一种基于NB-IoT的气体监控设备的制作方法

本实用新型涉及仓库环境监测领域，具体涉及一种基于nb-iot的气体监控设备。

背景技术：

目前，在封闭巷道、柴油发电场所、火电厂、煤化工厂等为减少原料在露天存储过程的耗损，都兴建封闭场所，原料与空气长期接触会发生氧化反应，由于封闭环境空气流动性差，伴随空气温湿度的变化，封闭场所中的原材料保存时间过长易与空气产生氧化反应，原材料失效变质；亦或由高温引发自燃产生一氧化碳、甲烷等易燃易爆有毒有害气体，发生安全事故，因此需要对环境进行实时监测，包括封闭环境的温湿度以及有害气体。因此，设计一种用于封闭场所中易燃易爆有毒有害气体的监控设备，对封闭场所环境中气体、温湿度进行有效监测并及时报警和控制，防止安全事故的发生，成为本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种用于封闭式工厂气体检测的基于nb-iot的气体监控设备，对封闭式工厂内部气体进行有效监测并及时报警处理，减少安全事故的发生。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种基于nb-iot的气体监控设备，用于封闭式工厂的气体检测，包括管理中心、nb-iot通信模块、采用nb-iot通信模块连接于管理中心的微处理器、传感器模块、警报模块、风机模块和用于给气体监控设备供电的电源模块；所述微处理器内设置有传感器模块中各传感器感应数据的安全阈值，微处理器经nb-iot通信模块实时抓取传感器模块中各传感器感应数据进行计算处理，且用于当传感器模块中任一传感器的感应数据超过安全阈值时发出报警信号和启动信号。

所述警报模块采用nb-iot通信模块连接于微处理器，用于接收微处理器发送的报警信号，并根据报警信号发出警报；所述风机模块采用nb-iot通信模块连接于微处理器，用于接收微处理器发送的启动信号，并根据启动信号启动风机模块；所述微处理器经nb-iot通信模块将传感器模块中各传感器实时感应数据和风机模块的运行状态发送至管理中心，管理中心实时监督封闭式工厂中安装的各传感器实时感应数据的变化和风机模块的运行状态；微处理器通过监测封闭式工厂内部的各有毒气体浓度，进而控制采取对应的安全措施，防止工厂内安全事故的发生。

进一步的，所述传感器模块采用扩展板连接于微处理器，包括间隔布置在封闭式工厂内不同位置的若干硫化物传感器、若干co传感器、若干ch4传感器和若干pm10传感器，所述硫化物传感器、co传感器、ch4传感器和pm10传感器分别采用nb-iot通信模块连接于微处理器；此外，传感器模块还包括用于实时获取封闭式工厂内部温度状态数据的温度传感器和用于调节封闭式工厂内部温度的温控模块；所述温控模块采用nb-iot通信模块连接于微处理器，温控模块为设置在封闭式工厂内部的若干液化气存储组件，液化气存储组件用于与封闭式工厂内部气体发生热交换，降低封闭式工厂内的的温度，防止高温下粉尘自然，发生火灾。

进一步的，所述风机模块包括排风单元和送风单元，所述排风单元和送风单元分别采用继电器电连接于微处理器；所述排风单元包括采用管道依次连接的第一吸风机、气体净化装置和排风机，所述第一吸风机和气体净化装置安装在封闭式工厂内，所述排风机安装在封闭式工厂墙壁上，排风机连通于外界大气环境；所述送风单元包括第二吸风机和静压箱，所述第二吸风机一端连通于外界大气环境，一端采用风管连接于静压箱，静压箱设置在封闭式工厂的顶部，且静压箱的条缝风口朝向封闭式工厂内部；风机模块实现封闭式工厂与外界大气环境的气体交换。

进一步的，所述传感器模块包括若干位置调节装置，位置调节装置设置在封闭式工厂内，且分别连接于传感器模块中各传感器，用于设置各传感器在封闭式工厂内的安装位置；适应于有毒气体物理性质不同其在空气中的悬浮高度不同。

进一步的，所述管理中心设置有led显示装置和存储单元，led显示装置用于显示传感器模块中各传感器的安装位置、传感器当前感应数据和风机模块的运行状态；所述存储单元用于存储微处理器发送的传感器模块中各传感器实时感应数据和风机模块的运行状态数据；便于管理中心对封闭式工厂的监管。

进一步的，所述管理中心还设置有手动操作模块，所述手动操作模块电连接于风机模块，包括用于启动和关闭风机模块的启动按钮、停止按钮和调速按钮，即人工操控风机模块实现封闭式工厂的换气操作。

进一步的，所述警报模块设置有音频单元，音频单元预设有对应于传感器模块不同类型传感器报警信号的报警音频，报警音频为语音提示或响铃提示；当微处理器计算监测到传感器模块中任一传感器的感应数据超过安全阈值时，发送报警信号至警报模块，警报模块接收报警信号后启动音频模块中与该传感器对应的报警音频；工作人员根据不同报警音频对应的安全措施，指导工作人员进行检修和组织工作人员撤退。

进一步的，所述微处理器为arm微处理器、fpga微处理器或dsp微处理器。

由以上技术方案可知，本实用新型的技术方案提供的基于nb-iot的工厂环境综合监控设备，获得了如下有益效果：

本实用新型公开的用于封闭式工厂气体检测的基于nb-iot的气体监控设备，包括管理中心、微处理器、nb-iot通信模块、传感器模块、警报模块、风机模块和用于给气体监控设备供电的电源模块；其中，传感器模块、警报模块和风机模块分别连接于微处理器，微处理器采用nb-iot通信模块连接于管理中心；微处理器经nb-iot通信模块实时抓取传感器模块中各传感器状态数据进行计算处理，当传感器模块中任一传感器的感应数据超过安全阈值时发出报警信号和启动信号，并将抓取的传感器状态数据通过nb-iot通讯模块传给管理中心；本实用新型通过传感器模块和风机模块的配合作用，当封闭式工厂内任一种有毒气体浓度超过安全阈值时，就可以进行吸气换气操作，实时保证封闭式工厂内气体环境处于安全监管范围内，防止封闭式工厂内发生安全事故。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型传感器模块的具体结构图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

基于现有技术中化工等领域经常采用封闭式工厂进行原材料的存储，封闭式工厂内气体环境在原材料存储过程中容易发生改变，如原材料在存储过程中可能会产生co、ch4和硫化气等有害易燃易爆的气体，导致工厂内气体环境质量差，容易发生安全事故；本实用新型旨在公开一种基于nb-iot的气体监控设备，实时监测封闭式工厂内有毒有害气体浓度处于安全阈值内，防止安全事故的发生。

下面结合附图所示的实施例，对本发明的基于nb-iot的气体监控设备作进一步具体介绍。

结合图1所示，一种基于nb-iot的气体监控设备，用于封闭式工厂的气体检测，包括管理中心、nb-iot通信模块、采用nb-iot通信模块连接于管理中心的微处理器、分别连接于微处理器的传感器模块、警报模块和风机模块，以及用于给气体监控设备供电的电源模块；所述微处理器经nb-iot通信模块实时抓取传感器模块中各传感器感应数据进行计算处理，且微处理器内设置有传感器模块中各传感器感应数据的安全阈值，当传感器模块中任一传感器的感应数据超过安全阈值时，微处理器控制启动风机模块对封闭式工厂进行换气操作，使得封闭式工厂内气体环境始终处于安全监管范围内，防止封闭式工厂内发生安全事故。

本实用新型中微处理器选用arm微处理器、fpga微处理器或dsp微处理器中的一种，nb-iot通讯模块为无线广域蜂窝通讯模块，在传输传感器状态及状态数据至微处理器和管理中心的过程不产生延迟，使得整体监控设备对工厂环境的监测效率高，有效提高工厂的安全系数。

结合图2所示，传感器模块采用扩展板连接于微处理器，包括间隔布置在封闭式工厂内不同位置的若干硫化物传感器、若干co传感器、若干ch4传感器和若干pm10传感器，所述硫化物传感器、co传感器、ch4传感器和pm10传感器分别采用nb-iot通信模块连接于微处理器；其中，所述硫化物传感器用于实时获取工厂环境中的硫化物含量状态数据，所述co传感器用于实时获取工厂环境中的co含量状态数据，所述ch4传感器用于实时获取工厂环境中的ch4含量状态数据，所述pm10传感器用于实时获取工厂环境中的可吸入粉尘含量状态数据；微处理器还可以采用扩展板连接其他的监测结构，提升气体监控设备的功能，如连接烟雾报警器等功能模块。其中，硫化物传感器和co传感器直接选用bwgaxt-s有毒气体传感器，ch4传感器选用gjc4甲烷传感器，pm10传感器选用gct-pm10传感器。

微处理器经nb-iot通信模块实时抓取传感器模块中各传感器感应数据进行计算处理，当计算到传感器模块中任一传感器的感应数据超过安全阈值时分别发出报警信号和启动信号，报警信号发送至警报模块，启动信号发送至风机模块；警报模块和风机模块均采用nb-iot通信模块连接于微处理器，警报模块接收微处理器发送的报警信号并根据报警信号发出警报，提醒工作人员检修处理；风机模块接收微处理器发送的启动信号并根据启动信号启动风机模块，进行密封式工厂的换气操作。

结合具体实施例，风机模块接收微处理器的启动信号开启第一吸风机和第二吸风机开始运行；风机模块包括排风单元和送风单元，所述排风单元和送风单元分别采用继电器电连接于微处理器；所述排风单元包括采用管道依次连接的第一吸风机、气体净化装置和排风机，所述第一吸风机和气体净化装置安装在封闭式工厂内，所述排风机安装在封闭式工厂墙壁上，排风机连通于外界大气环境，用于将封闭式工厂内的有毒有害气体经净化处理后再排放至外界大气；所述送风单元包括第二吸风机和静压箱，所述第二吸风机一端连通于外界大气环境，一端采用风管连接于静压箱，静压箱设置在封闭式工厂的顶部，且静压箱的条缝风口朝向封闭式工厂内部，将外界大气洁净的空气补充到封闭式工厂内，保证封闭式工厂内各有毒及易爆气体的浓度始终处于安全阈值内。

所述警报模块内部设置有音频单元，音频单元预设有对应于传感器模块不同类型传感器报警信号的报警音频，可以是语音提示或响铃提示；警报模块接收到微处理器的报警信号后启动音频模块中与该传感器对应的报警音频，向工作人员发出警示。

一些实施例中，传感器模块还包括用于实时获取封闭式工厂内部温度状态数据的温度传感器和用于调节封闭式工厂内部温度的温控模块，温度传感器选用pt100；所述温控模块采用nb-iot通信模块连接于微处理器，温控模块为设置在封闭式工厂内部的若干液化气存储组件，液化气存储组件用于与封闭式工厂内部气体发生热交换；液化气可以为液氮、液空和液态二氧化碳等常见液化气，高温条件下，汽化吸热，有效降低封闭式工厂内的温度，减少高温造成的工厂内原材料自燃等安全事故。

结合附图所示的实施例，所述传感器模块包括若干位置调节装置，位置调节装置设置在封闭式工厂内，且分别连接于传感器模块中各传感器，用于设置各传感器在封闭式工厂内的安装位置；某些实施例中，也直接将各传感器安装在封闭式工厂周圈的墙壁的不同高度上，原理在于各有毒易爆气体其物理性质中密度不同，在空气中悬浮分层的区域不同，密度较空气轻悬浮在空气中上方位置，密度较空气中沉在空气中靠近底部位置，各传感器的安装位置不同，测得的气体浓度各不相同。具体实施过程中，位置调节装置选用可自由调节高度的伸缩装置，如伸缩杆等。

进一步结合图1所示，所述管理中心设置有led显示装置、存储单元和手动操作模块，led显示装置用于显示传感器模块中各传感器的安装位置、传感器当前感应数据和风机模块的运行状态，管理中心经nb-iot通信模块实时接收微处理器发生的各传感器的感应数据，读入并更新当前各传感器的状态数据和风机模块的运行状态；所述存储单元用于存储微处理器发送的传感器模块中各传感器实时感应数据和风机模块的运行状态数据；所述手动操作模块电连接于风机模块，包括用于启动和关闭风机模块的启动按钮、停止按钮和调速按钮；即管理中心在传感器为报警时也可以手动开启和停止风机模块，并通过调节风机模块中第一吸风机和第二吸风机的转速，调节封闭式工厂内的换气速度，实时保证封闭式工厂内气体环境处于安全监管范围内，防止封闭式工厂内发生安全事故。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。