专利名称：：一种深基坑有害气体便携式集成检测报警系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种气体检测报警系统，具体涉及一种建筑深基坑有害气体便携式集成检测报警系统。
背景技术：
：随着建筑向高层、大跨的发展，以及施工技术进步，对建筑深基坑提出了更高的要求，在施工过程中建筑深基坑内可能会出现大量的有毒有害气体，深基坑内的有毒有害气体主要由C0，C02，H^和C4所组成，该有毒有害气体对人体具有较大的危害，人体吸入一定量的有毒有害气体将引起头晕、眼花、恶心、呕吐等现象，严重时甚至会危害到生命安全。实际建筑深基坑的施工中出现了大量的安全事故，其中因为施工过程中的有毒有害气体中毒事故占了大多数。因此，提供一套全面实用的深基坑有害气体报警系统是目前所需解决的当务之急。
发明内容本发明的目的在于提供一种深基坑有害气体便携式集成检测报警系统，该系统检测到有毒有害气体含量超标时将通过无线监控系统发出坑底、坑口和办公室三级警报提示工作人员撤离现场，同时提示施救人员进行施救。为达到上述目的，本发明所采用的技术方案，一种深基坑有害气体便携式集成检测报警系统，其特征在于包括便携式气体检测装置、信号中继装置、办公室监控装置，所述的三个装置均设有当建筑深基坑中混合气体中有害气体的浓度达到设定阀值可发出警报的报警装置；所述的便携式气体检测装置、信号中继装置、办公室监控装置之间通过无线信号进行通信便携式气体检测装置由作业人员携带入深基坑，负责检测建筑深基坑中混合气体中有害气体的浓度，当气体浓度达到设定阀值，便携式气体检测装置将发出警报并通过无线信号将气体状况及警报发送到信号中继装置；安放在深基坑坑口的信号中继装置在接收到便携式气体检测装置发出的警报信号后立即报警，并通过无线信号将气体状况及警报发送到办公室监测装置；安放在办公室中的办公室监测装置在接收到警报信号后立即发出报警并将警报的相关内容记录到数据库中。采用上述技术方案，便携式有害气体检测报警装置检测到有毒有害气体含量超标时立刻报警，提示坑底施工人员撤离现场，同时，便携式有害气体检测报警装置将该报警信号通过无线传输传输到安放再深基坑坑口的信号中继报警装置，在接收到便携式深基坑有毒有害气体检测报警装置发出的警报信号后立即报警，提示坑口人员协助坑底施工人员撤离现场；同时，信号中继报警装置通过无线信号将气体状况及警报发送到办公室监测装置，办公室监测装置安放在办公室中，它在接收到警报信号后立即发出警报，提示办公室人员安排好包括救援在内的事故应急处理工作，同时，系统将警报的相关内容记录到数据库中。另外，便携式气体检测装置、中继报警装置和办公室监控报警装置还分别具有主动报警功能，通过中继报警装置将报警信号传输到整个系统，允许现场围绕深基坑各个位置的工作人员能够在身体不适或是发现危险的情况下主动报警，以便工作人员能够第一时间实施救援和撤离，保障现场人员的生命安全。在整个工作流程中，从气体浓度检测到坑底、坑口、办公室三级报警系统均采用无线传输和自动化工作。进一步，便携式气体检测装置的报警装置还设有现场人员主动报警的装置，允许现场围绕深基坑各个位置的工作人员能够在身体不适或是发现危险的情况下主动报警，以便工作人员能够第一时间实施救援和撤离，保障现场人员的生命安全。进一步，所述的便携式气体检测装置、信号中继装置、办公室监控装置均包括以下部分a)对整个装置的运算、对该装置中其它模块起控制作用的核心模块；b)气体浓度实时显示的液晶模块；c)可进行信号传递的无线数传模块；d)接收核心模块信号并能够发出报警信号的报警器模块；其中，所述的便携式气体检测装置还包括e)检测有毒有害气体、将其信号都经过放大处理后输入到核心模块之中的气体传感器模块；其中，办公室监控装置还包括f)用于将核心模块与计算机相连接的串行接口模块。气体传感器模块用于便携式气体检测装置，它以检测的气体不同分为四种传感器这四种传感器均属电化学传感器，其信号都经过放大处理后输入到核心模块之中。核心模块在整个系统中具有核心作用，整个系统的运算、对其它模块的控制等都由核心模块完成，系统中的便携式气体检测装置、信号中继装置和办公室监测装置都使用该模块。液晶模块是气体浓度实时显示的重要部件。无线数传模块是保证便携式气体检测装置、信号中继装置和办公室监测装置之间进行数据传输的重要模块。报警器模块采用声、光、振动三种报警模式，提出并实现了在坑底、坑口和办公室发出三级警报，设备允许现场施工人员在感到身体不适时主动报警，实现自救与施救相结合的救援模式，振动报警采用小型振动电机；声、光报警分别采用蜂鸣器和发光二极管报警。串行接口模块用于办公室监测装置，用于将核心模块与计算机相连接。进一步，便携式气体检测装置采用分时供电方式。气体检测传感器传来的数据不是四种气体检测传感器同时检测到的数据，而是一次只检测一种。因此，在检测某一种气体浓度时，其它的传感器不供电。在系统需要检测某种气体浓度前，打开相应气体传感器电源，检测完毕后关闭相应气体传感器电源，以节约不必要的能耗，这就是气体传感器分时供电。下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明图1是本发明的总体框架图；图2是本发明的便携式气体检测装置组成模块的框架图；图3是本发明的信号中继装置组成模块的框架图；图4是本发明的办公室监测装置组成模块的框架图。具体实施例方式以下对深基坑有害气体便携式集成检测报警系统作进一步详细的描述。所述的深基坑有害气体便携式集成检测报警系统至少包括便携式气体检测装置，信号中继装置和办公室监测装置。整个系统中的各个装置进行了模块化设计，分别分为核心模块、液晶模块、无线数传模块、报警器模块、气体传感器模块和串行接口模块。便携式气体检测装置、信号中继装置和办公室监测装置分别采用不同的模块组合。便携式气体检测装置使用的模块包括核心模块、液晶模块、无线数传模块、报警器模块、气体传感器模块。信号中继装置使用的模块包括核心模块、液晶模块、无线数传模块、报警器模块。办公室监测装置使用的模块包括核心模块、液晶模块、无线数传模块、报警器模块和串行接口模块。以下对各个模块作进一步的说明；核心模块在整个系统中具有核心作用，整个系统的运算、对装置中其它模块的控制等都由核心模块完成。核心模块使用NXP(raiLIPS)公司的ARM芯片作为工作核心。该核心模块包括系统调试及编程接口；液晶模块接口气体传感器模块接口和备用接口；报警器模块接口；用于与计算机通信的串行模块接口；无线数传模块接口。液晶模块采用Nokia5110液晶，该液晶为48X84图形点阵液晶，采用PCD8544控制芯片，使用SPI接口传输数据，具有能耗低、重量轻等特点，该模块用于便携式气体检测装置，是气体浓度实时显示的重要部件。无线数传模块是保证便携式气体检测装置、信号中继装置和办公室监测装置之间进行数据传输的重要模块。无线数传模块采用nRF905无线数传模块。如表所示，nRF905无线数传模块在80m内可以有效保证无线数据的传送。发送时间接收时间距离(m)误码率(％)备注110:23:3510:23:35约1500开阔地、有高差210:35:0910:35:09约2500开阔地、有高差311:03:22约500100开阔地、有高差411:10:0111:10:01约1002树林511:40:2311:40:23约800树林、人群无线信号通信是深基坑气体检测仪的重要技术之一，坑底、坑口、办公室三级报警需要无线信号通信的支持。在硬件上选用nRF905无线数传模块进行无线通信。在软件上，根据深基坑气体检测仪的实际情况，制定了如下通信协议。1)系统随时监听无线信号；2)每一个设备有自己的设备代码，设备代码为32位。可同时支持4294967296个设备；3)nRF905模块具有地址自动匹配功能，发送数据前只需配置好目标地址TxAddress。4)nRF905模块具有数据打包功能，不需要在传送的数据前加传送头，也不需要在数据后加校验码。5)发送的数据保存在数组uint8TxBuf[32]中，接收到的数据保存在uint8RxBuf[32]中。6)接收方接收到信息后，应该向发送方回传OK信号。如发送方在5s内未接收到回传的OK信号，则重发信息。回传内容格式如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>危险报警模式1)当气体检测装置检测到气体浓度达到危险界限时进入危险报警模式；2)气体检测装置向无线信号中继装置发出报警信号，信号格式如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其中命令码为<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>3)无线信号中继装置接收到气体检测装置的信号后，向气体检测装置回复OK信号，并向办公室监测装置转发数据。转发格式与2)同，其中本机地址仍然是气体检测装置的地址。系统查询模式1)办公室监测装置向无线信号中继装置发送查询信号，格式如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2)无线信号中继装置接收到办公室监测装置的信号后，向办公室监测装置回复0K信号，并向气体检测装置转发数据，转发格式与2)同。3)气体检测装置收到查询命令后，向无线信号中继装置发出检测的数据，信号格式如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>4)无线信号中继装置接收到气体检测装置的信号后，向办公室监测装置转发数据。转发格式与3)同，其中本机地址仍然是气体检测装置的地址。报警器模块采用声、光、振动三种报警模式。提出并实现了在坑底、坑口和办公室发出三级警报。设备允许现场施工人员在感到身体不适时主动报警，实现自救与施救相结合的救援模式。振动报警采用小型振动电机；声、光报警分别采用蜂鸣器和发光二极管报氛气体传感器模块用于便携式气体检测装置，它以气体不同分为四种传感器C02采用Figaro公司的TGS4146传感器，CO采用瑞士MEMBRAPOR公司的C0/CF-200传感器，H2S采用瑞士MEMBRAPOR公司的H2S/M-100传感器，CH4采用MJC4T4J传感器，这四种传感器均属电化学传感器，其信号都经过放大处理后输入到核心模块之中。本系统中对以上四种有害气体的浓度报警阀值设置如下气体浓度报警阀值H2S10mg/m3CO20mg/m3CH4300mg/m3C020.15%(1500ppm)串行接口模块用于办公室监测装置，用于将核心模块与计算机相连。8另外，经过对系统的分析，发现在系统混合气体传感器最为耗能，如果4种气体传感器同时供电，则能耗剧增。采用气体传感器分时供电可节约大部分电能。气体传感器分时供电基于如下原理系统检测传感器传来的数据时不是同时检测四种传感器，而是一次只检测一种。因此，在检测某一种气体浓度时，其它的传感器其实不需要供电。在系统需要检测某种气体浓度前，打开相应气体传感器电源，检测完毕后关闭相应气体传感器电源，以节约不必要的能耗，这就是气体传感器分时供电。经测试，采用气体传感器分时供电后可提高40%左右的电池供电时间。权利要求一种深基坑有害气体便携式集成检测报警系统，其特征在于包括便携式气体检测装置、信号中继装置、办公室监控装置，所述的三个装置均设有当建筑深基坑中混合气体中有害气体的浓度达到设定阀值可发出警报的报警装置；所述的便携式气体检测装置、信号中继装置、办公室监控装置之间通过无线信号进行通信便携式气体检测装置由作业人员携带入深基坑，负责检测建筑深基坑中混合气体中有害气体的浓度，当气体浓度达到设定阀值，便携式气体检测装置将发出警报并通过无线信号将气体状况及警报发送到信号中继装置；安放在深基坑坑口的信号中继装置在接收到便携式气体检测装置发出的警报信号后立即报警，并通过无线信号将气体状况及警报发送到办公室监测装置；安放在办公室中的办公室监测装置在接收到警报信号后立即发出报警并将警报的相关内容记录到数据库中。2.如权利要求1所述的深基坑有害气体便携式集成检测报警系统，其特征在于所述的便携式气体检测装置的报警装置上设有可由现场人员主动报警的装置。3.如权利要求1或2所述的深基坑有害气体便携式集成检测报警系统，其特征在于所述的便携式气体检测装置、信号中继装置、办公室监控装置均包括以下部分a)对整个装置的运算、对该装置中其它模块起控制作用的核心模块；b)气体浓度实时显示的液晶模块；c)可进行信号传递的无线数传模块；d)接收核心模块信号并能够发出报警信号的报警器模块；其中，所述的便携式气体检测装置还包括e)检测有毒有害气体、将其信号都经过放大处理后输入到核心模块之中的气体传感器模块；其中，办公室监控装置还包括f)用于将核心模块与计算机相连接的串行接口模块。4.如权利要求3所述的深基坑有害气体便携式集成检测报警系统，其特征在于所所述的办公室监控装置采用可同时监测多个深基坑的气体浓度状况的系统查询模式，所述的系统查询模式包括以下工作流程a)操作人员在办公室监测装置中发出查询命令b)办公室监控报警装置将查询指令通过无线信号发送到信号中继装置，C)信号中继装置将所述流程b)中的无线信号发送到便携式气体检测装置；d)便携式气体检测装置接收到所述流程c)中的无线信号后，检测当前气体浓度；e)便携式气体检测装置将气体浓度数值发送到信号中继装置；f)信号中继装置将e)中所述气体浓度数值转发到办公室监测装置中并显示。5.如权利要求1所述的深基坑有害气体便携式集成检测报警系统，其特征在于所述的便携式气体检测装置采用分时供电的方式对气体传感器模块供电需要检测某种气体浓度前，打开相应气体传感器电源，检测完毕后关闭相应气体传感器电源。6.如权利要求1所述的深基坑有害气体便携式集成检测报警系统，其特征在于所述的无线信号通信，采用了如下协议(1)系统随时监听无线信号；(2)每一个设备有自己的设备代码，设备代码为32位；(3)nRF905模块具有地址自动匹配功能，发送数据前只需配置好目标地址(4)nRF905模块具有数据打包功能，不需要在传送的数据前加传送头，也不需要在数据后加校验码；(5)发送的数据保存在数组uint8TxBuf[32]中，接收到的数据保存在uint8RxBuf[32]中；(6)接收方接收到信息后，应该向发送方回传OK信号。如发送方在5s内未接收到回传的OK信号，则重发信息。7.如权利要求1-6所述的深基坑有害气体便携式集成检测报警系统，其特征在于所述的有害气体包括CO，C02，H2S，CH4。8.如权利要求7所述的深基坑有害气体便携式集成检测报警系统，其特征在于所述的H2S设定阀值是10mg/m3;所述的CO设定阀值是10mg/m3;所述的CH4设定阀值是300mg/m所述的C02设定阀值是0.15%(1500卯m)。全文摘要本发明公开了一种深基坑有害气体便携式集成检测报警系统，包括便携式气体检测装置、信号中继装置、办公室监控装置，所述的三个装置均设有当建筑深基坑中混合气体中有害气体的浓度达到设定阀值可发出警报的报警装置；所述的便携式气体检测装置、信号中继装置、办公室监控装置之间通过无线信号进行通信该系统检测到有毒有害气体含量超标时将通过无线监控系统发出坑底、坑口和办公室三级警报提示工作人员撤离现场，同时提示施救人员进行施救。另外，本系统还支持主动报警功能，允许现场围绕深基坑各个位置的工作人员能够在身体不适或是发现危险的情况下主动报警，以便工作人员能够第一时间实施救援和撤离，保障现场人员的生命安全。文档编号G08B25/10GK101710440SQ20091019095公开日2010年5月19日申请日期2009年9月24日优先权日2009年9月24日发明者刘敏,张纯洁,杨光余,杨帆,熊渝兴,蒋红庆,郑无容,陈翀,魏河广申请人:重庆第三建设有限责任公司