CN108896103A - 一种动态环境监测的数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境监测设备的技术领域，公开了一种动态环境监测的数据采集装置，包括至少一台用于检测气体和辐射信息的多功能检测仪、用于检测气象信息的便携式环境监测站、用于作为数据通讯枢纽和应急指挥的本地应急指挥系统、用于多功能检测仪定位的卫星和用于远程监控的远程监控中心；所述多功能检测仪内置有北斗GPS双模定位模块和第一本地通讯模块，所述便携式环境监测站内置有第二本地通讯模块，所述本地应急指挥系统内置无线通讯模块。所述数据采集装置可以准确有效的监测泄漏气体的扩散趋势以及浓度。
Description
技术领域
本发明属于环境监测设备的技术领域，具体涉及一种动态环境监测的数据采集装置。
背景技术
随着工业社会的不断进步，人类将面临越来越多的安全生产问题、污染排放问题等，气体(特别是有毒气体)泄漏问题则是其中之一，泄漏的有毒气体会在风力的作用下快速传播，导致大面积人员中毒、伤亡，甚至导致重大、特大事故，因此，一旦有毒气体泄漏事故发生，需要在迅速控制住泄露的同时，迅速疏散泄漏源周围一定范围内的居民，并进行中毒人员的救援，而这些都需要首先确定气体扩散范围、趋势，从而确定警戒与疏散范围、撤离路线以及救援资源分配等。上述这些工作均需要建立在对气体扩散浓度的准确监测的基础上，因此如何准确、有效地监测泄漏气体扩散浓度是社会安全保障的基础，也是提升应急救援的效率的前提之一。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种动态环境监测的数据采集装置，所述数据采集装置可以准确有效的监测泄漏气体的扩散趋势以及浓度。
本发明所采用的技术方案为：
一种动态环境监测的数据采集装置，包括至少一台用于检测气体和辐射信息的多功能检测仪、用于检测气象信息的便携式环境监测站、用于作为数据通讯枢纽和应急指挥的本地应急指挥系统、用于多功能检测仪定位的卫星和用于远程监控的远程监控中心；所述多功能检测仪内置有北斗GPS双模定位模块和第一本地通讯模块，所述卫星与北斗GPS双模定位模块进行信息交互确定多功能检测仪的位置，所述卫星将多功能检测仪的位置信息通过通讯传输给本地应急指挥系和远程监控系统，所述多功能检测仪通过本地通讯模块将检测到的周围的气体和辐射信息传送给本地应急指挥系统；所述便携式环境监测站内置有第二本地通讯模块，所述便携式环境监测通过第二本地通讯模块将检测到的气象信息传送给本地应急指挥系统；所述本地应急指挥系统内置无线通讯模块，所述本地应急指挥系统通过无线通讯模块将采集到的气体和辐射信息以及气象信息传送给远程监控系统。
进一步的，所述数据采集装置还包括用于远程控制的内置APP的移动终端，所述内置APP的移动终端用于接收分别来自卫星的多功能检测仪的位置信息和本地应急指挥系统的气体和辐射信息以及气象信息。
进一步的，所述数据采集装置还包括用于中转信号的WiFi中继器，所述多功能检测仪的位置信息和气体和辐射信息以及气象信息经过WiFi中继器后通过移动GPRS或者WiFi传送给远程监控系统或/和内置APP的移动终端。
进一步的，所述多功能检测仪还包括：用于检测泄漏气体的气体类型和浓度的气体传感器模块、用于检测带有γ射线的放射性气体的核辐射传感器模块、用于向气体传感器模块传输检测气体的气泵、用于储存系统数据的存储模块、微控制器、实时时钟模块、报警模块、输入模块和显示模块，所述微控制器分别与气体传感器模块、核辐射传感器模块、气泵模块、无线通信模块、存储模块、北斗定位模块、实时时钟模块和报警模块电连接，所述电源模块分别与微控制器、气体传感器模块、核辐射传感器模块、气泵模块、第一本地通讯模块、存储模块、北斗GPS双模定位模块、实时时钟模块、报警模块、输入模块和显示模块电连接。
进一步的，所述气体传感器模块包括PID检测模块、可燃气体检测模块和有毒气体检测模块。
进一步的，所述第一本地通讯模块采用225路RF通讯或者WiFi通讯。
进一步的，所述第二本地通讯模块采用RS232有线或者RS485有线或者无线微波电台或者移动GPRS或者WiFi无线通讯。
进一步的，所述无线通讯模块采用移动GPRS通讯。
进一步的，所述数据采集装置包括四台多功能检测仪。
本发明的有益效果为：
1、准确有效的监测泄漏气体的扩散趋势以及浓度。这样的数据采集装置使用的时候，将多台多功能检测仪安装在需要环境监测的地域内的不同位置，通过多台多功能检测仪检测同时检测地域内不同位置处的有害气体的含量，每一台多功能检测仪将自己将测到的数据通过第一本地通讯模块传送给本地应急指挥系，每一台多功能检测仪均通过内置的北斗GPS双模定位模块与卫星进行信息交互定位，将通过卫星将每台多功能检测仪的位置传送给本地应急指挥系，本地应急指挥系将每台多功能检测仪所检测出来的气体信息与每台多功能检测仪的位置信息进行整合、显示，并将这些信息通过无线通信传送给远程监控系统，将便携式环境检测站安装设置在需要检测的地域内，对气象信息即风向、风速、气温、湿度、气压、PM2.5和环境噪音等进行实时监测，便携式环境检测站将检测到的信息通过第二本地通讯模块将检测到的信息传送给本地应急指挥系，本地应急指挥系统将接收到的多功能检测仪的信息和便携式环境检测站的信息进行整合、显示，本地指挥人员通过本地应急指挥系统显示的信息进行紧急的现场指挥，应急指挥系统将整合后的信号通过无线通信传送给远程监控中心，远程监控中心通过获取到的信息进行远程的观测指挥，这样在安全事故发生或者即将发生的时候能够快速、准确的获取事故现场的信息，并且进行紧急、有序的救援工作，最大可能的减少人员财产损失。
2、检测更加准确。多功能检测仪中微控制器采用ST公司生产的STM32L系列低功耗32位单片机作为主控MCU，型号为STM32L151VDT6，封装TQFP-100，最高工作频率32MHz，Flash大小384KB，RAM大小48KB，运行模式功耗230uA/MHz；气体传感器模块用于检测泄漏气体的气体类型和浓度，本发明设有多个气体传感器模块，可以同时检测CO、H2S、SO2、NO、NO2、Cl2、VOC、HCN、NH3、PH3的浓度，核辐射传感器模块用于检测带有γ射线的放射性气体；气泵模块用于向气体传感器模块传输检测的气体，气泵模块可以采集现场的混合气体，并传输给气体传感器模块。无线通信模块将系统的信息发送给远程终端，无线通信模块采用的型号为E32-TTL-1W，工作频段410～441MHz，工作电压范围3.3～5.2V，最大发射功率约1W，理论传输距离8km，发射电流610mA，最大接收电流20mA，支持休眠和无线唤醒；存储模块采用25LC256型的EEPROM存储器芯片作为系统存储器，可以储存气体传感器模块和核辐射传感器模块的检测数据；北斗GPS双模定位模块采用HOE-BDGPSH型北斗GPS双模定位模块，工作电压范围5～12V，工作电流37mA，定位精度为2.5米CEP；实时时钟模块采用外置RTC芯片RX8052SA作为系统时钟；报警模块采用RAE现有的声光报警器，当气体传感器模块和核辐射传感器模块的检测数据达到一定值后微控制器控制报警模块发出警报；气体传感器模块、核辐射传感器模块、第一本地通信模块和北斗GPS双模定位模块分别通过USART串口与微控制器相连，存储模块通过SPI接口与微控制器相连，实时时钟模块通过IIC总线与微控制器相连，报警模块通过GPIO引脚与微控制器相连。这样的多功能检测器可以能是检测多种有害气体和辐射的信息，检测更加全面准确，而且实用性更强。
附图说明
图1为动态环境监测的数据采集装置的工作流程示意图；
图2为多功能检测仪的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
如图1、2所示，一种动态环境监测的数据采集装置，包括至少一台用于检测气体和辐射信息的多功能检测仪、用于检测气象信息的便携式环境监测站、用于作为数据通讯枢纽和应急指挥的本地应急指挥系统、用于多功能检测仪定位的卫星和用于远程监控的远程监控中心；所述多功能检测仪内置有北斗GPS双模定位模块和第一本地通讯模块，所述卫星与北斗GPS双模定位模块进行信息交互确定多功能检测仪的位置，所述卫星将多功能检测仪的位置信息通过通讯传输给本地应急指挥系和远程监控系统，所述多功能检测仪通过本地通讯模块将检测到的周围的气体和辐射信息传送给本地应急指挥系统；所述便携式环境监测站内置有第二本地通讯模块，所述便携式环境监测站通过第二本地通讯模块将检测到的气象信息传送给本地应急指挥系统；所述本地应急指挥系统内置无线通讯模块，所述本地应急指挥系统通过无线通讯模块将采集到的气体和辐射信息以及气象信息传送给远程监控系统。这样的数据采集装置使用的时候，将多台多功能检测仪安装在需要环境监测的地域内的不同位置，通过多台多功能检测仪检测同时检测地域内不同位置处的有害气体的含量，每一台多功能检测仪将自己将测到的数据通过第一本地通讯模块传送给本地应急指挥系，每一台多功能检测仪均通过内置的北斗GPS双模定位模块与卫星进行信息交互定位，将通过卫星将每台多功能检测仪的位置传送给本地应急指挥系，本地应急指挥系将每台多功能检测仪所检测出来的气体信息与每台多功能检测仪的位置信息进行整合、显示，并将这些信息通过无线通信传送给远程监控系统，将便携式环境检测站安装设置在需要检测的地域内，对气象信息即风向、风速、气温、湿度、气压、PM2.5和环境噪音等进行实时监测，便携式环境检测站将检测到的信息通过第二本地通讯模块将检测到的信息传送给本地应急指挥系，本地应急指挥系统将接收到的多功能检测仪的信息和便携式环境检测站的信息进行整合、显示，本地指挥人员通过本地应急指挥系统显示的信息进行紧急的现场指挥，应急指挥系统将整合后的信号通过无线通信传送给远程监控中心，远程监控中心通过获取到的信息进行远程的观测指挥，这样在安全事故发生或者即将发生的时候能够快速、准确的获取事故现场的信息，并且进行紧急、有序的救援工作，最大可能的减少人员财产损失。
如图1所示，所述数据采集装置还包括用于远程控制的内置APP的移动终端，所述内置APP的移动终端用于接收分别来自卫星的多功能检测仪的位置信息和本地应急指挥系统的气体和辐射信息以及气象信息。这样除了在远程监控中心可以观察指挥事故现场，指挥人员不在远程监控中心的时候也可以实时在任何地方实行远程监控指挥，使用更加方便、便捷。
如图1所示，所述数据采集装置还包括用于中转信号的WiFi中继器，所述多功能检测仪的位置信息和气体和辐射信息以及气象信息经过WiFi中继器后通过移动GPRS或者WiFi传送给远程监控系统或/和内置APP的移动终端。这样使得本地应急指挥系统能够稳定、快速、准确的将事故现场的实时信息传送给远程监控系统或者APP。
如图2所示，所述多功能检测仪还包括：用于检测泄漏气体的气体类型和浓度的气体传感器模块、用于检测带有γ射线的放射性气体的核辐射传感器模块、用于向气体传感器模块传输检测气体的气泵、用于储存系统数据的存储模块、微控制器、实时时钟模块、报警模块、输入模块和显示模块，所述微控制器分别与气体传感器模块、核辐射传感器模块、气泵模块、无线通信模块、存储模块、北斗定位模块、实时时钟模块和报警模块电连接，所述电源模块分别与微控制器、气体传感器模块、核辐射传感器模块、气泵模块、第一本地通讯模块、存储模块、北斗GPS双模定位模块、实时时钟模块、报警模块、输入模块和显示模块电连接。微控制器采用ST公司生产的STM32L系列低功耗32位单片机作为主控MCU，型号为STM32L151VDT6，封装TQFP-100，最高工作频率32MHz，Flash大小384KB，RAM大小48KB，运行模式功耗230uA/MHz；气体传感器模块用于检测泄漏气体的气体类型和浓度，本发明设有多个气体传感器模块，可以同时检测CO、H2S、SO2、NO、NO2、Cl2、VOC、HCN、NH3、PH3的浓度，核辐射传感器模块用于检测带有γ射线的放射性气体；气泵模块用于向气体传感器模块传输检测的气体，气泵模块可以采集现场的混合气体，并传输给气体传感器模块。无线通信模块将系统的信息发送给远程终端，无线通信模块采用的型号为E32-TTL-1W，工作频段410～441MHz，工作电压范围3.3～5.2V，最大发射功率约1W，理论传输距离8km，发射电流610mA，最大接收电流20mA，支持休眠和无线唤醒；存储模块采用25LC256型的EEPROM存储器芯片作为系统存储器，可以储存气体传感器模块和核辐射传感器模块的检测数据；北斗GPS双模定位模块采用HOE-BDGPSH型北斗GPS双模定位模块，工作电压范围5～12V，工作电流37mA，定位精度为2.5米CEP；实时时钟模块采用外置RTC芯片RX8052SA作为系统时钟；报警模块采用RAE现有的声光报警器，当气体传感器模块和核辐射传感器模块的检测数据达到一定值后微控制器控制报警模块发出警报；气体传感器模块、核辐射传感器模块、第一本地通信模块和北斗GPS双模定位模块分别通过USART串口与微控制器相连，存储模块通过SPI接口与微控制器相连，实时时钟模块通过IIC总线与微控制器相连，报警模块通过GPIO引脚与微控制器相连。这样的多功能检测器可以能是检测多种有害气体和辐射的信息，检测更加全面准确，而且实用性更强。
如图2所示，进一步的，所述气体传感器模块包括PID检测模块、可燃气体检测模块和有毒气体检测模块。
如图1、2所示，所述第一本地通讯模块采用225路RF通讯或者WiFi通讯。这样能够保证多功能检测仪检测到的气体和辐射的信息能够准确稳定的通过无线传送给本地应急指挥系统，在实际使用中避免了实际使用过程中通信布线的问题。
如图1、2所示，所述第二本地通讯模块采用RS232有线或者RS485有线或者无线微波电台或者移动GPRS或者WiFi无线通讯。这样能够保证便携式环境监测站检测到的气体和辐射的信息能够准确稳定的通过有线通信或者无线通信传送给本地应急指挥系统。
如图1、2所示，所述无线通讯模块采用移动GPRS通讯。这样的传送方式更加稳定，而且使用的适应性强。
如图1、2所示，所述数据采集装置包括四台多功能检测仪。根据事故现场的情况可以设置四台多功能检测仪，在节省资源的前提下全面位监测地域内的环境数据。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (9)
1.一种动态环境监测的数据采集装置，其特征在于：包括至少一台用于检测气体和辐射信息的多功能检测仪、用于检测气象信息的便携式环境监测站、用于作为数据通讯枢纽和应急指挥的本地应急指挥系统、用于多功能检测仪定位的卫星和用于远程监控的远程监控中心；所述多功能检测仪内置有北斗GPS双模定位模块和第一本地通讯模块，所述卫星与北斗GPS双模定位模块进行信息交互确定多功能检测仪的位置，所述卫星将多功能检测仪的位置信息通过通讯传输给本地应急指挥系和远程监控系统，所述多功能检测仪通过第一本地通讯模块将检测到的周围的气体和辐射信息传送给本地应急指挥系统；所述便携式环境监测站内置有第二本地通讯模块，所述便携式环境监测站通过第二本地通讯模块将检测到的气象信息传送给本地应急指挥系统；所述本地应急指挥系统内置无线通讯模块，所述本地应急指挥系统通过无线通讯模块将采集到的气体和辐射信息以及气象信息传送给远程监控系统。
2.根据权利要求1所述的一种动态环境监测的数据采集装置，其特征在于：所述数据采集装置还包括用于远程控制的内置APP的移动终端，所述内置APP的移动终端用于接收分别来自卫星的多功能检测仪的位置信息和本地应急指挥系统的气体和辐射信息以及气象信息。
3.根据权利要求2所述的一种动态环境监测的数据采集装置，其特征在于：所述数据采集装置还包括用于中转信号的WiFi中继器，所述多功能检测仪的位置信息和气体和辐射信息以及气象信息经过WiFi中继器后通过移动GPRS或者WiFi传送给远程监控系统或/和内置APP的移动终端。
4.根据权利要求1所述的一种动态环境监测的数据采集装置，其特征在于：所述多功能检测仪还包括：用于检测泄漏气体的气体类型和浓度的气体传感器模块、用于检测带有γ射线的放射性气体的核辐射传感器模块、用于向气体传感器模块传输检测气体的气泵、用于储存系统数据的存储模块、微控制器、实时时钟模块、报警模块、输入模块和显示模块，所述微控制器分别与气体传感器模块、核辐射传感器模块、气泵模块、无线通信模块、存储模块、北斗定位模块、实时时钟模块和报警模块电连接，所述电源模块分别与微控制器、气体传感器模块、核辐射传感器模块、气泵模块、第一本地通讯模块、存储模块、北斗GPS双模定位模块、实时时钟模块、报警模块、输入模块和显示模块电连接。
5.根据权利要求4所述的一种动态环境监测的数据采集装置，其特征在于：所述气体传感器模块包括PID检测模块、可燃气体检测模块和有毒气体检测模块。
6.根据权利要求1所述的一种动态环境监测的数据采集装置，其特征在于：所述第一本地通讯模块采用225路RF通讯或者WiFi通讯。
7.根据权利要求1所述的一种动态环境监测的数据采集装置，其特征在于：所述第二本地通讯模块采用RS232有线或者RS485有线或者无线微波电台或者移动GPRS或者WiFi无线通讯。
8.根据权利要求1所述的一种动态环境监测的数据采集装置，其特征在于：所述无线通讯模块采用移动GPRS通讯。
9.根据权利要求1所述的一种动态环境监测的数据采集装置，其特征在于：所述数据采集装置包括四台多功能检测仪。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181127 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |