焦化气体排放预警系统的制作方法

本发明涉及气体监测，具体的，涉及焦化气体排放预警系统。

背景技术：

1、焦化厂是专门从事冶金焦炭生产及冶炼焦化产品、加工、回收的专业工厂，焦化生产会产生一些废气，其中焦化烟气是焦化厂工业废气之一，组成中含有大量so2、nox及颗粒物等空气污染物。因此，烟气在排入大气前需进行脱硫脱硝处理，以达到改善空气质量和人类生存环境的目的。为了验证烟气脱硫脱硝处理的效果，需要对脱硫脱硝处理后的气体进行监测，从而判断处理后的气体中so2等含量是否达到排放标准。

2、目前常用的气体监测手段是红外气体监测技术，红外气体监测技术具有高分辨率、维护便捷等优点，同时，它的适用范围广，响应迅速，因此被广泛应用于化工领域。红外气体监测技术的原理为：将待测气体连续不断的通过一定长度和容积的容器，从容器可以透光的两个端面中的一个端面侧边射入一束红外光。当红外线传感器波长与被测气体吸收谱线相吻合时，红外能量被吸收，红外光线穿过被测气体后的光强衰减满足朗伯-比尔(lambert-beer)定律，被测气体浓度越大，对光的衰减也越大。这时红外线的吸收与吸光物质的浓度成正比数据，由此可通过测量气体对红外光线的衰减来测出被测气体浓度。但红外气体监测受环境温度影响较大，随着环境温度的变化红外光的输出功率将会发生变化，导致最终的监测精度变差，可能会使不达标的烟气排到大气中，对大气环境以及人身健康带来影响。

技术实现思路

1、本发明提出焦化气体排放预警系统，解决了相关技术中红外气体监测精度受环境影响的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、焦化气体排放预警系统，包括红外发射电路、红外接收电路、主控单元和无线通信单元，所述红外发射电路用于发射红外光，所述红外接收电路用于接收红外信号，所述红外接收电路连接所述主控单元，所述主控单元借助所述无线通信单元与监控终端通讯连接，所述红外发射电路包括电流放大器u3、电阻r4、红外发射管led1、运放u4、电阻r9、电阻r8、运放u5、开关管q4、电阻r5和开关管q3，

4、所述电阻r4的第一端连接5v电源，所述电阻r4的第二端连接所述红外发射管led1的阳极，所述红外发射管led1的阴极连接所述开关管q3的第一端，所述开关管q3的第二端接地，

5、所述电流放大器u3的电源端连接5v电源，所述电流放大器u3的第一输入端连接所述电阻r4的第一端，所述电流放大器u3的第二输入端连接电阻r3的第二端，所述电流放大器u3的输出端连接所述运放u4的同相输入端，所述运放u4的反相输入端通过所述电阻r9接地，所述运放u4的输出端通过所述电阻r8连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的输出端连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的同相输入端连接信号发生器，所述运放u5的输出端连接所述开关管q4的控制端，所述开关管q4的第一端连接所述开关管q3的控制端，所述开关管q3的控制端通过所述电阻r5连接5v电源，所述开关管q4的第二端接地。

6、进一步，本发明中所述红外发射电路还包括电容c1、电感l1、电阻r1、三极管q1和电容c2，所述电容c1的第一端连接5v电源，所述电容c1的第二端接地，所述电感l1的第一端连接5v电源，所述电感l1的第二端连接所述三极管q1的集电极，所述电感l1的第二端通过所述电阻r1连接所述三极管q1的基极所述三极管q1的基极通过所述电容c2接地，所述三极管q1的发射极用于输出5v电源。

7、进一步，本发明中所述红外接收电路包括红外接收管pd1、三极管q2、电阻r2、运放u1、电阻r3和电阻r10，所述红外接收管pd1的阴极接地，所述红外接收管pd1的阳极连接所述三极管q2的基极，所述三极管q2的集电极通过所述电阻r2连接所述运放u1的同相输入端，所述三极管q2的发射极连接-5v电源，所述运放u1的反相输入端通过所述电阻r3接地，所述运放u1的输出端通过所述电阻r10连接所述运放u1的反相输入端，所述运放u1的输出端连接所述主控单元的第一输入端。

8、进一步，本发明中还包括滤波电路，所述滤波电路包括电阻r11、电容c6、电阻r12、运放u2、电阻r16和电容c7，所述电阻r11的第一端连接所述运放u1的输出端，所述电阻r11的第二端通过所述电容c6接地，所述电阻r11的第二端通过所述电阻r12连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的同相输入端接地，所述运放u2的输出端通过所述电容c7连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的输出端通过所述电阻r16连接所述电阻r11的第二端，所述运放u2的输出端连接所述主控单元的第一输入端。

9、进一步，本发明中还包括报警电路，所述报警电路包括光耦u7、电阻r13、电阻r14、开关管q5和报警器bl1，所述光耦u7的第一输入端连接5v电源，所述光耦u7的第二输入端连接主控单元的第一输出端，所述光耦u7的第一输出端通过所述电阻r13连接9v电源，所述光耦u7的第二输出端通过所述电阻r14连接所述开关管q5的控制端，所述开关管q5的第一端连接所述报警器bl1的第一端，所述报警器bl1的第二端连接9v电源，所述开关管q5的第二端接地。

10、本发明的工作原理及有益效果为：

11、本发明中，红外发射电路用于发射红外光信号，红外接收电路用于接收红外信号，并将接收到的红外信号转为电信号送至主控单元，主控单元根据接收到电信号的大小判断被测气体浓度，从而判断排放到大气中的烟气是否达标，主控单元通过无线通信单元将监测结果送至监控终端。

12、红外发射电路的工作原理为：工作时，红外发射管led1发出红外光信号，在环境不变的情况下，红外发射管led1输出的光功率不变，当环境温度发生变化时，流过红外发射管led1的电流会发生变化，从而导致红外发射管led1输出的功率发生变化。当流过红外发射管led1的电流变大时，电阻r4两端的电压变大，电流放大器u3用于采集电路电流，通过采集电阻r4两端电压即可判断流过红外发射管led1的电流大小。

13、电流放大器u3根据流过红外发射管led1的电流输出相应的电压信号，并送至运放u4的同相输入端，运放u4构成减法电路，流过红外发射管led1的电流越大，电流放大器u3输出的电压越大，则运放u4输出的电压也就越大，运放u4输出的电压送至运放u5的反相输入端，运放u5构成比较器，运放u5的同相输入端连接信号发生器，信号发生器用于输出三角波信号，运放u4输出端的电压信号与三角波进行比较后输出脉冲信号，当脉冲信号为高电平时，开关管q4截止，开关管q3导通，这时红外发射管led1发光，当脉冲信号为低电平时，开关管q4导通，开关管q3截止，这时红外发射管led1不发光。因此，当流过红外发射管led1的电流变大时，运放u4输出的电压变大，运放u5输出脉冲信号的占空比减小，则开关管q3的导通时间减小，从而减小红外发射管led1的平均电流，提高红外发射管led1的输出功率；当流过红外发射管led1的电流变小时，运放u4输出的电压减小，运放u5输出脉冲信号的占空比减小，则开关管q3的导通时间变大，从而增大红外发射管led1的平均电流，减小红外发射管led1的输出功率。

14、本发明可实现红外发射管led1输出功率的自动调节，当红外发射管led1的工作环境发生变化时，红外发射管led1的输出功率自动发生变化，从而使红外发射管led1的输出功率保持在稳定的状态，不受环境温度的影响，从而提高了红外气体监测的精度。