一种胶黏剂仓库用实时嵌入式甲醛监测处理及室温实时监控装置的制作方法

本发明涉及一种胶黏剂仓库用实时嵌入式甲醛监测处理及室温实时监控装置，属于嵌入式安全控制领域。

背景技术：

随着各大行业的发展，胶黏剂在各行业的使用频率越来越大，使用范围越来越广。胶黏剂按其物理状态分类，可分为：水溶液型、有机溶液型和水乳液型。而在这些胶黏剂中，不管什么类型，都会存在有害物质，如挥发性有机化合物、甲醛等，这些挥发性物质会对人体健康造成危害，尤其是甲醛，具有强烈的致癌和促癌作用，会使人出现嗅觉异常、刺激、致敏以及肺功能异常等问题。若将该有挥发性物质直接排放到空气中，会造成大气污染问题。同时，如果安置胶黏剂的仓库如果温度过高，是有可能会发生爆炸事故的。故在胶黏剂仓库应用一种胶黏剂仓库用实时嵌入式甲醛监测处理及室温实时监控装置，可以实时监控仓库的温度及甲醛浓度，并能及时提醒并处理一些突发状况。该发明由国家自然科学基金项目（61562051）、云南省应用基础研究计划重点项目（2014fa029）资助研究，主要在于探索cps等实时嵌入式控制系统时序建模方法在胶黏剂仓库用实时嵌入式甲醛监测处理及室温实时监控装置上的应用与推广，解决实时监控仓库的温度及甲醛浓度方面离散逻辑控制与连续时间行为的关联转换难题，为甲醛监测处理及室温实时控制计算进程逻辑时间与物理进程物理时间的一致性提供理论依据。在此理论方法支撑下，此胶黏剂仓库用实时嵌入式甲醛监测处理及室温实时监控装置结构简单，能够防止人体受到有害气体的侵害，避免胶黏剂仓库发生爆炸事件，还能在一定程度减少大气污染。

技术实现要素：

本发明提供了一种胶黏剂仓库用实时嵌入式甲醛监测处理及室温实时监控装置，通过实时监测胶黏剂仓库的温度及甲醛浓度，并通过wifi将数据传送到用户终端；若仓库的温度或甲醛浓度超过预设的阈值时，在用户终端会出现警告，同时做出降低甲醛浓度的响应，以避免胶黏剂仓库的温度过高引起的爆炸事件，以及防止不知情员工进入有胶黏剂泄漏的仓库，减少甲醛对工人的伤害。

本发明的技术方案是：一种胶黏剂仓库用实时嵌入式甲醛监测处理及室温实时监控装置，包括温度传感器1、信号放大电路ⅰ2、lcd3（liquidcrystaldisplay，简称液晶显示器）、单片机控制模块4、电压调节装置5、电源6、甲醛浓度传感器7、信号放大电路ⅱ8、继电器控制电路9、nrf24l01wifi模块10、引风装置ⅰ11、引风装置ⅱ12、控制室14、导风罩15、活性炭吸附板16、v型导风罩17、装置外壳18、吸附室19、导风管20、水槽21；

其中温度传感器1通过信号放大电路ⅰ2与单片机控制模块4相连；电源6与电压调节装置5相连再与单片机控制模块4相连；甲醛浓度传感器7通过信号放大电路ⅱ8与单片机控制模块4相连；lcd3和nrf24l01wifi模块10分别与单片机控制模块4相连；引风装置ⅰ11和引风装置ⅱ均与继电器控制电路9相连，并通过继电器控制电路9与单片机控制模块4相连；装置外壳18内部由活性炭吸附板16分隔成上下两部分，上部分为吸附室19，吸附室19内设有控制室14，温度传感器1与甲醛浓度传感器7均置于控制室14的上方；lcd3置于装置外壳18的前上方；单片机控制模块4与电压调节装置5均置于控制室14内；吸附室19上方还设有进风口13，吸附室19侧面通过引风装置ⅰ11连有导风罩15；v型导风罩17置于活性炭吸附板16的下方，并与引风装置ⅱ12相连；导风管20的一端与引风装置ⅱ12相连，另一端通入室外的水槽21中。

所述单片机控制模块4包括单片机u1、电阻r1、r2、r3、r4，电容c1、c2、c3、c4、c5，晶振y1、y2，按键key1、备用电池vbat，发光二极管d0，boot电路；

其中温度传感器1通过信号放大电路ⅰ2与单片机u1的10脚相连；lcd3的1脚和20脚接地，2脚、15脚和19脚均接5v，4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14脚分别与单片机u1的51、52、53、33、34、35、36、37、38、39、40脚相连；甲醛浓度传感器7通过信号放大电路ⅱ8与单片机u1的9脚相连；nrf24l01wifi模块10的1、2、3、4、5、6脚分别与单片机u1的14、20、21、22、23、24脚相连；引风装置ⅰ11和引风装置ⅱ均与继电器控制电路9相连，并通过继电器控制电路9接到单片机u1的29脚；

其中r1向上与3.3v相连，向下通过c1接地，同时从r1与c1之间引线接到单片机u1的7脚；按键key1并联在c1上；备用电池vbat的负极与c1的接地端相连，正极与d0的阳极相连；d0的阴极与单片机u1的1脚相连；晶振y1的一端接单片机u1的3脚，另一端接单片机u1的4脚，c2与c3先串联再并联在y1上，从c2和c3直接引线接地；r2的一端与单片机u1的5脚相连，另一端与单片机u1的7脚相连；晶振y2与r2并联；c4、c5先串联再与y2并联，从c4和c5之间引线接地；

其中的boot电路包括电阻r3、r4，2×3的排针；排针的1脚、2脚连到vcc3.3v；排针的3脚通过r3接到单片机u1的60脚；排针的4脚通过r4接到单片机u1的28脚；排针的5脚、6脚均接地。

所述信号放大电路ⅰ（2）包括ad620芯片、运放op1、op2、电阻r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14以及滑动变阻器r15，电容c7、c10；其中r5的一端与ad620芯片的7脚相连，另一端接ad620芯片的2脚，同时ad620芯片的7脚接+3.3v；r9的一端与ad620芯片的2脚相连，另一端与ad620芯片的4脚相连，同时ad620芯片的4脚接-3.3v；ad620芯片的1脚和8脚分别与r6的一端相连；；ad620芯片的5脚接地；；ad620芯片的2脚和3脚分别与传感器的输出端相连；ad620芯片的6脚与r8的一端相连，r8的另一端向下通过c7接地，向右通过c6与op2的3脚相连，向上通过r7与op2的6脚相连；op2的4脚接地；op2的7脚接+3.3v；op2的2脚向下通过r12接地，向右通过r11与op2的6脚相连；op2的6脚与op1的3脚相连；op1的2脚与滑动变阻器r15的3脚相连；op1的7脚向上接+3.3v，向左与滑动变阻器r15的2脚相连，同时滑动变阻器r15的1脚与op1的6脚相连；op1的6脚向上与r14的一端相连，r14的另一端通过r13与+3.3v相连；在r13和r14之间引线出来，作为该放大电路的输出uo，并与单片机u1相连。信号放大电路ⅱ（8）与信号放大电路ⅰ（2）是一致的。

其中，单片机u1的型号可以为stm32f103r8t6。

本发明的工作原理是：首先预设定温度传感器和甲醛浓度传感器的阈值，将电源6接通，并通过电压调节装置5对信号放大电路ⅰ2，lcd3，单片机控制模块4，信号放大电路ⅱ8，nrf24l01wifi模块10，引风装置ⅰ11，引风装置ⅱ12进行供电。温度传感器1不断的采集信号，并将该信号传入信号放大电路ⅰ2中，将信号放大并通过单片机u1的9脚传入单片机u1中，在单片机u1中将该传感器采集的模拟信号通过数模转换器转换为数字信号，最终由单片机u1处理，并将数据通过nrf24l01wifi模块10实时传送到用户终端。同时判断温度是否超过预设定的阈值，若检测到室内的温度超过预设定的阈值，则在用户终端上发出警告提示。甲醛浓度传感器7亦不断的采集信号，并将该信号传入信号放大电路ⅱ8中，将信号放大并通过单片机u1的10脚传入单片机u1中，在单片机u1中将该传感器采集的模拟信号通过数模转换器转换为数字信号，最终由单片机u1处理，并将数据通过nrf24l01wifi模块10实时传送到用户终端。同时判断甲醛浓度是否超过预设定的阈值，若检测到甲醛浓度超过预设定的阈值，则在用户终端上发出警告提示，此时，单片机u1的29脚发出信号通过继电器电路9同时驱动引风装置ⅰ11和引风装置ⅱ12，进行引风。室内气体通过引风装置ⅰ11首先进入到装置的吸附室19，气体通过活性炭吸附板16，进行有害物质的第一遍过滤，接着气体随着引风装置ⅱ12的引风，由v型导风罩17进入导风管20，并通入室外的水槽21，完成第二遍有害物质的过滤，最终将气体排到空气中。

对于lcd3，从电源供电开始，单片机u1中的温度数据及甲醛浓度数据会通过单片机u1的33、34、35、36、37、38、39脚传入lcd3中进行实时显示。

本发明的有益效果是：装置结构简单，能够实时监控仓库的温度及甲醛浓度，能够防止人体受到有害气体的侵害，避免胶黏剂仓库发生爆炸事件，还能在一定程度减少大气污染。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的电路连接框图；

图3是本发明的单片机控制模块电路原理图；

图4是本发明的信号放大电路原理图；

图中各标号为：1-温度传感器，2-信号放大电路ⅰ，3-lcd，4-单片机控制模块，5-电压调节装置，6-电源，7-甲醛浓度传感器，8-信号放大电路ⅱ，9-继电器控制电路，10-nrf24l01wifi模块，11-引风装置ⅰ，12-引风装置ⅱ，13-进风口，14-控制室，15-导风罩，16-活性炭吸附板，17-v型导风罩，18-装置外壳，19-吸附室，20-导风管，21-水槽。

具体实施方式

实施例1：如图1-4所示，一种胶黏剂仓库用实时嵌入式甲醛监测处理及室温实时监控装置，包括温度传感器1、信号放大电路ⅰ2、lcd3、单片机控制模块4、电压调节装置5、电源6、甲醛浓度传感器7、信号放大电路ⅱ8、继电器控制电路9、nrf24l01wifi模块10、引风装置ⅰ11、引风装置ⅱ12、控制室14、导风罩15、活性炭吸附板16、v型导风罩17、装置外壳18、吸附室19、导风管20、水槽21；

其中温度传感器1通过信号放大电路ⅰ2与单片机控制模块4相连；电源6与电压调节装置5相连再与单片机控制模块4相连；甲醛浓度传感器7通过信号放大电路ⅱ8与单片机控制模块4相连；lcd3和nrf24l01wifi模块10分别与单片机控制模块4相连；引风装置ⅰ11和引风装置ⅱ均与继电器控制电路9相连，并通过继电器控制电路9与单片机控制模块4相连；装置外壳18内部由活性炭吸附板16分隔成上下两部分，上部分为吸附室19，吸附室19内设有控制室14，温度传感器1与甲醛浓度传感器7均置于控制室14的上方；lcd3置于装置外壳18的前上方；单片机控制模块4与电压调节装置5均置于控制室14内；吸附室19上方还设有进风口13，吸附室19侧面通过引风装置ⅰ11连有导风罩15；v型导风罩17置于活性炭吸附板16的下方，并与引风装置ⅱ12相连；导风管20的一端与引风装置ⅱ12相连，另一端通入室外的水槽21中。

实施例2：如图1-4所示，一种胶黏剂仓库用实时嵌入式甲醛监测处理及室温实时监控装置，包括温度传感器1、信号放大电路ⅰ2、lcd3、单片机控制模块4、电压调节装置5、电源6、甲醛浓度传感器7、信号放大电路ⅱ8、继电器控制电路9、nrf24l01wifi模块10、引风装置ⅰ11、引风装置ⅱ12、控制室14、导风罩15、活性炭吸附板16、v型导风罩17、装置外壳18、吸附室19、导风管20、水槽21；

其中温度传感器1通过信号放大电路ⅰ2与单片机控制模块4相连；电源6与电压调节装置5相连再与单片机控制模块4相连；甲醛浓度传感器7通过信号放大电路ⅱ8与单片机控制模块4相连；lcd3和nrf24l01wifi模块10分别与单片机控制模块4相连；引风装置ⅰ11和引风装置ⅱ均与继电器控制电路9相连，并通过继电器控制电路9与单片机控制模块4相连；装置外壳18内部由活性炭吸附板16分隔成上下两部分，上部分为吸附室19，吸附室19内设有控制室14，温度传感器1与甲醛浓度传感器7均置于控制室14的上方；lcd3置于装置外壳18的前上方；单片机控制模块4与电压调节装置5均置于控制室14内；吸附室19上方还设有进风口13，吸附室19侧面通过引风装置ⅰ11连有导风罩15；v型导风罩17置于活性炭吸附板16的下方，并与引风装置ⅱ12相连；导风管20的一端与引风装置ⅱ12相连，另一端通入室外的水槽21中。

所述单片机控制模块4包括单片机u1、电阻r1、r2、r3、r4，电容c1、c2、c3、c4、c5，晶振y1、y2，按键key1、备用电池vbat，发光二极管d0，boot电路；

其中温度传感器1通过信号放大电路ⅰ2与单片机u1的10脚相连；lcd3的1脚和20脚接地，2脚、15脚和19脚均接5v，4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14脚分别与单片机u1的51、52、53、33、34、35、36、37、38、39、40脚相连；甲醛浓度传感器7通过信号放大电路ⅱ8与单片机u1的9脚相连；nrf24l01wifi模块10的1、2、3、4、5、6脚分别与单片机u1的14、20、21、22、23、24脚相连；引风装置ⅰ11和引风装置ⅱ均与继电器控制电路9相连，并通过继电器控制电路9接到单片机u1的29脚；

其中r1向上与3.3v相连，向下通过c1接地，同时从r1与c1之间引线接到单片机u1的7脚；按键key1并联在c1上；备用电池vbat的负极与c1的接地端相连，正极与d0的阳极相连；d0的阴极与单片机u1的1脚相连；晶振y1的一端接单片机u1的3脚，另一端接单片机u1的4脚，c2与c3先串联再并联在y1上，从c2和c3直接引线接地；r2的一端与单片机u1的5脚相连，另一端与单片机u1的7脚相连；晶振y2与r2并联；c4、c5先串联再与y2并联，从c4和c5之间引线接地；

其中的boot电路包括电阻r3、r4，2×3的排针；排针的1脚、2脚连到vcc3.3v；排针的3脚通过r3接到单片机u1的60脚；排针的4脚通过r4接到单片机u1的28脚；排针的5脚、6脚均接地。

实施例3：如图1-4所示，一种胶黏剂仓库用实时嵌入式甲醛监测处理及室温实时监控装置，包括温度传感器1、信号放大电路ⅰ2、lcd3、单片机控制模块4、电压调节装置5、电源6、甲醛浓度传感器7、信号放大电路ⅱ8、继电器控制电路9、nrf24l01wifi模块10、引风装置ⅰ11、引风装置ⅱ12、控制室14、导风罩15、活性炭吸附板16、v型导风罩17、装置外壳18、吸附室19、导风管20、水槽21；

其中温度传感器1通过信号放大电路ⅰ2与单片机控制模块4相连；电源6与电压调节装置5相连再与单片机控制模块4相连；甲醛浓度传感器7通过信号放大电路ⅱ8与单片机控制模块4相连；lcd3和nrf24l01wifi模块10分别与单片机控制模块4相连；引风装置ⅰ11和引风装置ⅱ均与继电器控制电路9相连，并通过继电器控制电路9与单片机控制模块4相连；装置外壳18内部由活性炭吸附板16分隔成上下两部分，上部分为吸附室19，吸附室19内设有控制室14，温度传感器1与甲醛浓度传感器7均置于控制室14的上方；lcd3置于装置外壳18的前上方；单片机控制模块4与电压调节装置5均置于控制室14内；吸附室19上方还设有进风口13，吸附室19侧面通过引风装置ⅰ11连有导风罩15；v型导风罩17置于活性炭吸附板16的下方，并与引风装置ⅱ12相连；导风管20的一端与引风装置ⅱ12相连，另一端通入室外的水槽21中。

所述单片机控制模块4包括单片机u1、电阻r1、r2、r3、r4，电容c1、c2、c3、c4、c5，晶振y1、y2，按键key1、备用电池vbat，发光二极管d0，boot电路；

其中温度传感器1通过信号放大电路ⅰ2与单片机u1的10脚相连；lcd3的1脚和20脚接地，2脚、15脚和19脚均接5v，4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14脚分别与单片机u1的51、52、53、33、34、35、36、37、38、39、40脚相连；甲醛浓度传感器7通过信号放大电路ⅱ8与单片机u1的9脚相连；nrf24l01wifi模块10的1、2、3、4、5、6脚分别与单片机u1的14、20、21、22、23、24脚相连；引风装置ⅰ11和引风装置ⅱ均与继电器控制电路9相连，并通过继电器控制电路9接到单片机u1的29脚；

其中r1向上与3.3v相连，向下通过c1接地，同时从r1与c1之间引线接到单片机u1的7脚；按键key1并联在c1上；备用电池vbat的负极与c1的接地端相连，正极与d0的阳极相连；d0的阴极与单片机u1的1脚相连；晶振y1的一端接单片机u1的3脚，另一端接单片机u1的4脚，c2与c3先串联再并联在y1上，从c2和c3直接引线接地；r2的一端与单片机u1的5脚相连，另一端与单片机u1的7脚相连；晶振y2与r2并联；c4、c5先串联再与y2并联，从c4和c5之间引线接地；

其中的boot电路包括电阻r3、r4，2×3的排针；排针的1脚、2脚连到vcc3.3v；排针的3脚通过r3接到单片机u1的60脚；排针的4脚通过r4接到单片机u1的28脚；排针的5脚、6脚均接地。

所述信号放大电路ⅰ2包括ad620芯片、运放op1、op2、电阻r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12、r13、r14以及滑动变阻器r15，电容c7、c10；其中r5的一端与ad620芯片的7脚相连，另一端接ad620芯片的2脚，同时ad620芯片的7脚接+3.3v；r9的一端与ad620芯片的2脚相连，另一端与ad620芯片的4脚相连，同时ad620芯片的4脚接-3.3v；ad620芯片的1脚和8脚分别与r6的一端相连；；ad620芯片的5脚接地；；ad620芯片的2脚和3脚分别与传感器的输出端相连；ad620芯片的6脚与r8的一端相连，r8的另一端向下通过c7接地，向右通过c6与op2的3脚相连，向上通过r7与op2的6脚相连；op2的4脚接地；op2的7脚接+3.3v；op2的2脚向下通过r12接地，向右通过r11与op2的6脚相连；op2的6脚与op1的3脚相连；op1的2脚与滑动变阻器r15的3脚相连；op1的7脚向上接+3.3v，向左与滑动变阻器r15的2脚相连，同时滑动变阻器r15的1脚与op1的6脚相连；op1的6脚向上与r14的一端相连，r14的另一端通过r13与+3.3v相连；在r13和r14之间引线出来，作为该放大电路的输出uo，并与单片机u1相连。信号放大电路ⅱ8与信号放大电路ⅰ2是一致的。

其中，单片机u1的型号可以为stm32f103r8t6。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。