環境傳感器、具有傳感器的顆粒物計數系統及其操作方法

2023-06-07 15:47:46

專利名稱：環境傳感器、具有傳感器的顆粒物計數系統及其操作方法
環境傳感器、具有傳感器的顆粒物計數系統及其操作方法相關申請的交叉引用本申請要求2007年9月4日提交的美國第11/849,421號專利申請的優先權，其 全部內容通過引用併入本文。
背景技術：
本發明涉及環境傳感器，如用來檢測空氣或液體環境中顆粒物的顆粒物計數器。 本發明還涉及具有環境傳感器的顆粒物計數系統，操作顆粒物計數系統的方法，以及操作 環境傳感器的方法。在一些其它應用中，如果出現汙染的情況，顆粒物檢測能夠監控與期望目標不適 應的物質的產生，甚至能夠進行原子級別的監控。例如，製藥廠商需要無菌環境來避免活的 有機體與被製造或包裝的產品接觸。而且，製藥廠商監控特定區域來保證符合潔淨標準。其它通常需要在環境中採用顆粒物計數系統的工業應用是半導體製造業。半導體 製造廠商監控其工藝流體、氣體和環境的潔淨程度來識別並消除汙染源。其它工業部門可 使用顆粒物計數系統來檢測和控制影響產品性能和質量的汙染。例如，自動化產品、可攜式 設備、微機械結構以及光學組件的製造廠商可在其一些製造過程中使用顆粒物計數系統。因此，需要一種在其它事件中，能夠執行可靠的顆粒物計數並允許獲取和發布與 顆粒物計數相關的信息的環境傳感器。還需要集成這種環境傳感器的顆粒物計數系統。

發明內容
在一種實施方式中，本發明提供了一種從環境傳感器到遠程數據採集系統對顆粒 物計數信息進行通信的方法。所述方法包括產生來自於空間、通過所述環境傳感器的流體 流；檢測流體中的顆粒物；在第一時間間隔內確定與檢測到的顆粒物的數量有關的第一顆 粒物計數；在第二時間間隔內確定與檢測到的顆粒物的數量有關的第二顆粒物計數；基於 所述第一顆粒物計數和所述第二顆粒物計數確定總顆粒物計數；以及將所述總顆粒物計數 從所述環境傳感器到所述遠程數據採集系統進行通信。所述通信動作包括對來自於所述環 境傳感器的所述總顆粒物計數進行無線通信。在另外一種實施方式中，本發明提供一種顆粒物計數系統。該顆粒物計數系統包 括遠程數據採集系統；以及環境傳感器，放置在空間內。所述環境傳感器包括入口和出 口，從而使流體流從所述入口流至所述出口，顆粒物檢測部分，用於檢測流體中的顆粒物， 以及控制器，連接至所述顆粒物檢測部分。所述控制器被配置為在多個時間間隔內分別確 定具有預定特性的顆粒物的多個計數，所述控制器還被配置為存儲在一個時間間隔內檢測 到的多個計數中的至少一個，並且所述控制器還被配置為通過將滾動計數技術用於所述多 個計數而連續更新總計數。所述環境傳感器還包括通信層，連接到所述控制器，以將計數通 信至所述遠程數據採集系統。所述通信層包括天線，以用於對計數進行無線通信。在另外一種實施方式中，本發明提供一種環境傳感器，適於放置在空間內。所述環 境傳感器包括入口和出口，使得流體流從所述入口移動至所述出口 ；顆粒物檢測部分，用
5於檢測流體中的顆粒物；控制器，連接到所述顆粒物檢測部分。所述控制器被配置為確定多 個顆粒物計數，每個顆粒物計數均表示在相應時間間隔內檢測到的顆粒物數目，並且所述 控制器被配置為確定代表在多個時間間隔內檢測到的顆粒物的總顆粒物計數。所述環境傳 感器還包括無線通信層，連接到所述控制器，以將所述總顆粒物計數和所述多個顆粒物計 數中的至少一個無線傳輸。 本發明的其它方面將由於具體實施方式
和


而變得更加明了。

圖1是顆粒物計數系統的示意圖。
圖2是第二顆粒物計數系統的示意圖。
圖3是顆粒物計數器的示意圖。
圖4是圖3中示出的顆粒物計數器的局部示意圖。
圖5是圖4中示出的控制器的可選結構額示意圖。
圖6是圖4中示出的通信層的可選結構示意圖。
圖7是數據採集系統的示意圖。
圖8是網頁形式的信息顯示。
圖9是狀態寄存器的示意圖。
圖10是示出了多個存儲地址的表格。
具體實施例方式在詳細說明本發明的任何實施方式之前，應該理解，本發明不限於在後續說明中 提出的或者在附圖中示出的結構和部件的排列細節。本發明能夠採用其它實施方式並且能 夠以各種不同的方式實施或者執行。而且，應該理解，本文使用的短語和術語是用於說明的 目的而不應該被認為是一種限制。本文使用的「包括」、「包含」或者「具有」及其變體表示 包含後面列出的條目、其等同物以及附屬項。儘管在本文採用方向標記如上、下、向下、向上、向後、底、前、後等來說明附圖，但 這些標記都是針對附圖(在正常觀察時)的。這些方向並不意味著對本發明任何形式的限 制和文字約束。另外，本文使用的術語「第一」、「第二」和「第三」是為了說明的目的而不是 為了表明或者暗示相對重要性或者相對意義。另外，應該理解，本發明的實施方式包括硬體、軟體和電子元器件或模塊，為了方 便論述，這些實施方式被示出和說明為似乎這些部件的大部分僅僅實現為硬體。然而，本領 域的普通技術人員在閱讀了具體實施方式
後應該認識到，至少在一種實施方式中，基於本 發明各方面的電子產品可以實現為軟體形式。這樣，應該注意到，基於設備的多個硬體和軟 件，以及多種不同結構的部件可以被用來實現本發明。而且，如後續章節中所描述的，在附 圖中說明的機械結構是為了示例性地示出本發明的實施方式，這些機械結構也可以採用其 它可替代的機械結構。圖1是採用無線接入點拓撲結構的顆粒物計數系統10的示意圖。顆粒物計數系 統10包括環境傳感器15，無線接入點(WAP) 20，以及通過網絡30連接到WAP20的數據採集 系統(DAS)25。可以預想到，環境傳感器15，WAP20等的數量可根據所示結構的不同而不同。
在示出的結構中，環境傳感器15與WAP20通過無線協議(如標準無線協議)進 行無線通信，以發送或者接收信息。WAP20通過「有線」連接被連接到網絡30。在一種結構 中，WAP20可包括NETGEARWGR614無線路由器。使用術語「有線」是為了定義一種連接方式 如USB電纜、DSL電纜、乙太網線以及其它。類似地，網絡30是為了廣義地表示是網際網路連 接或者是內網或者內部網連接。還應該預想到，網絡30可包括無線連接器。除了圖1中具 體示出的DAS25，顆粒物計數系統10還可以包括其它連接到網絡30的其他元件，如計算機 35。圖2是配置為ad-hoc拓撲結構的顆粒物計數系統40的示意圖。更具體地，顆粒 物計數系統40包括無線連接到DAS25並可以可選地連接到網絡30的一個或多個環境傳感 器15 (在圖2中僅示出了一個環境傳感器15)。在顆粒物計數系統40包含多於一個環境傳 感器15的結構中，每個環境傳感器15包括由DAS25識別的地址。每個環境傳感器15具有 唯一地址，其允許DAS25接收、存儲並對來自於可位於獨立且遠程環境中的各個環境傳感 器15的信息進行通信。如本文所使用的，術語「信息」應該被廣義地理解為包含信號(如 模擬信號、數位訊號等)、狀態、數據(如打包數據、非打包數據等)等，並用來提供知識、數 值、事件、事實、測量、輸出以及類似內容。參考圖1和2，顆粒物計數系統10和40被設置為對從環境傳感器15到DAS25進 行通信，從而交換關於環境傳感器15所在空間的信息，也被定義為環境區(如「乾淨」區)。 顆粒物計數系統10和40的一個不同點是，在顆粒物計數系統10中，DAS25可以通過網絡 30遠程訪問環境傳感器15，而在顆粒物計數系統40中，DAS25直接通過無線連接來訪問環 境傳感器15。然而，應該理解，在圖1和2中示出的拓撲和/或配置是用於示例性說明的目 的，並且其它配置的顆粒物計數系統也在本發明的所要求的方面之內。例如，應該預想到， 傳感器15可以通過有線方式與WAP20或者DAS25進行通信。圖3是一種示例性環境傳感器的示意圖。更具體地，圖3中示出的環境傳感器是 配置為檢測預定尺寸範圍內顆粒物的顆粒物計數器50。顆粒物計數器50是通過光散射檢 測原理進行操作的懸浮顆粒物計數器。然而，另外也可以採用其它懸浮顆粒物計數器(如 通過光遮擋原理進行操作的顆粒物計數器)以及它們中間的液體顆粒物計數器。顆粒物計 數器50包括流體運動部分55和控制部分60。流體運動部分55包括流體(如空氣)入口 65、顆粒物檢測部分70、真空源75、過濾器80以及流體出口 85。在圖3所示的結構中，氣流是由真空源75(如空氣泵或者風箱)產生的。如下文 更具體地描述，按照箭頭90所示，氣流通過入口 65進入顆粒物計數器50中並穿過對空氣 中顆粒物進行檢測的顆粒物檢測部分70。然後，氣流穿過過濾器80並通過出口 85流出。 在圖3中，示出的真空源75作為流動路徑的一部分。然而，顆粒物計數器50的其它結構包 括不直接處於流動路徑中的真空源，或者可選地，顆粒物計數器50可包括外部真空源。類 似地，圖3示出了一種位於出口 85附近的過濾器80。然而，顆粒物計數器50的其它結構可 以包括不同數目(包括0個)的過濾器，並且過濾器的位置也可不同。在又一種結構中，流 體運動部分75可包括管或軟管，其一端連接到出口 65，使得真空源(內部的或者外部的) 產生來自於管的另一端且穿過上述顆粒物計數器50的氣流。顆粒物計數器50的控制部分60包括可操作為控制並操作顆粒物計數器50的控 制器100。控制部分60還包括電源105、流量傳感器110、光源115 (如雷射束髮生器)、光
7探測器120、通信層125、顯示系統130以及輸入/輸出層135。在顆粒物計數器50的操作 過程中，流量傳感器110可操作為產生表示通過顆粒物計數器50流動的空氣量的信號。流 量傳感器110產生的信號允許控制器100操作真空源75，以保持通過顆粒物計數器50的流 量恆定。例如，控制器100可以操作真空源75來保持恆定流速為1立方英尺每分鐘(ft3/ min)，其基本上等於28. 3升每分鐘(lt/min)。然而，真空源75能夠基於期望參數或者顆粒 物計數器50的特定用途產生其它流速。在其它結構中，環境傳感器50可包括沒有連接到 控制部分60的外部真空源，使得外部真空源相對於控制部分被獨立地控制，從而產生通過 顆粒物計數器50的流體流。仍然參考圖3，顯示系統130包括多重光顯示器，以表明顆粒物計數器50的狀態。 更具體地，顯示系統130包括與電源、報警系統、顆粒物計數間隔、光源以及流動狀態相關 的「開/關」型顯示器。例如，顯示系統130可以表示顆粒物計數器是打開還是關閉狀態， 是否檢測到與空氣流或者光源115相關的故障，計數器50是否正在檢測顆粒物，光源115 是否正在運行，以及流速是否維持恆定。顆粒物計數器50的其它結構可包括具有不同數目 和光線組合的顯示系統130，或者可選地為不同的顯示器件(如IXD屏幕)。儘管沒有經過 特別說明，I/O層135示出了可選的輸入/輸出連接、顯示器、和/或開關，以允許用戶對顆 粒物計數器50進行控制和/或交互。在顆粒物計數器50的操作過程中，通過光線散射對顆粒物進行檢測。更具體地， 光源115在顆粒物計數器50的顆粒物檢測部分70的內部產生雷射束140。如箭頭145所 示，顆粒物流過顆粒物檢測部分70並流過雷射束140。橫穿顆粒物監測部分70的顆粒物導 致光線散射(用150表示)，這由光學檢測器120檢測。光學檢測器120檢測到光線散射 150而產生電壓脈衝，並將電壓脈衝發送給控制器100。控制器100可操作為基於光學檢測 器120產生的電壓脈衝來確定與顆粒物相關的信息(如顆粒物尺寸、速度、成份)。由控制 器100確定的信息可被存儲在存儲器中並且/或者由例如顆粒物計數器50的通信層125 發送給DAS25。圖4是控制部分60的示意圖，它特別涉及顆粒物的檢測以及關於檢測到的顆粒物 信息的處理和傳送。因此，圖4更詳細地示出了光學檢測器120、控制器100和通信層125。 為了便於圖示說明，還示出了連接到控制器100的真空源75，電源105，流量傳感器110，光 源115，顯示系統130和I/O層135。光學檢測器120包括圖像檢測器和光學器件155以檢 測散射光150，還包括放大器160，從而在檢測到散射光150後產生電壓脈衝。控制器100包 括附加放大器165、處理器170以及存儲器175。處理器170包括模數轉換器(A/D) 180和 脈衝高度分析器或者電壓比較器185。處理器170可以是微處理器、數位訊號處理器、微控 制器或者是可以執行指令的類似設備的形式。當然，A/D轉換器180和/或電壓比較器185 與處理器170可以是獨立的，存儲器175可以與處理器中170相結合。接收由光學檢測器120產生的電壓脈衝，以用於由放大器(或多個放大器)165和 處理器170在控制器100處理。更具體地，放大器(或多個放大器)165可對電壓脈衝進行 放大和過濾，並且A/D 180可將脈衝電壓轉化為用於由電壓比較器185分析的數位訊號。 電壓比較器185通過將數位訊號與預定值或者電壓閾值進行比較而對數位訊號進行分析。 基於該比較，處理器170可確定是否電壓脈衝大於電壓閾值，例如，並將該信息存儲在存儲 器175中。當控制器100接收到由光學檢測器120產生的脈衝，具有預定特徵(如顆粒物尺寸)的顆粒物計數可被存儲在存儲器175中。圖5是作為圖4中示出的控制器100的替換結構的控制器100A的示意圖。控制 器100A包括放大器(或多個放大器)165和存儲器175。控制器100A還包括具有電壓比較 器185A的處理器170A，電壓比較器185A對光學檢測器120 (在圖5中沒有示出)產生的模 擬電壓脈衝進行比較。因此，控制器100A基於模擬信號分析並且確定顆粒物尺寸信息，而 控制器100基於數位訊號分析並且確定顆粒物尺寸信息。在顆粒物計數器50的一種示例性結構中，兩個顆粒物計數被存儲在存儲器175 中。第一顆粒物計數是尺寸大於0.5微米的顆粒物的計數。第二顆粒物計數是尺寸大於5 微米的顆粒物的計數。在其他結構中，不同的顆粒物計數可被存儲在存儲器175中。通過 顆粒物計數器50的標定過程確定與每個顆粒物尺寸(如0. 5微米和5微米)相關的電壓 閾值。標定過程可包括產生已知尺寸(如0.5微米或者5微米)大小的顆粒物氣霧雲，並 且允許氣霧雲流過顆粒物計數器50。在標定過程中可使用DAS25來觀察顆粒物計數器50 檢測到的顆粒物尺寸，使得操作人員可以調整顆粒物計數器50直到產生正確的信息。儘管 可對顆粒物計數器50進行標定，以檢測較寬範圍的顆粒物尺寸，但通常對顆粒物計數器50 進行標定，以感應尺寸為0. 5微米和5微米的顆粒物，這是因為0. 5微米與潔淨區的特定潔 淨度相關，而5微米與細菌或者對於潔淨區有意義的相似要素的尺寸相關。再參考圖4，通信層125包括處理器190、存儲器195、調製器/解調器電路200以 及天線205。在顆粒物計數器50的一種示例性結構中，通信層125包括數字連接無線模塊， 以允許顆粒物計數器50和第二設備之間進行通信。更具體地，通信層125從控制器100接 收顆粒物尺寸信息，並如圖1所示，通信層125可操作為將該信息無線發送給WAP20，或者如 圖2所示直接發送給ad-hoc拓撲中的DAS25。在一些結構中，通信層125可包括存儲在存 儲器195中的網頁設計，通信層125可操作為將顆粒物計數信息和/或(顆粒物計數器50 的)狀態信息與網頁設計相結合，並傳送結合後的信息。通信層125還接收信息和/或指 令來操作顆粒物計數器50。例如，通信層125可接收來自於DAS25的顆粒物計數請求或者 接收來自於計算機(如圖1中示出的計算機)的狀態請求。圖6是作為圖4中示出的通信層125的替換結構的通信層125A的示意圖。通信 層125A包括處理器190和存儲器195。通信層125A還包括用來與另一個設備或者網絡進 行通信的接線器，如RJ-45接線器210。在另外一種結構中，顆粒物計數器50可包括與控制 器一體製造的通信層。然後，控制器將可操作為如關於控制器100和通信層125或125A的 描述那樣進行控制和通信。圖7是在圖1和2中示出的DAS25的示意圖。在示出的結構中，DAS25包括計算 機系統215，計算機系統215具有處理器220、通信層225、存儲器230、顯示系統235和I/O 層240。本文所述的計算機系統215是與顆粒物計數器50相關的計算機系統。然而，計算 機系統215可以與其他設備(如圖7中示出的傳感設備)進行通信。該傳感設備可包括溫 度傳感器245、溼度傳感器250以及壓力傳感器255。參考圖1，2和7，DAS25配置為與環境傳感器15進行通信，從而發送如控制命令 或者數據請求等信息，並接收如顆粒物計數和環境傳感器15的狀態等信息。在示出的結構 中，DAS25包括被標識為驅動260的一組指令，驅動260被專門設計為對環境傳感器15進 行操作。例如，驅動260可獲取由顆粒物計數器50採集的數據，並且可選地獲取來自於其
9它傳感器的數據，如溫度傳感器245、溼度傳感器250和壓力傳感器255，並且可將數據發送 到資料庫用於存儲。驅動260還可將數據傳輸到其能夠被取回以用於進一步處理的存儲單 元。對DAS25的數據的處理可包括將數據與預設的閾值進行比較，並以對於用戶來說很顯 著的方式將數據通過顯示系統235進行顯示。驅動260還可包括用於操作顆粒物計數器50 的特定元件的指令。例如，驅動260可單獨地操作並監控真空源75、光源115和顯示系統 130。在圖1和圖2中示出的結構中，顆粒物計數系統10、40可包括顆粒物計數器50， 其被標定為檢測尺寸大於0. 5微米的顆粒物。而且，具有驅動260的計算機系統215可被 配置為將與顆粒物計數相關的數據移動到顆粒物計數器50中的特定存儲地址，並從通信 層125取回與網頁信息結合的顆粒物計數相關的數據，並且用顯示系統235顯示所取回的 數據。圖8是由顯示系統235產生的示例性信息顯示265。信息顯示265顯示各種不同的 信息，可包括系統信息270、狀態信息275以及計數信息280。所示出的信息顯示265的形 式為由計算機系統215通過例如網絡30訪問的網頁。因為，顆粒物計數器50的通信層125 可包括網頁設計信息，所以當顆粒物計數器50和計算機系統215處於如圖2所示的ad-hoc 拓撲中時，顯示265可以採用如圖8所示的網頁形式。系統信息270是指顆粒物計數器50 和網絡連接的具體類型。狀態信息275是指顆粒物計數器50的狀態以及顆粒物計數器50 的具體元件的狀態，如光源115和真空源75。計數信息280是指顆粒物計數器50檢測到的 數據，如流速和顆粒物數目。圖9是存儲在存儲器175的某個存儲位置的狀態信息275的示意圖。更具體地，狀 態信息275示出在第一存儲地址285和第二存儲地址290中，其中，每個地址都是16位的 存儲地址。對於顯示狀態信息275的計算機系統215來說，驅動260僅需要取回存儲地址 285,290中的信息。計算機系統215將存儲地址285、290的特定位與顆粒物計數器50的相 應元件的狀態進行匹配，從而顯示狀態信息275 (如光源正處於開還是關)。圖10是包括多 個存儲器地址300的存儲器175的示意圖，存儲器地址300專用於不同類型的計數和與顆 粒物計數器50相關的信息(如狀態信息)。具體參考計數信息280，驅動260從顆粒物計數 器50的存儲器175的特定存儲地址(如存儲地址12和13)中取回計數信息280。計算機 系統215可操作為，在從存儲器175中的專用存儲地址取回計數後，顯示計數信息280 (如， 尺寸大於0. 5微米的顆粒物的數目)。因此，顆粒物的尺寸信息沒有由顆粒物計數器50產 生並發送。基於顆粒物計數器50的已知標定和存儲器175中取回計數信息280的專用地 址，顯示系統235可以顯示計數信息280和尺寸信息。類似地，可以從顆粒物計數器50的 存儲器175中的特定地址取回狀態信息275。結果是，改善了顆粒物計數器50和計算機系 統215之間的數據傳輸。具體參考顆粒物計數器50的操作，在其它參數中，標定顆粒物計數器50，以建立 要被檢測的顆粒物的尺寸和流速。如上所述，顆粒物計數器50可被標定為檢測兩種尺寸的 顆粒物(例如，尺寸大於0. 5微米的顆粒物和尺寸大於5微米的顆粒物)。還將顆粒物計 數器50標定為具有基本恆定的流速。例如，可將顆粒物計數器50標定為產生約為lft3/ min (大約28.31t/min)的流速。在其他結構中，可將顆粒物計數器50標定為產生不同的流 速，如251t/min、501t/min、751t/min和1001t/min。基於已標定的流速，就可以確定顆粒物 計數器50對潔淨區的整個容積進行採樣所需的時間。為了進行分析，建立預定的採樣量，
10從而使得顆粒物計數能夠被顯示為流量標準單位(如Im3或者Ift3)的函數。因此，對於標 定為產生Ift3Aiin流速的顆粒物計數器50來說，已確定，顆粒物計數器50可在約35. 3分 鍾內對Im3的採樣體積進行採樣，並且在大約1分鐘的時間內對Ift3的採樣體積進行採樣。在示出的結構中，顆粒物計數器50進一步被設置為，以多個時間間隔對採樣體積進行採樣。更具體地，顆粒物計數器50被配置為，在60個時間間隔內對採樣體積進行採 樣。因此，如果將採樣體積建立為lm3，那麼顆粒物計數器50可在大約35. 3/60分鐘內採樣 l/60m3。類似地，如果將採樣體積建立為1ft3，那麼顆粒物計數器50可在大約一秒內採樣 l/60ft3。基於顆粒物計數器50的應用實施和/或期望特徵，其它結構可包括顆粒物計數 器50被標定為以不同數目的時間間隔對整個採樣體積進行採樣。用時間間隔對採樣體積 進行採樣將允許顆粒物計數器50在存儲器175中存儲與部分計數相關的信息。例如，存儲 器175可包括用於部分計數信息(例如，一個時間間隔內的顆粒物數目，或者在整個採樣體 積完成採樣之前可由DAS25取回的總顆粒物計數，或者之前完成的採樣的顆粒物計數)的 專用存儲地址(如存儲地址300)。另外，採用時間間隔對採樣體積進行採樣將允許顆粒物 計數器50包括操作特性，所述操作特性被定義為滾動次數，強制計數，以及故障檢測/數據 恢復。滾動計數滾動計數特徵允許顆粒物計數器50為最近的採樣體積確定並存儲顆粒物計數。 更具體地，滾動計數特徵是通過顆粒物計數器50連續添加多個時間間隔的顆粒物計數而 執行的。如上所述，一旦六十個時間間隔已經過去，則在預定的存儲地址300處，整個採樣 體積的顆粒物計數是可用的。由於顆粒物計數器50對潔淨區進行連續採樣，所以顆粒物計 數器50利用最後一個時間間隔內獲得的顆粒物計數而丟棄由最早一個時間間隔獲得的顆 粒物計數，從而更新整個採樣體積的顆粒物計數。因此，存儲在與整個採樣體積顆粒物計數 相對應的存儲地址中的顆粒物計數是在最近的採樣體積過程中得到的計數。在所示出的結 構中，在圖10中標識為0和1的存儲地址300對應於整個採樣體積大於0. 5微米的顆粒物 的顆粒物計數。類似地，圖10中標識為2和3的存儲地址對應於整個採樣體積大於5微米 的顆粒物的顆粒物計數。強制計數強制計數特性允許DAS25使用顆粒物計數器50來測試故障條件下DAS的編程邏 輯的操作。強制數目特性還測試由故障條件所觸發的或者將從顆粒物計數器50獲得的顆 粒物數目與預定閾值進行比較所觸發的報警系統(沒有示出)。如圖10所示，由數字26到 51表示的存儲地址300對應於存儲在存儲器175中的強制計數信息。更具體地，DAS25的 驅動260包括命令顆粒物計數器從對強制計數信息專用的地址300中獲取信息的指令，以 及將信息拷貝(有時也稱為移動)到在顆粒物計數器50的操作過程中存儲實際的或檢測 到的信息的相應存儲地址300的指令。然後如果DAS25正取回實際檢測到的信息，則驅動 260從存儲器175中讀入信息。在一個實例中，如果用戶測試當採樣體積的顆粒物計數大於 預定閾值時報警的觸發情況，則驅動260命令顆粒物計數器從對應於強制計數信息的存儲 地址300中獲取計數，並且驅動260還命令顆粒物計數器將信息拷貝到在顆粒物計數器50 的操作過程中存儲顆粒物計數的存儲地址300中，並且驅動260將信息取回至DAS25。當 DAS25接收並處理強制計數信息而觸發了報警，測試被認為是成功的。如圖10所示，包括強制計數信息的每個存儲地址300均具有包括了在顆粒物計數器50的操作過程中存儲的信 息的相應存儲地址300。可選地，不同於DAS的輔助計算機或者控制器(如圖1示出的顆粒物計數系統10 的計算機35)，可裝配有可操作為控制顆粒物計數器並通過網絡與顆粒物計數器進行通信 的程序。在這種情況中，輔助計算機發送命令，以使得顆粒物計數器向測試狀態下的DAS發 送強制計數和狀態信息。在此情況中測試DAS變成，而無需測試程序在DAS本身中運行。故障檢測/數據恢復故障檢測特性允許顆粒物計數器50提供準確而及時的計數信息。更具體地，顆粒 物計數器50可檢測故障條件並可對故障條件做出反應，使得顆粒物計數信息不會被損壞。 顆粒物計數器50可檢測諸如光源115的失效和氣流的中斷的故障條件。在發生故障條件 的情況下，如圖9所示的對應於狀態信息275的存儲地址得到了更新。因此，顆粒物計數器 50丟棄了故障條件發生的時間間隔內獲得的計數信息。一旦狀態信息275表明故障條件不 存在時，那麼顆粒物計數器50用不再檢測到故障條件的時間間隔內檢測的計數更新總的 顆粒物計數。這個過程允許顆粒物計數器50為整個採樣體積的提供計數信息，而不必丟棄 在檢測到故障條件的情況下與該採樣體積相對應的所有計數。例如，如果採樣體積被確定 為1ft3，並且在六十個時間間隔中的一個內檢測到了故障條件，那麼顆粒物計數器50可在 大約61秒時間內提供整個採樣體積的顆粒物計數(比沒有檢測到故障條件的情況增加了 額外的一秒)。因此，丟棄在一個故障時間間隔內檢測到的計數信息而不用丟棄為整個採樣 體積確定的顆粒物計數。在以下的權利要求中提出了本發明的各種特徵和優點。
權利要求
一種從環境傳感器到遠程數據採集系統對顆粒物計數信息進行通信的方法，所述方法包括產生來自於空間、通過所述環境傳感器的流體流；檢測流體中的顆粒物；在第一時間間隔內確定與檢測到的顆粒物的數量有關的第一顆粒物計數；在第二時間間隔內確定與檢測到的顆粒物的數量有關的第二顆粒物計數；基於所述第一顆粒物計數和所述第二顆粒物計數確定總顆粒物計數；以及將所述總顆粒物計數從所述環境傳感器到所述遠程數據採集系統進行通信，所述通信動作包括對來自於所述環境傳感器的所述總顆粒物計數進行無線通信。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述環境傳感器包括真空源，並且產生所述流體流 的步驟包括用所述真空源產生真空。
3.如權利要求1所述的方法，其中檢測顆粒物的步驟包括 用光源產生光束，並且檢測由流過所述環境傳感器的至少一個顆粒物所導致的光束的散射。
4.如權利要求3所述的方法，其中檢測顆粒物的步驟還包括 基於對所述光束的散射的檢測產生信號，將所述信號與閾值進行比較，以及 確定是否所述信號與所述閾值具有關係。
5.如權利要求1所述的方法，其中確定第一顆粒物計數的步驟包括將所述第一時間間 隔內檢測到的顆粒物的特徵值與數值進行比較，並且當比較結果滿足關係時，增加所述第 一顆粒物計數。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述環境傳感器包括存儲器，其中所述方法還包括 在地址處將所述總計數存儲在所述存儲器中，其中確定第一顆粒物計數的步驟包括用所述 第一顆粒物計數更新所述地址處的所述總計數，並且用所述第二顆粒物計數更新所述地址 處的所述總計數。
7.如權利要求1所述的方法，還包括在第三時間間隔內確定與檢測到的顆粒物的數量 有關的第三顆粒物計數，並且其中確定總顆粒物計數的步驟還基於所述第三顆粒物計數。
8.如權利要求7所述的方法，其中確定總顆粒物計數的步驟包括 將所述第三顆粒物計數增加到所述總顆粒物計數中，並且從所述總顆粒物計數中減去所述第一顆粒物計數。
9.如權利要求1所述的方法，其中確定總顆粒物計數的步驟包括確定代表了在採樣 體積中顆粒物數量的計數，所述採樣體積在多個時間間隔流過所述環境傳感器。
10.如權利要求9所述的方法，還包括分別為多個時間間隔確定多個顆粒物計數，其中 確定多個顆粒物計數的步驟包括確定第一顆粒物計數以及確定第二顆粒物計數，並且其中 確定總顆粒物計數的步驟包括將在所述多個時間間隔的最後一個中由所述環境傳感器計 數得到的顆粒物數量增加到所述總顆粒物計數，並且確定總顆粒物計數的步驟還包括從所 述總顆粒物計數中減去在用於所述總顆粒物計數的最早時間間隔內由所述環境傳感器計 數得到的顆粒物的數量。
11.如權利要求1所述的方法，其中對所述總顆粒物計數進行無線通信的步驟還包括將所述總顆粒物計數與顯示信息相結合。
12.如權利要求1所述的方法，其中對所述總顆粒物計數進行無線通信的步驟包括將 與所述總顆粒物計數相關的信號發送到無線接入點，其中所述無線接入點通過網絡連接到 所述遠程數據採集系統。
13.如權利要求1所述的方法，其中所述環境傳感器包括存儲器，所述存儲器在存儲地 址具有所述總顆粒物計數，其中所述方法還包括所述數據採集系統顯示所述總顆粒物計 數和指示，基於所述計數存儲在所述環境傳感器中的存儲地址，所述指示對應於由所述環 境傳感器計數得到的顆粒物特性。
14.一種顆粒物計數系統，包括遠程數據採集系統；以及環境傳感器，放置在空間內，所述環境傳感器包括入口和出口，從而使流體流從所述入口流至所述出口，顆粒物檢測部分，用於檢測流體中的顆粒物，控制器，連接至所述顆粒物檢測部分，所述控制器被配置為在多個時間間隔內分別確 定具有預定特性的顆粒物的多個計數，所述控制器還被配置為存儲在一個時間間隔內檢測 到的多個計數中的至少一個，並且所述控制器還被配置為通過將滾動計數技術用於所述多 個計數而連續更新總計數，以及通信層，連接到所述控制器，以將計數通信至所述遠程數據採集系統，所述通信層包括 天線，以用於對計數進行無線通信。
15.如權利要求14所述的顆粒物計數系統，其中所述環境傳感器還包括能夠操作為在 所述入口和所述出口之間產生所述流體流的真空源。
16.如權利要求15所述的顆粒物計數系統，其中所述真空源置於所述環境傳感器內部 的空間內，並且被連接到所述控制器。
17.如權利要求14所述的顆粒物計數系統，其中所述控制器包括存儲器，以用於在第 一存儲地址存儲在一個時間間隔內檢測到的計數，並在第二存儲地址存儲總計數，其中所 述控制器還被配置為利用在所述一個時間間隔內檢測到的所述計數連續更新所述第一存 儲地址，並且其中所述控制器還被配置為利用所述總計數連續更新所述第二存儲地址。
18.如權利要求14所述的顆粒物計數系統，其中所述總計數對應於採樣體積中顆粒物 的數目，所述採樣體積是在多個時間間隔內流過所述環境傳感器。
19.如權利要求14所述的顆粒物計數系統，其中所述控制器包括在存儲地址具有所述 總計數的存儲器，並且其中所述控制器被配置為將表示採樣體積中顆粒物數目的顆粒物計 數存儲在所述存儲地址中，並利用表示採樣體積中顆粒物數目的顆粒物計數更新所述存儲 地址，所述採樣體積是在多個時間間隔內流過所述環境傳感器。
20.如權利要求14所述的顆粒物計數系統，其中所述通信層包括顯示信息，並且其中 所述通信層能夠操作為將所述總計數與所述顯示信息相結合，並對與所述 顯示信息結合的 所述總計數進行無線傳輸。
21.如權利要求20所述的顆粒物計數系統，其中所述控制器包括在存儲地址具有所 述總計數的存儲器，其中所述遠程數據採集系統顯示與所述顯示信息結合的 所述總計數， 並且其中與所述顯示信息結合的所述總計數包括所述總計數和指示，基於所述總計數存儲在所述環境傳感器中的存儲地址，所述指示對應於由所述環境傳感器計數得到的顆粒物特 性。
22.如權利要求14所述的顆粒物計數系統，還包括無線接入點，所述天線將計數通信 至所述無線接入點，並且所述無線接入點被配置為通過網絡將計數通信至所述遠程數據採 集系統。
23.—種環境傳感器，適於放置在空間內，所述環境傳感器包括入口和出口，使得流體流從所述入口移動至所述出口 ；顆粒物檢測部分，用於檢測流體中的顆粒物；控制器，連接到所述顆粒物檢測部分，所述控制器被配置為確定多個顆粒物計數，每個 顆粒物計數均表示在相應時間間隔內檢測到的顆粒物數目，並且所述控制器被配置為確定 代表在多個時間間隔內檢測到的顆粒物的總顆粒物計數；以及無線通信層，連接到所述控制器，以將所述總顆粒物計數和所述多個顆粒物計數中的 至少一個無線傳輸。
24.如權利要求23所述的環境傳感器，還包括真空源，其連接到所述控制器並能夠操 作為在所述入口和所述出口之間產生所述流體流。
25.如權利要求24所述的環境傳感器，還包括存儲器，用於在第一存儲地址存儲當前 顆粒物計數，並在第二存儲地址存儲所述總計數，其中，所述控制器被配置為利用所述多個 顆粒物計數中的當前計數更新所述當前顆粒物計數，並且所述控制器被配置為基於所述多 個顆粒物計數的滾動計數技術更新所述總計數。
26.如權利要求24所述的環境傳感器，其中所述通信層包括顯示信息，並且其中所述 通信層被配置為將所述多個顆粒物計數中的至少一個以及所述總顆粒物計數與所述顯示 信息相結合併無線傳輸。
27.如權利要求26所述的環境傳感器，其中所述控制器包括在存儲地址具有所述總顆 粒物計數的存儲器，其中所述遠程數據採集系統顯示與所述顯示信息結合的所述總顆粒物 計數，並且其中與所述顯示信息結合的所述總顆粒物計數包括所述總顆粒物計數和指示， 基於所述總顆粒物計數存儲在所述環境傳感器中的存儲地址，所述指示對應於由所述環境 傳感器計數得到的顆粒物特性。
全文摘要
一種環境傳感器，包括入口和出口，使得流體流從所述入口移動至所述出口；顆粒物檢測部分，用於檢測流體中的顆粒物；以及控制器，連接到所述顆粒物檢測部分。該環境傳感器可與數據採集系統(例如，通過無線接入點)進行通信，從而形成顆粒物計數系統。本發明還公開了操作環境傳感器的方法和操作顆粒物檢測系統的方法。
文檔編號G01N21/53GK101849176SQ200880114662
公開日2010年9月29日 申請日期2008年9月3日 優先權日2007年9月4日
發明者丹尼爾·愛德華·該隱, 喬·索莫薩, 大衛·L·錢德勒, 格倫·Y·科祖瑪 申請人:溫徹爾達因有限公司