一种用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，属于粉尘检测领域。本用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，包括依次连接的8路开关量信号输入、8位开关量光电隔离、8位开关量访问并行口和嵌入式中心处理器；所述嵌入式中心处理器连接有压缩空气电磁阀驱动电路、传输接口和无线发送模块；所述8路开关量信号输入与四组检测装置连接。
【专利说明】-种用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于粉尘检测领域，具体涉及一种用于港口粉尘污染程度检测的信号采集 和处理装置。
【背景技术】
[0002] 空气质量的好坏已经逐渐成为衡量一个城市乃至一个国家生活品质的一个重要 指标。港口生产从一种粗放式的装卸过程越来越向节能、高效、环保的方向发展。散货码头 装运的多数是焦炭、煤、颗粒矿石等物质，针对港口散货码头在货品转运和港口装卸过程中 的粉尘严重的现象，现在提出了很多种检测和抑制粉尘的手段，但这些手段都过于复杂、效 率低，且成本高。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种用于港口粉尘污染 程度检测的信号采集和处理装置，能够快速高效地对港口粉尘浓度进行检测，传感器耐受 力高、成本低廉、鲁棒性高。
[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0005] -种用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，包括依次连接的8路开 关量信号输入、8位开关量光电隔离、8位开关量访问并行口和嵌入式中心处理器；
[0006] 所述嵌入式中心处理器连接有压缩空气电磁阀驱动电路、传输接口和无线发送模 块；
[0007] 所述8路开关量信号输入与四组检测装置连接。
[0008] 所述8位开关量访问并行口将来自8路开关量信号输入的开关量信号转换成并行 数据发送给嵌入式中心处理器；所述嵌入式中心处理器对传送的脉冲信号进行TCP/IP数 据打包，然后发送给无线发射模块，并利用该模块将数据上传至上位机。
[0009] 所述嵌入式中心处理器将数据按照M0DEM0串行通讯方式发送给传输接口。
[0010] 所述上位机在接收来到数据后，按照每一组检测装置的光电脉冲发生频率设定粉 尘浓度系数，通过设定阈值得到粉尘浓度的实时近似检测值。
[0011] 所述嵌入式中心处理器采用STM32嵌入式中心处理器；
[0012] 所述传输接口采用RS232传输接口；
[0013] 所述无线发送模块采用WLAN无线发送模块。
[0014] 所述8路开关量信号输入的输入电压为12-24伏直流电压。
[0015] 所述STM32嵌入式中心处理器内设有定时电路，定时向压缩空气电磁阀驱动电路 输出控制指令，压缩空气电磁阀驱动电路接收到控制指令后，打开压缩空气电磁阀。
[0016] 所述检测装置包括外壳以及安装在外壳内的至少两组光电传感器；
[0017] -组光电传感器的发射头和接收头对应设置在外壳的前后两侧，另一组光电传感 器的发射头和接收头对应设置在外壳的左右两侧；
[0018] 两组光电传感器构成的对射光束为异面直线；
[0019] 在每组光电传感器的发射头和接收头旁均设有压缩空气喷头。
[0020] 所述压缩空气喷头由压缩空气电磁阀控制，通过喷出的压缩空气对发射头和接收 头上的灰尘进行清洁。
[0021] 所述外壳为" 口"字形机体外壳。
[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是一种用于检测港口装卸过程中 检测粉尘浓度的信号采集及处理装置，其对于港口粉尘浓度的检测快速高效、传感器耐受 力高、成本低廉、鲁棒性高的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是本发明装置的结构示意图
[0024] 图2是与本发明连接的检测装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
[0026] 本发明的信号采集和传输如下：
[0027] 信号采集和传输装置原理图如图1所示，本发明采用8路开关量信号输入，输入电 压12-24伏直流电压。按照图1所示的粉尘检测装置可同时接入4组图1所示装置。采用8 位开关量光点隔离芯片其目的在于对后续电路的保护，防止过载电压烧毁后续电路和处理 器。状态量访问电路将前端开关量信号转换成并行数据发送给STM32嵌入式中心处理器。 该处理器对传送的脉冲信号进行TCP/IP数据打包，然后发送给WLAN无线发射模块，并利用 该模块将数据上传至上位机。与此同时，可将数据按照M0DEM0串行通讯方式发送给RS232 接口电路。用户可使用RS232模式或转换后的RS485模式接收数据。
[0028] STM32中心处理器内部含有定时电路，通过编制程序，可定时向压缩空气电磁阀电 路输出控制指令，压缩空气电磁阀接收脉冲信号，当该驱动电路生效，将会打开电磁阀们对 光点传感器发射端和接收端进行清洁。
[0029] 上位机程序：
[0030] 上位机程序在接收来自数据采集装置传送的数据后，通过设定阈值按照每一组粉 尘检测装置的光点脉冲发生频率设定粉尘浓度系数。从而得到粉尘浓度的实时近似检测 值。
[0031] 该装置的特点在于架设成本低，检测效率高，可以自清洁。适合货场、码头等粉尘 浓度较高的地区进行实时监测。其上位机数据可形成数据库系统对历史粉尘数据进行长期 保存，为生产过程的环保作业提供可靠依据。
[0032] 与本发明装置连接的检测装置的工作原理如下：
[0033] 采用两组光电对射传感器进行检测。两组光电对射传感器形成的光线为异面。这 种设计最大程度地减少了由于非粉尘方式的误报情况的发生。光电传感器被广泛应用在粉 尘检测方面，但是如果光电传感器发射端或者接受端被粉尘黏附，则会造成误报。
[0034] 本传感器加入压缩空气喷射装置，用于对光电传感器发射头和接收头的清洁。该 装置设计图如图2所示，包括光电传感器发射端1，光电传感器接收端2,压缩空气喷头3， "口"字形机体外壳4。
[0035] 两组光电传感器构成的对射光束为异面直线，采用两组光电传感器的特点是可以 更加准确的判定粉尘的浓度，与单束光电对射相比其可靠性更强。
[0036] 本检测装置的工作过程如下：
[0037] 1、光电对射传感器将光信号转换成开关信号，一旦光电被遮挡则可产生12-24伏 直流电压信号。
[0038] 2、在空气质量差的环境下，光电传感器信号形成由开关量组成的脉冲信号。频率 不固定，12伏脉冲频率越高，表示空气质量越差。
[0039] 3、在空气严重污染的情况下光电信号为长时间12伏信号输出。表示粉尘浓度已 经很高，已达到不可视的程度。
[0040] 4、粉尘具有较大的黏附性，如果发射端或者接收端被遮盖则不能够准确判定粉尘 浓度，发射和接收端的清洁对于监测的准确性具有至关重要的作用，因此本发明采用压缩 空气方式进行解决，每个发射端和接收端附近都安装有压缩空气喷头。它们受压缩空气电 磁阀的控制，可定期或者不定期的对发射端和接收端进行清洁。
[0041] 上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本 发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本 发明上述【具体实施方式】所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制 性的意义。
【权利要求】
1. 一种用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，其特征在于：所述装置包 括依次连接的8路开关量信号输入、8位开关量光电隔离、8位开关量访问并行口和嵌入式 中心处理器； 所述嵌入式中心处理器连接有压缩空气电磁阀驱动电路、传输接口和无线发射模块； 所述8路开关量信号输入与四组检测装置连接。
2. 根据权利要求1所述的用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，其特征 在于：所述8位开关量访问并行口将来自8路开关量信号输入的开关量信号转换成并行数 据发送给嵌入式中心处理器；所述嵌入式中心处理器对传送的脉冲信号进行TCP/IP数据 打包，然后发送给无线发射模块，并利用该模块将数据上传至上位机。
3. 根据权利要求2所述的用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，其特征 在于：所述嵌入式中心处理器将数据按照MODEMO串行通讯方式发送给传输接口。
4. 根据权利要求3所述的用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，其特征 在于：所述上位机在接收来到数据后，按照每一组检测装置的光电脉冲发生频率设定粉尘 浓度系数，通过设定阈值得到粉尘浓度的实时近似检测值。
5. 根据权利要求1至4任一所述的用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装 置，其特征在于：所述嵌入式中心处理器采用STM32嵌入式中心处理器； 所述传输接口采用RS232传输接口； 所述无线发送模块采用WLAN无线发送模块。
6. 根据权利要求5所述的用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，其特征 在于：所述8路开关量信号输入的输入电压为12-24伏直流电压。
7. 根据权利要求6所述的用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，其特征 在于：所述STM32嵌入式中心处理器内设有定时电路，定时向压缩空气电磁阀驱动电路输 出控制指令，压缩空气电磁阀驱动电路接收到控制指令后，打开压缩空气电磁阀。
8. 根据权利要求1所述的用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，其特征 在于：所述检测装置包括外壳以及安装在外壳内的至少两组光电传感器； 一组光电传感器的发射头和接收头对应设置在外壳的前后两侧，另一组光电传感器的 发射头和接收头对应设置在外壳的左右两侧； 两组光电传感器构成的对射光束为异面直线； 在每组光电传感器的发射头和接收头旁均设有压缩空气喷头。
9. 根据权利要求8所述的用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，其特征 在于：所述压缩空气喷头由压缩空气电磁阀控制，通过喷出的压缩空气对发射头和接收头 上的灰尘进行清洁。
10. 根据权利要求9所述的用于港口粉尘污染程度检测的信号采集和处理装置，其特 征在于：所述外壳为" 口"字形机体外壳。
【文档编号】G05B19/042GK104216322SQ201410448539
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】时珍全 申请人:天津工业大学