/或硫化氢探头和/或一氧化碳探头。 当气体探头长期置于下水道、化粪池等环境中时，会影响气体探头的使用 寿命，同时也会降低检测精度，为此，本实用新型还包括有抽气泵，所述抽气 泵的信号端连接中央控制器的第二控制端。所述抽气泵在中央控制器的控制下 工作，将气体抽上来供气体探头检测。
本实用新型未详尽描述之处为本领域内的现有技术，在此不累述。 本实用新型的显著效果是不仅能够24小时实时在线监测城市下水道、污 水处理厂、化粪池、沼气池、垃圾处理场等场所产生和存在的毒害、可燃、易 爆气体，还能实现对气体浓度的自动调节控制，及时防止事故的发生，抽气泵 将气体抽上来供气体探头检测，延长了气体探头的使用寿命，保障了检测精度， 在气体浓度超标时，自动控制风机处理，不受时间、环境、人员和数量的限制， 处理效率高，成本低，同时安全可靠。
图1是本实用新型的结构示意图2是本实用新型中风机控制器的控制电路连接图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。 实施例如图1所示 一种危险气体在线监测及自动控制装置，包括有气体探头、
中央控制器l、 GPRS/CDMA通讯模块2、天线3、基站4、服务器5、上位机6和 短信息模块13，所述气体探头为甲烷探头9、硫化氢探头10和一氧化碳探头11， 三种气体探头实时获取气体浓度信号，气体探头的信号输出端将该气体浓度信 号传送给所述中央控制器1的信号输入端，该中央控制器1的数据输入/输出端 与所述GPRS/CDMA通讯模块2的数据输入/输出端连接，进行双向数据传输，该 GPRS/CDMA通讯模块2还通过天线3与所述基站4通信，该基站4的数据传输端 通过因特网与所述服务器5的数据传输端双向连接，该服务器5的信号输入/输 出端通过因特网与所述上位机6的信号输入/输出端连接，所述服务器5还设置 有短信息发送端，该短信息发送端连接所述短信息模块13。
本实用新型还包括有风机7和风机控制器8，所述风机控制器8的信号输入 端接收所述中央控制器1第一控制端输出的控制信号，该风机控制器8的电源 输出端连接所述风机7，根据接收的控制信号，控制风机7的工作。所述风机控 制器8还设置有信号反馈端，该信号反馈端连接所述中央控制器1的反馈端。
本实用新型还包括有抽气泵12，所述抽气泵12的信号端连接中央控制器1 的第二控制端。
如图2所示所述风机控制器8的控制电路由固态继电器J、压敏电阻ZNR、 电流互感器CT、第一、第二、第三电阻R1、 R2、 R3、双向稳压二极管D和放大 器芯片U组成，所述固态继电器J的两个信号输入端连接所述中央控制器1的 第一控制端，该固态继电器J的两个输出端分别连接所述压敏电阻ZNR的两端， 该压敏电阻ZNR的一端与相线连接，压敏电阻ZNR的另一端经所述电流互感器 CT、风机7与中性线连接。所述电流互感器CT的第一输出端与第二输出端之间串接所述第一电阻Rl， 该第一电阻Rl与电流互感器CT的第二输出端的公共端接地，所述电流互感器 CT的第一输出端还连接所述双向稳压二极管D的阴极，该双向稳压二极管D的 阳极接地，所述双向稳压二极管D的阴极连接所述放大器芯片U的第一正向输 入端，该放大器芯片U的第一输出端反馈到第一负向输入端，所述放大器芯片U 的第一输出端还连接该放大器芯片U的第二正向输入端，该放大器芯片U的第 二负向输入端串接所述第二电阻R2后与所述双向稳压二极管D的阴极连接，该 第二负向输入端还经第三电阻R3接收放大器芯片U第二输出端的反馈信号，该 第二输出端与所述中央控制器1的反馈端连接。
所述压敏电阻ZNR连接在固态继电器J的两个输入端之间，可以防止从电 源中传来的尖峰和浪涌电压对固态继电器的冲击和千扰。
其工作原理是
所述上位机6通过因特网访问服务器5，并将不同的气体浓度阈值预存在服 务器5中或对预存的气体浓度阈值进行修改。
所述抽气泵12在中央控制器1的控制下，将城市下水道、污水处理厂、化 粪池、沼气池、垃圾处理场等场所产生和存在的气体抽上来，甲烷探头9、硫化 氢探头10和一氧化碳探头11检测该气体中的甲垸、硫化氢和一氧化碳的浓度， 并将信号传输给中央控制器1，中央控制器1将获得的气体浓度信号经过计算， 转换成相应的气体浓度值，并经过GPRS/CDMA通讯模块2、天线3、基站4将该 气体浓度值上传给服务器5,服务器5将接收的气体浓度值与预存的气体浓度阈 值进行比较，保存接收的气体浓度值和比较结果，以备日后査询和制作报表， 进行统计分析，并显示在上位机6的屏幕上。当气体浓度值超过气体浓度阈值时，服务器5通过短信息模块13向相关责 任人发送短消息报警，同时发出控制命令，并经基站4、天线3、 GPRS/CDMA通 讯模块2将该控制命令传送给中央控制器1，该控制命令为定时控制命令，中央 控制器1根据该控制命令，使固态继电器J的两个输出端连通，风机7得电， 开始通风，降低环境中气体的浓度，避免爆炸、中毒和窒息等事故的发生，电 流互感器CT实时检测电路中的交流电流信号，当电路正常工作时，放大芯片U 将第一电阻R1上的交流电压整流为直流电压，并反馈至中央控制器1的反馈端， 告知中央控制器1风机7正在通风，当电路过流时，第一电阻Rl两端电压增大， 双向稳压二极管D将电压限定在一定范围内，放大芯片U将第一电阻Rl输出的 交流电压整流为直流电压，并反馈至中央控制器l的反馈端，告知电路过流。
当检测的气体浓度持续高于预设的气体浓度阈值时，服务器5持续向中央 控制器1发出定时控制命令，风机连续工作；当检测到气体浓度降低，且低于 预设的气体浓度阈值时，服务器5不再向中央控制器1发出定时控制命令，中 央控制器1在执行最后一个定时控制命令结束后，自动使固态继电器J的两个 输出端断开，风机7断电，停止通风，放大芯片U第一正向输入端无输入信号， 中央控制器1的反馈端无接收信号，表明风机7已停止通风。
同时，中央控制器1还将风机7的工作状态参数经GPRS/CDMA通讯模块2、 天线3、基站4上传给服务器5，由服务器5保存。
本方案中未详尽描述之处为公知技术，在此不详述。
权利要求1、一种危险气体在线监测及自动控制装置，包括有气体探头、中央控制器(1)、GPRS/CDMA通讯模块(2)、天线(3)、基站(4)和服务器(5)，所述气体探头实时获取气体的浓度信号，该气体探头的信号输出端将该气体浓度信号传送给所述中央控制器(1)的信号输入端，该中央控制器(1)的数据输入/输出端与所述GPRS/CDMA通讯模块(2)的数据输入/输出端连接，进行双向数据传输，该GPRS/CDMA通讯模块(2)还通过天线(3)与所述基站(4)通信，该基站(4)的数据传输端通过因特网与所述服务器(5)的数据传输端双向连接；其特征在于还包括有风机(7)和风机控制器(8)，所述风机控制器(8)的信号输入端接收所述中央控制器(1)第一控制端输出的控制信号，该风机控制器(8)的电源输出端连接所述风机(7)，根据接收的控制信号，控制风机(7)的工作。
2、 根据权利要求l所述的一种危险气体在线监测及自动控制装置，其特征 在于所述风机控制器(8)还设置有信号反馈端，该信号反馈端连接所述中央 控制器(1)的反馈端。
3、 根据权利要求2所述的一种危险气体在线监测及自动控制装置，其特征 在于所述风机控制器(8)的控制电路由固态继电器(J)、压敏电阻(ZNR)、 电流互感器(CT)、第一、第二、第三电阻(Rl、 R2、 R3)、双向稳压二极管(D) 和放大器芯片(U)组成，所述固态继电器(J)的两个信号输入端连接所述中 央控制器(1)的第一控制端，该固态继电器(J)的两个输出端分别连接所述 压敏电阻(ZNR)的两端，该压敏电阻(ZNR)的一端与相线连接，压敏电阻(ZNR) 的另一端经所述电流互感器(CT)、风机(7)与中性线连接；所述电流互感器(CT)的第一输出端与第二输出端之间串接所述第一电阻 (Rl)，该第一电阻(Rl)与电流互感器(CT)的第二输出端的公共端接地，所 述电流互感器(CT)的第一输出端还连接所述双向稳压二极管(D)的阴极，该 双向稳压二极管(D)的阳极接地，所述双向稳压二极管(D)的阴极连接所述 放大器芯片(U)的第一正向输入端，该放大器芯片(U)的第一输出端反馈到 第一负向输入端，所述放大器芯片(U)的第一输出端还连接该放大器芯片(U) 的第二正向输入端，该放大器芯片(U)的第二负向输入端串接所述第二电阻(R2) 后与所述双向稳压二极管(D)的阴极连接，该第二负向输入端还经第三电阻(R3) 接收放大器芯片(U)第二输出端的反馈信号，该第二输出端与所述中央控制器 (1)的反馈端连接。
4、 根据权利要求l所述的一种危险气体在线监测及自动控制装置，其特征 在于还包括有上位机(6)，该上位机(6)的信号输入/输出端通过因特网与 所述服务器(5)的信号输入/输出端连接。
5、 根据权利要求l所述的一种危险气体在线监测及自动控制装置，其特征 在于所述服务器(5)还设置有短信息发送端，该短信息发送端连接有短信息 模块(13)。
6、 根据权利要求l所述的一种危险气体在线监测及自动控制装置，其特征 在于所述气体探头为甲烷探头(9)和/或硫化氢探头(10)和/或一氧化碳 探头(11)。
7、 根据权利要求l所述的一种危险气体在线监测及自动控制装置，其特征 在于还包括有抽气泵(12)，所述抽气泵(12)的信号端连接中央控制器(1) 的第二控制端。
专利摘要本实用新型公开一种危险气体在线监测及自动控制装置，包括气体探头、中央控制器、GPRS/CDMA通讯模块、天线、基站和服务器，气体探头的信号输出端将检测的气体浓度信号传送给中央控制器的数据输入端，中央控制器与GPRS/CDMA通讯模块进行双向数据传输，GPRS/CDMA通讯模块还通过天线与基站通信，该基站通过因特网与服务器双向连接；其特征在于还包括风机和风机控制器，风机控制器的信号输入端接收中央控制器第一控制端输出的控制信号，该风机控制器的电源输出端连接风机。本实用新型能实现对危险气体浓度的自动控制，以防止气体浓度超标，处理效率高，成本低，不受时间、环境、人员和数量的限制。
文档编号G05B19/418GK201307234SQ200820100930
公开日2009年9月9日 申请日期2008年12月10日 优先权日2008年12月10日
发明者钟啸风 申请人:钟啸风