危险气体监控设备及系统的制作方法

本发明涉及市政工程技术领域，具体而言，涉及一种危险气体监控设备及系统。

背景技术：

市政工程是属于国家的基础建设，是指城市建设中的各种排水、供电及城市防洪等基础设施建设，是城市生存和发展必不可少的物质基础，是提高人民生活水平和对外开放的基本条件。窨井是生活中随处可见的市政工程的印记。窨井可以是在排水管道的转弯、分支、跌落等处，便于检查、疏通用的井，窨井也可以是埋设在地下的电讯电缆检查井、电力电缆检查井。

窨井随处可见，在近靠近人们的地方，但由于窨井的主体在底下且常年封闭，且窨井还可能与各种污水排水管道连通，因此窨井内会累计很多有毒以及易燃气体，例如甲烷、硫化氢等。这不仅对窨井内作业的工作人员不利。甚至会引发爆炸、火灾，对窨井周边的人们带来危险，使窨井成为一个安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种危险气体监控设备，用以改善上述问题。

本发明的另一个目的在于提供一种危险气体监控设备，用以改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种危险气体监控设备，用于监控窨井内的危险气体，所述危险气体监控设备包括集气管道、集气泵、危险气体浓度传感器、监控箱、排气管道、排气泵及信号采集处理器，所述集气管道的一端接入所述窨井内，所述集气管道的另一端接入所述监控箱，所述集气泵与所述集气管道连接用于提供气体在所述集气管道内运动的动力，所述危险气体浓度传感器设置在所述监控箱内用于监控所述监控箱内危险气体的浓度，所述排气管道的一端接入所述窨井内，所述排气泵与所述排气管道连接用于提供气体从所述窨井内经由所述排气管道排出的动力；所述信号采集处理器分别与所述集气泵、所述危险气体浓度传感器及所述排气泵电性连接，所述危险气体浓度传感器检测将检测到的危险气体浓度传递至所述信号采集处理器，所述信号采集处理器在所述危险气体浓度大于一预设气体浓度阈值时，生成报警信息并发送出去以及控制所述排气泵工作以实现所述窨井内危险气体的排出。

本发明实施例还提供了一种危险气体监控系统，用于监控窨井内的危险气体，所述系统包括危险气体监控设备以及与所述危险气体监控设备通信连接的控制终端。所述危险气体监控设备包括集气管道、集气泵、危险气体浓度传感器、监控箱、排气管道、排气泵及信号采集处理器，所述集气管道的一端接入所述窨井内，所述集气管道的另一端接入所述监控箱，所述集气泵与所述集气管道连接用于提供气体在所述集气管道内运动的动力，所述危险气体浓度传感器设置在所述监控箱内用于监控所述监控箱内危险气体的浓度，所述排气管道的一端接入所述窨井内，所述排气泵与所述排气管道连接用于提供气体从所述窨井内经由所述排气管道排出的动力；所述信号采集处理器分别与所述集气泵、所述危险气体浓度传感器及所述排气泵电性连接，所述危险气体浓度传感器检测将检测到的危险气体浓度传递至所述信号采集处理器，所述信号采集处理器在所述危险气体浓度大于一预设气体浓度阈值时，生成报警信息并发送出去以及控制所述排气泵工作以实现所述窨井内危险气体的排出。所述控制终端用于接收并显示所述危险气体浓度，并依据所述危险气体浓度显示预警信息；所述危险气体监控设备用于接收控制终端设置的所述预设气体浓度阈值。

相比现有技术，本发明实施例提供的危险气体监控设备及系统，所述危险气体监控设备中信号采集处理器分别与集气泵、危险气体浓度传感器及排气泵电性连接，危险气体浓度传感器检测将检测到的危险气体浓度传递至所述信号采集处理器，信号采集处理器在所述危险气体浓度大于一预设气体浓度阈值时，生成报警信息并发送出去以及控制所述排气泵工作以实现所述窨井内危险气体的排出。同时所述危险气体监控设备还与所述控制终端通信连接。危险气体监控设备及系统，可实时监控窨井内危险气体的浓度，并在超限后报警，提示周边人员远离，并自动排气，以降低危险气体浓度。同时工作人员也可以远程查看窨井的情况，以便及时发现问题以及抢修。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的危险气体监控设备结构框图。

图2示出了图1提供的危险气体监控设备的应用环境。

图3为本发明实施例提供的危险气体监控系统示意图。

图4为图3中的控制终端的方框示意图。

图标：100-危险气体监控设备；500-窨井；600-危险气体监控系统；101-集气管道；102-集气泵；103-液气分离器；105-危险气体浓度传感器；106-排气管道；107-排气泵；108-液位开关；109-信号采集处理器；110-GPRS无线通信装置；111-人机交互界面；112-AC/DC电源模块；200-控制终端；400-服务器；300-网络；201-存储器；202-存储控制器；203-处理器；204-外设接口；205-第二显示模块；206-第二输入输出模块；207-BIM平台；208-报警器；209-短信模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

如图1所述，本实施例提供一种危险气体监控设备100。如图2所示该危险气体监控设备100安装于窨井500上，可以但不限于选择最容易积累危险气体的窨井500，例如，选择安装于连通且最靠近排污管道的窨井500。

该危险气体监控设备100包括集气管道101、监控箱(图未示)、集气泵102、液气分离器103、危险气体浓度传感器105、排气管道106、排气泵107、液位开关108、信号采集处理器109、GPRS无线通信装置110以及人机交互界面111。

集气管道101一端置于窨井500内，另一端依次与集气泵102及液气分离器103连接后接入监控箱(图未示)。集气管道101提供将窨井500内空气引入监控箱的通道，以方便后续的监测。

集气泵102安装于集气管道101上，用于提供气体在所述集气管道101内运动的动力。具体实施例中，集气泵102可以但不限于按照危险气体监控设备100内预设的采样频率抽动窨井500内空气通过集气管道101进入监控箱，以满足窨井500内空气实时进入监控箱。

液气分离器103设有气体通道(图未示)，气体通道的一端与集气管道101连接，另一端与监控箱连通。液气分离器103包括干燥层(图未示)，干燥层设置于所述气体通道的侧壁。具体的，干燥层可以但不限于是无水氯化钙层。气体通道可以但不限于是呈S形，以便于进入液气分离器103的空气可以更充分与干燥层接触，以便于空气中的水汽与气体更好的分离。进而更好的保障危险气体监控设备100中的电路正常的工作，避免水汽进入而引起电路短路。

监控箱，安装于危险气体监控设备100内部，用于存储通过集气管道101以及集气泵102从窨井500中抽取的样本空气。监控箱还设有排气口，用于将监控箱内集聚的样本空气排出。使监控箱内有实时的样本空气通过。以便对窨井500内的危险气体实时监测。

危险气体浓度传感器105设置于监控箱内用于检测监控箱内危险气体的浓度。需要说明的是，所述危险气体是指易燃易爆或有毒的气体，具体可以包括甲烷、硫化氢等，其存在严重的安全隐患。

排气管道106的一端接入所述窨井500内，另一端置于窨井500外，且与排气泵107连接。排气管道106提供将窨井500内空气排出窨井500的通道，排出窨井500内的空气可有效的降低窨井500内危险气体的浓度。

排气泵107安装于排气管道106上，用于提供窨井500内气体经由排气管道106排出的动力，提高排气的效果。

液位开关108设置在所述窨井500内，用于感知窨井500内的液位是否超限。例如，液位开关108可以是水压传感器。当窨井500内液位上涨，没过液位开关108，液位开关108则可感知到液位信息，并将该信息发送出去。

信号采集处理器109分别与集气泵102、危险气体浓度传感器105、排气泵107以及液位开关108电性连接。信号采集处理器109依据预设的采样频率控制集气泵102按照预测的采样频率工作。同时信号采集处理器109接收危险气体浓度传感器105检测到的危险气体浓度，并在判断出危险气体浓度值超过预设气体浓度阈值时，生成报警信息并发送出去以及控制排气泵107的启动工作，以使当窨井500内危险气体浓度超标时，被及时排除。信号采集处理器109还用于接收液位开关108感知到的液位信息，并根据液位信息控制危险气体监控设备100的工作状态。具体为，当液位开关108被水没过时，向信号采集处理器109发送液位超限的信息，信号采集处理器109依据液位超限的信息关闭危险气体监控设备100，使危险气体监控设备100进入停止工作状态，以保证危险气体监控设备100不在进水的情况下工作，进而烧坏设备；并且在液位消退后，向信号采集处理器109发送液位恢复正常信息，信号采集处理器109依据液位恢复正常信息启动危险气体监控设备100，使危险气体监控设备100进入工作状态，可以继续实时的对窨井500内的危险气体进行监控。信号采集处理器109还用于当检测当设备故障时，发出故障信息。

GPRS无线通信装置110采用先进的GRPS/CDMA/3G无线通讯技术。例如，GPRS无线通信装置110可以但不限于包括DATA-6121低功耗无线通信模块、蓝牙模块。GPRS无线通信装置110与信号采集处理器109电性连接，GPRS无线通信装置110用于将接收的危险气体监控设备100的工作状态信息、故障信息、危险气体浓度以及报警信息并发送出去。具体实施例中，危险气体监控设备100的工作状态信息、故障信息、危险气体浓度通过DATA-6121低功耗无线通信模块发送至指定终端，具体可以通过GPRS或短消息方式远程传输数据。需要说明的是，指定终端是指预先设置的具有接收权限的终端，指定终端可以是指定服务器、指定的电脑、指定的移动终端等不限于此。报警信息发将被发送至距离所述危险气体监控设备100预设距离范围内的移动终端发送报警信息。例如，可以利用蓝牙模块检测预设范围内的移动终端，并在发现移动终端后向该移动终端发送匹配请求，匹配请求中包括报警信息内容，但不限于此。以通过这种方式提醒该危险气体监控设备100所安装的窨井500附近的人们注意安全，并暂时远离该窨井500，以防该窨井500突发大火、爆炸或者其他有毒气体泄露从而造成对附近人群的伤害。

人机交互界面111包括第一显示模块(图未标)以及第一输入输出模块(图未标)。第一显示模块在危险气体监控设备100与工作人员之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示模块可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作传递给信号采集处理器109。第一输入输出模块用于提供给工作人员输入数据实现工作人员与危险气体监控设备100的交互。第一输入输出模块可以是，但不限于，鼠标和键盘等，所述键盘可以是虚拟键盘。人机交互界面111与信号采集处理器109电性连接。人机交互界面111的第一显示模块显示所述信号采集处理器109发出的危险气体监控设备100的工作状态信息、故障信息及所述监控箱内危险气体的浓度。人机交互界面111的第一输入输出模块接收工作人员输入的预设参数，并将预设参数发送给信号采集处理器109，以设置危险气体监控设备100的预设参数。其中，预设参数包括预设气体浓度阈值、预设的采样频率以及预设距离范围。

危险气体监控设备100还包括AC/DC电源模块112。AC/DC电源模块112与电性连接。AC/DC电源模块112为信号采集处理器109工作提供恒定工作电流。

第二实施例

如图3所述，本实施例提供一种危险气体监控系统600包括：多个第一实施例中提供的一种危险气体监控设备100、控制终端200以及服务器400。

危险气体监控设备100与控制终端200通信连接。具体为，危险气体监控设备100与服务器400通过网络300通信连接，同时服务器400与控制终端200通过网络300通信连接。其中网络300可以为有线网络，也可以为无线网络。

服务器400用于接收并存储危险气体监控设备100的工作状态信息、故障信息、危险气体浓度以及报警信息。并在控制终端200向其查询时，将所述气体监控设备的工作状态信息以及危险气体浓度发送至控制终端200。服务器400还会在接收到报警信息、故障信息后立即将报警信息、故障信息发送给控制终端200。

控制终端200用于显示向服务器400查询到的工作状态信息以及危险气体浓度；以及用于当接收到报警信息以及故障信息后进行预警。控制终端200可以是平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等。如图4所示，控制终端200包括建筑信息管理(Building Information Management，BIM)平台、存储器201、存储控制器202、处理器203、外设接口204、第二显示模块205、第二输入输出模块206、报警器208以及短信模块209。

所述存储器201、存储控制器202、处理器203、外设接口204、第二显示模块205、第二输入输出模块206、报警器208以及短信模块209各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述BIM平台207包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器201中或固化在所述控制终端200的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器203用于执行存储器201中存储的可执行模块，例如所述BIM平台207包括的软件功能模块或计算机程序。

其中，存储器201可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器203在接收到执行指令后，执行所述程序。

处理器203可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器203可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器203也可以是任何常规的处理器203等。

所述外设接口204将各种输入/输出装置耦合至处理器203以及存储器201。在一些实施例中，外设接口204，处理器203以及存储控制器202可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。

第二显示模块205在控制终端200与工作人员之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给工作人员参考。在本实施例中，所述第二显示模块205可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器203进行计算和处理。

第二输入输出模块206用于提供给工作人员输入数据实现工作人员与控制终端200的交互。第二输入输出模块206可以是，但不限于，鼠标和键盘等，所述键盘可以是虚拟键盘。

BIM平台207上可以建立被安装了危险气体监控设备100的窨井500的三维的模型，通过每个危险气体监控设备100的位置信息，利用数字信息在电子地图上建立窨井500的仿真模拟模型，并根据控制终端200获取到的工作状态信息、故障信息、危险气体浓度以及报警信息时时更新仿真模拟的窨井500的数据，并通过第二显示模块205展示出来，以方便工作人员实时了解窨井500的情况以及危险气体监控设备100的状态，也便于及时发现突发情况，进而更好的排险。

报警器208当控制终端200接收到报警信息或故障信息后，开始工作。例如，当接收控制终端200到报警信息或故障信息后，报警器208开始闪烁和/或发出警示声音，当然并不限于此。

短信模块209内预设电话号码，当控制终端200接收到报警信息或故障信息后，会依据接收到的报警信息或故障信息的具体情况向预设电话号码发送具有报警信息的短信。需要说明的是，实施例中的预设气体浓度阈值包括第一气体浓度阈值和第二气体浓度阈值，当危险气体的浓度超过第一气体浓度阈值时窨井500内危险气体浓度可以通过危险气体监控设备100自动排出降低，不许工作人员进入现场抢修，这样能减少很大的人力成本。当危险气体的浓度超过第二气体浓度阈值时表示此时被监控窨井500的危险气体的浓度仅依靠危险气体监控设备100自动排出已经没法降低了，需要工作人员前往现场进行排险。因而，当报警信息显示危险气体的浓度超过第二气体浓度阈值时，短信模块209则向预设电话号码发送具有报警信息的短信。

危险气体监控设备100用于接收工作人员通过控制终端200的第二输入输出模块206设置的预设参数以及启动或关闭排气泵107的命令。其中预设参数包括预设气体浓度阈值、预设的采样频率以及预设距离范围等。具体是事例中，危险气体监控设备100在接收到启动排气泵107的命令后将控制排气泵107启动或关闭。

综上所述，本发明实施例提供了一种危险气体监控设备及系统，所述危险气体监控设备中信号采集处理器分别与集气泵、危险气体浓度传感器及排气泵电性连接，危险气体浓度传感器检测将检测到的危险气体浓度传递至所述信号采集处理器，信号采集处理器在所述危险气体浓度大于一预设气体浓度阈值时，生成报警信息并发送出去以及控制所述排气泵工作以实现所述窨井内危险气体的排出。同时所述危险气体监控设备还与所述控制终端通信连接。危险气体监控设备及系统，可实时监控窨井内危险气体的浓度，并在超限后报警，提示周边人员远离，并自动排气，以降低危险气体浓度。同时工作人员也可以远程查看窨井内危险气体的浓度，以便及时发现问题以及抢修。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。