一种基于gprs无线网络的油烟净化装置的制作方法

专利名称：一种基于gprs无线网络的油烟净化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种基于GPRS无线网络的油烟净化装置，属于基 于GPRS无线网络的油烟净化装置的改造技术。
技术背景
目前的油烟净化装置都没有实时监控的功能，以至无法遏制油烟 污染的发生，造成环境污染严重，破坏生态平衡。此外，目前的油烟 净化装置都以静电式应用最为普遍，约占巿场数量的80%左右。静电 式多釆用荷电电场与吸附电场结合形成多级梯度电场的技术。放电电 场以有利于形成合适的电暈电流为目的而采用不同的极板结构形式。 高压电源是该类油烟净化设备的关键组件，调查表明，只要电源匹配 合适，定期进行设备维护，及时清理极板油污，就可保证油烟净化设 备正常运转和净化效率。但目前的油烟净化装置所用的高压电源不能 有效满足油烟净化的要求，油烟净化效率低，净化效果差
实用新型内容
本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种可对环境中的 油烟污染源进行实时监控，可以遏制油烟污染的发生，且油烟净化效 率高，净化效果好的基于GPRS无线网络的油烟净化装置。本实用新 型投资小，成本低，可有效减少污染，维护生态平衡。
本实用新型的技术方案是包括有集烟罩、集烟管、排气风机， 其中集烟管与排气风机之间设有净化器，净化器的输出口上设有油烟气体传感器，油烟气体传感器的输出端与油烟数据釆集及处理电路的 输入端连接，油烟数据采集及处理电路的输出端与嵌入式控制器的输 入端连接，嵌入式控制器的输出端与数据无线传输模块的输入端连 接，数据接收及处理装置的接收器与数据无线传输模块的发射器匹 配。
上述净化器包括有高频高压电源装置及其电极，高频高压电源 装置的两端通过耐高压导线与电极连接。
上述油烟数据采集及处理电路包括有运放电路、A/D转换装置，
其中油烟气体传感器的输出端与运放电路的输入端连接，运放电路的
输出端与A/D转换装置的输入端连接，A/D转换装置的输入端通过 RS232接口与监控装置连接。
上述数据无线传输模块为GPRS终端。
上述GPRS终端包括控制模块、串行通信模块、TCP/IP模块和GPRS 无线发送模块，串口通信模块,其中控制模块通过AT指令初始化GPRS 无线发送模块，使之附着在GPRS网上，获得网络运营商动态分配给 GPRS终端的IP地址，并与目的终端或服务器之间建立网络连接；控 制模块控制串口通信模块通过RS232串口向客户系统收发数据或指 令；控制模块通过RS232串口向TCP/IP模块收发数据；控制模块自 主或根据远程控制指令釆取的其他操作。
上述通信模块包括TCP/IP协议处理模块和GPRS无线模块， TCP/IP模块通过RS232串口与GPRS无线模块通信。
上述TCP/IP协议处理模块和GPRS无线模块之间有两种传输模式: 透明模式和非透明模式，当传送AT指令集时，模块进入透明模式， 可以直接访问GPRS无线模块；当模块进入非透明传输方式时，用户数据从串口进入TCP/IP模块后，先打成TCP/IP包，再经串口发送给
GPRS模块，GPRS无线模块把其封装成GPRS分组数据包传到GPRS网 上。
上述GPRS无线模块釆用SIEMENS公司的MC35GPRS模块。 本实用新型由于釆用在净化器的输出口上设有油烟气体传感器，
油烟气体传感器的输出端与油烟数据釆集及处理电路的输入端连接，
油烟数据采集及处理电路的输出端与嵌入式控制器的输入端连接，嵌
入式控制器的输出端与数据无线传输模块的输入端连接，数据接收及
处理装置的接收器与数据无线传输模块的发射器匹配的结构，故可对
环境中的油烟污染源进行实时监控，从而可以遏制油烟污染的发生。
另外，本实用新型净化器采用髙频高压电源装置，因此，其油烟净化
效率高，净化效果好。本实用新型是一种投资小，成本低，可有效减
少污染，维护生态平衡的基于GPRS无线网络的油烟净化装置。


图l为本实用新型的系统方案； 图2油烟净化原理示意图； 图3检测电路的结构框图； 图4实时监控终端结构框图；. 图5软件结构框图。
具体实施方式
实施例
本实用新型的结构示意图如图1、 2、 3、 4所示，包括有集烟罩 1、集烟管2、排气风机3,其中集烟管2与排气风机3之间设有净化器4,净化器4的输出口上设有油烟气体传感器5，油烟气体传感器
5的输出端与油烟数据釆集及处理电路6的输入端连接，油烟数据采 集及处理电路6的输出端与嵌入式控制器7的输入端连接，嵌入式控 制器7的输出端与数据无线传输模块8的输入端连接，数据接收及处 理装置9的接收器与数据无线传输模块8的发射器匹配。
上述净化器4包括有高频高压电源装置及其电极，高频高压电源
装置的两端通过耐高压导线与电极连接。其净化原理如图2所示。
静电对油烟的净化过程可分为四个阶段①气体电离；②油烟 微粒获得离子而荷电；③荷电微粒向电极移动；④油水混合液利用 重力作用，顺收集电极流下，顺排泄孔排进收集器。
气^^的原子是由带正电荷的质子与不带电荷的中子组成的原子 核以及外层高速运转的带负电荷电子组成。电子比较容易受撞击或外 力影响而脱离原子核的束缚，成为带负电的"自由电子"，这些自由 电子有些还会附着在其它颗粒或分子上，成为带负电的性质，称为"负 离子"。气体分子失去一个电子以后，就多出一个正电荷呈现出带正 电的性质，称为"正离子"。这种中性气体分子分离为正离子和负离 子(包括自由电子)的现象，称为气体电离。
油烟与水混合的雾滴需要荷电才能在电场力的作用下从气流中分 离出来。其荷电量的多少与雾滴的大小，电场强度以及在电场中停留 的时间有关。通常有两种荷电方式，电场荷电和扩散荷电。
油烟水等混合雾滴荷电后，在电场力的作用下，按各自所带电荷 的极性不同，向极性相反的电极运动，并吸附其上，在重力作用下流 到下部的收集池排放孔排入收集器，可定期排放。静电消除油烟的原理是荷电雾滴在电场中受电场力被捕集。这个力的方向和大小取决于 电场的极性和电场强度的大小，雾滴在被捕集的运动速度取决于电场 力和粘滞阻力。在静电消除油烟的电场中，其雾滴的运动主要取决于 库伦引力和气体摩擦阻力。
上述油烟数据釆集及处理电路6的原理图如图3所示，包括有
运放电路、A/D转换装置，其中油烟气体传感器的输出端与运放电路 的输入端连接，运放电路的输出端与A/D转换装置的输入端连接， A/D转换装置的输入端通过RS232接口与监控装置连接。
油烟气体传感器是油烟机净化器的关键部件，高性能气敏传感 器除了能自动感应监测油烟净化机出口处排除的油烟气体浓度是否 符合国家规定的标准外，还可以检测天然气、煤气等有害、易燃气体 的浓度。本上述油烟气体传感器(5)为半导体传感器。工作时可有 效的根据油烟气体浓度的变化改变其电阻的大小，通过测量电路和单 片计算机处理后实现实时监测和报警功能。含量超过下限值，将自动
排气；低于下限值将自动关机；超过最高值将自动报警。
另外通常的油烟传感器在刚上电之后传感器的电阻值不可能立
即稳定， 一般刚通电时传感器呈现非常低的低阻状态，然后逐渐进入 高阻态并稳定下来.这是由于断电时传感元件的表面吸附着水分和杂 散气体，随着通电开始这些水分和杂散气体逐渐脱离，进而使得传感 元件的表面状态趋于稳定，这类传感器的电阻值在通电开始的数分钟 后才能进入稳定状态，而该传感器无须加热(即冷起动式)，只要主 机接通电源，有害、可燃气体超过设定值就能可靠工作，其对多种可 燃性气体和液体蒸汽都有敏感性能.器件灵敏度即器件电阻与检测气
体浓度具有如下关系logRs=mlogC+n式中Rs为器件电阻，m、 n为常数，m代表器件相对于气体浓度变化的 敏感性，n与检测气体灵敏度有关，随元件材料、气体种类而异，并 随测试条件而有所不同。
器件在低浓度下器件电阻变化大，而高浓度下，器件电阻变化小。 这一特点，非常适宜检测低浓度微量气体。同时根据所使用的气源不 同，来设定传感器安置高度，提高传感器的灵敏度和使用寿命，以避 免油烟堵塞传感器，因此灵敏度不会因油烟沾污而改变，可靠性较好, 使用寿命长。。现场传感器主要监测油烟气体中的CO, C02， NO, N02, H2S等有害成分，将预定监测项目的测量结果经过放大电路转换成电 信号，经过串行A/D转换后标准信号或通过RS232接口传给控制器。
本实施例中，上述油烟气体传感器5为半导体传感器。 本实用新型实时监控由远程监控终端、数据无线传输模块8、数 据接收及处理装置9组成，本实施例中，上述数据无线传输模块8为 GPRS终端。数据接收及处理装置9为计算机监控中心。远程监控终 端安装在油烟排放大户的油烟出口处。远程监控终端与计算机监控中 心通过GPRS无线通信网络和监控中心网络建立TCP连接进行数据通 信，远程监控终端作为TCP连接的客户端将采集到的各种数据上送到 监控中心，分为主动上送和监控中心请求上送，同时监控终端对监控 中心下达的命令进行实时接收和处理。监控中心作为TCP连接的服务 端是整个油烟实时监控系统的中心，主要由服务器、监控工作站、查 询工作站、通信工作站等构成的局域网，与现场远程监控终端建立 TCP连接后，过发送指令远程控制视频釆集的开始、结束以及是釆用 单帧釆集还是连续帧采集。局域网中的用户通过"油烟监测实时监控 系统"软件实现数据查询、油烟情况监控、报表打印等功能。系统通过GPRS网络建立TCP连接有两种方式 一种是监控终端通 过GPRSModem与GSM基站通信，GPRS分组数据包通过内部网关节点后， 转换为可在Internet中传送的格式，传送给服务器。另 一种是现场信 号釆集站点GPRS Modem通过GPRS网络直接与监控服务器端的GPRS Modem进行点对点通讯，然后通过串口将数据发送至服务器。相比较 而言，第二种方法是在GPRS网络内部进行数据传输，所以传输速率和 可靠性比第一种方法要好，但通信和设备费要高一些。服务器端同一 时刻只接受一个现场信号釆集站点的连接请求。本系统釆用第一种方 法，远程服务器端接入Internet，并拥有一个固定的IP地址，现场信 号采集站点设定在上电后自动请求与这一IP地址建立连接。从而有选 择地接受现场信号釆集站点的连接请求，可以同时监控多个站点。这 种方法适用于大范围、多站点的监控。实时监控终端结构如图4所示。
监控中心是无线环境监控系统的中枢，也是整个系统的关键。 要求硬件平台接入Internet网络。油烟监控终端以嵌入式操作系统 WINCE为平台，釆用嵌入式Visual C编程。WINCE是针对嵌入式微控制 领域设计的系统，主要包括进程管理、内存管理、设备管理、文件管 理和网络管理等功能。其内核釆用模块化设计，功能模块可以独立添 加或卸载，使系统运行所需要的内核显著减小，从而减少系统代码， 合理利用资源。另外，还需要利用TCP/IP协议来完成GPRS业务数据 的打包和解包。考虑到成本和具体应用，应对TCP/IP协议进行合理 的裁剪，以满足小R0M系统的情况。监控中心软件采用VB. NET语言 配合SQL Server数据库技术和Socket网络技术分别来实现数据库操作和通信操作。监控中心软件设计要保证系统功能的完整性，又要考 虑系统有较好的扩展性，同时也应有较好的可靠性和兼容性。监控中 心软件系统可由三部分组成通信模块、数据库模块、主界面模块。
软件结构图如图5所示。通信模块用于和GPRS终端建立基于TCP/IP
协议的网络通信，并经协议转换完成数据的接收和发送。作为服务器
端子程序随时侦听GPRS终端的连接，向GPRS终端发送各种命令信息， 需要时会被主线程调用。通信部分的主要功能有
1) 通信端口的初始化
2) 开启通信端口并侦听
3) 有连接请求时应答，并完成握手
4) 开始正常接收和发送数据5) 接收完成，释放连接，关闭通信端口
数据库模块用于各种有关的设置信息、数据信息的存储、修改、 删除和查询都在数据库模块完成，各数据库子程序在必要时被主线程 调用。数据库子模块的主要功能有
1) 对通信模块传递过来的数据进行阀值检测，确定是否报警(或者无 效)并做好标记。返回数据状态给界面处理模块。
2) 数据存入数据库。
3) 监测点信息的添加、修改、删除。
4) 通道信息的添加、修改和删除。
5) 空气质量级别的API设置信息的添加、修改、删除。
6) 根据条件查询满足要求的数据集。人机界面模块是计算机与用户的交互接口，它提供一个可视化的 窗口界面给使用者，负责接收使用者的鼠标和键盘事件，给出响应。 同时通过调用数据库模块和通信模块的某些子程序来完成后台的通 信和数据库操作。由于VB. NET编程语言具有非常方便的界面设计特 性，制作风格一致的友好的窗体界面可以快速地完成。主界面模块可
采用多线程技术，保证后台与GPRS终端进行数据传输的同时能及时响
应用户的鼠标和键盘命令，提高软件的性能。人机界面模块的主要功
能有l)系统启动初始化；2)获取登录用户权限、加载窗体模块、 记录曰志，日志文件读写操作；3)用户权限管理(用户注册、编辑、 删除)；O统计一段时间的数据，输出油烟质量报表，打印空气质 量报表；5)报警功能。
权利要求1、一种基于GPRS无线网络的油烟净化装置，包括有集烟罩(1)、集烟管(2)、排气风机(3)，其特征在于集烟管(2)与排气风机(3)之间设有净化器(4)，净化器(4)的输出口上设有油烟气体传感器(5)，油烟气体传感器(5)的输出端与油烟数据采集及处理电路(6)的输入端连接，油烟数据采集及处理电路(6)的输出端与嵌入式控制器(7)的输入端连接，嵌入式控制器(7)的输出端与数据无线传输模块(8)的输入端连接，数据接收及处理装置(9)的接收器与数据无线传输模块(8)的发射器匹配。
2、 根据权利要求1所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置，其特征在 于上述净化器(4)包括有高频高压电源装置及其电极，高频高压电源装置的 两端通过耐高压导线与电极连接。
3、 根据权利要求1所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置，其特征在于 上述油烟数据釆集及处理电路(6)包括有运放电路、A/D转换装置，其中油 烟气体传感器的输出端与运放电路的输入端连接，运放电路的输出端与A/D转 换装置的输入端连接，A/D转换装置的输入端通过RS232接口与监控装置连接。
4、 根据权利要求l所述的油烟净化无线网络远程监控方法，其特征在于 上述油烟气体传感器(5)为半导体传感器。
5、 根据权利要求1至4任一项所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装 置，其特征在于上述数据无线传输模块(8)为GPRS终端。
6、根据权利要求5所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置，其特征在 于上述GPRS终端包括控制模块、串行通信模块、TCP/IP模块和GPRS无线发送 模块，串口通信模块，其中控制模块通过AT指令初始化GPRS无线发送模块， 使之附着在GPRS网上，获得网络运营商动态分配给GPRS终端的IP地址，并 与目的终端或服务器之间建立网络连接；控制模块控制串口通信模块通过RS232串口向客户系统收发数据或指令；控制模块通过RS232串口向TCP/IP模块收发数据；控制模块自主或根据远程控制指令采取的其他操作。
7、 根据权利要求6所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置，其特征在 于上述通信模块包括TCP/IP协议处理模块和GPRS无线模块，TCP/IP模块通过 RS232串口与GPRS无线模块通信。
8、 根据权利要求7所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置，其特征在 于上述TCP/IP协议处理模块和GPRS无线模块之间有两种传输模式透明模式 和非透明模式，当传送AT指令集时，模块进入透明模式，可以直接访问GPRS 无线模块；当模块进入非透明传输方式时，用户数据从串口进入TCP/IP模块后， 先打成TCP/IP包，再经串口发送给GPRS模块，GPRS无线模块把其封装成GPRS 分组数据包传到GPRS网上。
9、 根据权利要求8所述的基于GPRS无线网络的油烟净化装置，其特征在 于上述GPRS无线模块釆用SIEMENS公司的MC35GPRS模块。
专利摘要本实用新型是一种基于GPRS无线网络的油烟净化装置。包括有集烟罩(1)、集烟管(2)、排气风机(3)，其中集烟管(2)与排气风机(3)之间设有净化器(4)，净化器(4)的输出口上设有油烟气体传感器(5)，油烟气体传感器(5)的输出端与油烟数据采集及处理电路(6)的输入端连接，油烟数据采集及处理电路(6)的输出端与嵌入式控制器(7)的输入端连接，嵌入式控制器(7)的输出端与数据无线传输模块(8)的输入端连接，数据接收及处理装置(9)的接收器与数据无线传输模块(8)的发射器匹配。本实用新型可对环境中的油烟污染源进行实时监控，从而可以遏制油烟污染的发生。另外，本实用新型净化器采用高频高压电源装置，因此，其油烟净化效率高，净化效果好。
文档编号F24C15/20GK201225695SQ20082004304
公开日2009年4月22日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者军 汪, 骆德汉 申请人:佛山市顺德区瑞德电子实业有限公司;广东工业大学