一種氣體傳感器、監控系統及監控方法與流程
2023-05-14 05:14:31 5
本發明涉及工業監控領域，尤其涉及一種氣體傳感器、包括該氣體傳感器的監控系統及監控方法。
背景技術：
現有技術中的sf6氣體在線監測報警系統採用溫度、溼度傳感器和氣體傳感器採集環境數據，經過單片機補償運算及處理，實現了sf6氣體濃度、o2濃度、溫溼度等參數的實時在線監測，並將監測數據和報警信號接入變電站綜合自動化系統，真正實現了對sf6氣體和氧氣的在線監測。
sf6氣體在線監測報警系統的系統框架一般如圖1所示，前端顯示一般分為led顯示屏、語音報警器和紅外人體感應器，各個單元通過系統主機連接，信號由主機來控制。
但是圖1所示的在線監測報警系統中由於氣體傳感器和溫溼度傳感器為兩個傳感器，現場施工和布線難度增加，且傳感器必須與主機配套使用，無法單獨使用。
技術實現要素：
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種氣體傳感器、監控系統及監控方法，以解決現有技術中的問題。
作為本發明的第一個方面，提供一種氣體傳感器，其中，所述氣體傳感器包括：
傳感器模塊、報警模塊、輸出模塊、通信模塊、顯示模塊和控制模塊；
所述傳感器模塊與所述控制模塊連接，用於採集傳感器數據信息並將採集到的所述傳感器數據信息發送至所述控制模塊，其中，所述傳感器數據信息包括溫度、溼度、氧氣濃度和六氟化硫濃度；
所述報警模塊與所述控制模塊連接，用於在所述控制模塊檢測到所述傳感器數據信息達到報警門限時發出報警信號；
所述輸出模塊與所述控制模塊連接，用於在所述控制模塊的控制下輸出信號數據；
所述通信模塊與所述控制模塊連接，用於在所述控制模塊的控制下實現所述氣體傳感器與其他設備的通信連接；
所述顯示模塊與所述控制模塊連接，用於在所述控制模塊的控制下顯示所述傳感器數據信息；
所述控制模塊用於接收所述傳感器數據信息，對所述傳感器數據信息進行處理並將處理後的結果上傳至主機控制器，以及根據所述主機控制器的控制信號執行相應的控制功能。
優選地，所述傳感器模塊包括分別與所述控制模塊連接的溫溼度傳感器單元、氧氣傳感器單元和六氟化硫傳感器單元，所述溫溼度傳感器單元用於採集溫度和溼度，所述氧氣傳感器單元用於採集氧氣濃度，所述六氟化硫傳感器單元用於採集六氟化硫濃度。
優選地，所述氧氣傳感器單元包括氧氣補償子單元和與所述氧氣補償子單元連接的氧氣校準子單元，所述氧氣補償子單元用於對所述氧氣傳感器單元中採集子單元的衰減進行補償，所述校準子單元用於校準所述氧氣傳感器單元中採集子單元的採集精度；所述六氟化硫傳感器單元包括六氟化硫補償子單元和與所述六氟化硫子單元連接的六氟化硫校準子單元，所述六氟化硫補償子單元用於對所述六氟化硫子單元中採集子單元的衰減進行補償，所述六氟化硫校準子單元用於校準所述六氟化硫子單元中採集子單元的採集精度。
優選地，所述通信模塊包括有線通信模塊和無線通信模塊，其中所述有線通信模塊包括rs485通信模塊和乙太網通信模塊，所述無線通信模塊包括433m無線通信模塊、wifi通信模塊和gsm無線通信模塊。
優選地，所述報警模塊包括蜂鳴報警器。
優選地，所述顯示模塊包括液晶顯示屏。
優選地，所述輸出模塊包括多個無源觸點輸出接口。
作為本發明的第二個方面，提供一種監控系統，其中，所述監控系統包括報警顯示屏、聲光報警器、主機控制器、氣體傳感器和工業控制計算機，所述氣體傳感器包括前文所述的氣體傳感器，
所述氣體傳感器與所述主機控制器連接，用於將處理後的所述傳感器數據信息上傳至所述主機控制器，並根據所述主機控制器的控制信號執行相應的控制功能；
所述報警顯示器與所述主機控制器連接，用於在所述主機控制器的控制下顯示所述處理後的所述傳感器數據信息，並當所述主機控制器監測到所述傳感器數據信息達到報警門限時發出語音提示信息；
所述聲光報警器與所述主機控制器連接，用於當所述主機控制器監測到所述傳感器數據信息達到報警門限時進行聲光報警；
所述主機控制器與所述工業控制計算機連接，用於接收所述工業控制計算機的數據寫入；
所述工業控制計算機與所述氣體傳感器連接，用於顯示所述傳感器數據信息。
優選地，所述監控系統還包括手機app，所述手機app通過雲伺服器分別與所述氣體傳感器和所述主機控制器連接，用於顯示所述傳感器數據信息，並向所述主機控制器寫入數據信息。
作為本發明的第三個方面，提供一種監控方法，其中，所述監控方法包括：
氣體傳感器採集傳感器數據信息並將採集到的所述傳感器數據信息上傳至主機控制器，所述傳感器數據信息包括溫度、溼度、氧氣濃度和六氟化硫濃度；
所述主機控制器接收到所述傳感器數據信息後判斷所述傳感器數據信息是否達到報警門限；
當所述傳感器數據信息達到報警門限時，所述主機控制器控制報警顯示屏發出語音提示信息，控制聲光報警器發出聲光報警以及控制所述氣體傳感器的報警模塊發出報警信息。
本發明提供的氣體傳感器，能夠同時採集溫度、溼度、氧氣濃度和六氟化硫濃度，減少了傳感器的數量，解決了現有技術中由於氣體傳感器和溫溼度傳感器為兩個傳感器而帶來的現場施工和布線的難度，同時由於本發明提供的氣體傳感器具有通信模塊和輸出模塊，不但能夠與及其他設備組合使用，也可以單獨使用，能夠滿足用戶的不同場景的使用需求。另外，本發明提供的氣體傳感器由於還包括報警模塊，還能夠方便用戶查找報警點。
本發明提供的監控系統，用戶除了可以在工業控制計算機上查看傳感器數據信息或報警數據信息等內容，還可以通過手機app查看，這樣方便了用戶可以隨時隨地對監控系統的工作狀態進行查看，出現問題能夠及時解決。
本發明提供的監控方法採用的是把溫度測量、溼度測量、氧氣濃度測量和六氟化硫氣體濃度測量集成在氣體傳感器中，通過主機控制器控制，具體地，所述主機控制器可以為單片機，並使用液晶屏顯示實時測量數據，可選擇有線或者無線方式與主機控制器之間傳輸數據，帶有至少一路無源觸點輸出報警信號，帶蜂鳴器報警功能方便用戶確定報警點。另外，氧氣傳感器單元和六氟化硫傳感器單元還具備衰減補償和自校準功能，能夠提供監測精度以及延長氣體傳感器的使用壽命。
附圖說明
附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中：
圖1為現有技術中的在線監測報警系統示意圖；
圖2為本發明提供的氣體傳感器的結構示意圖；
圖3為本發明提供的氣體傳感器的第一種具體結構示意圖；
圖4為本發明提供的氣體傳感器的第二種具體結構示意圖；
圖5為本發明提供的監控系統的結構示意圖；
圖6為本發明提供的監控方法的流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
作為本發明的第一個方面，提供一種氣體傳感器，如圖2所示，其中，所述氣體傳感器10包括：
傳感器模塊110、報警模塊120、輸出模塊130、通信模塊140、顯示模塊150和控制模塊160；
所述傳感器模塊110與所述控制模塊160連接，用於採集傳感器數據信息並將採集到的所述傳感器數據信息發送至所述控制模塊160，其中，所述傳感器數據信息包括溫度、溼度、氧氣濃度和六氟化硫濃度；
所述報警模塊120與所述控制模塊160連接，用於在所述控制模塊160檢測到所述傳感器數據信息達到報警門限時發出報警信號；
所述輸出模塊130與所述控制模塊160連接，用於在所述控制模塊160的控制下輸出信號數據；
所述通信模塊140與所述控制模塊160連接，用於在所述控制模塊160的控制下實現所述氣體傳感器與其他設備的通信連接；
所述顯示模塊150與所述控制模塊160連接，用於在所述控制模塊160的控制下顯示所述傳感器數據信息；
所述控制模塊160用於接收所述傳感器數據信息，對所述傳感器數據信息進行處理並將處理後的結果上傳至主機控制器，以及根據所述主機控制器的控制信號執行相應的控制功能。
本發明提供的氣體傳感器，能夠同時採集溫度、溼度、氧氣濃度和六氟化硫濃度，減少了傳感器的數量，解決了現有技術中由於氣體傳感器和溫溼度傳感器為兩個傳感器而帶來的現場施工和布線的難度，同時由於本發明提供的氣體傳感器具有通信模塊和輸出模塊，不但能夠與及其他設備組合使用，也可以單獨使用，能夠滿足用戶的不同場景的使用需求。另外，本發明提供的氣體傳感器由於還包括報警模塊，還能夠方便用戶查找報警點。
作為所述氣體傳感器10的一種具體實施方式，如圖3所示，所述傳感器模塊110包括分別與所述控制模塊160連接的溫溼度傳感器單元111、氧氣傳感器單元112和六氟化硫傳感器單元113，所述溫溼度傳感器單元111用於採集溫度和溼度，所述氧氣傳感器單元112用於採集氧氣濃度，所述六氟化硫傳感器單元113用於採集六氟化硫濃度。
可以理解的是，由於所述傳感器模塊110集成了多種傳感器單元，所以通過所述氣體傳感器即可實現採集溫溼度、氧氣濃度和六氟化硫濃度，減少了傳感器的使用數量，且施工方便，布線簡單。
為了避免由於氧氣傳感器單元內部的電化學物質的衰減而造成的測量精度的下降的問題出現，具體地，所述氧氣傳感器單元包括氧氣補償子單元和與所述氧氣補償子單元連接的氧氣校準子單元，所述氧氣補償子單元用於對所述氧氣傳感器單元中採集子單元的衰減進行補償，所述校準子單元用於校準所述氧氣傳感器單元中採集子單元的採集精度；同樣，為了避免六氟化硫傳感器由於特殊環境導致光信號的衰減而造成的測量精度下降的問題出現，所述六氟化硫傳感器單元包括六氟化硫補償子單元和與所述六氟化硫子單元連接的六氟化硫校準子單元，所述六氟化硫補償子單元用於對所述六氟化硫子單元中採集子單元的衰減進行補償，所述六氟化硫校準子單元用於校準所述六氟化硫子單元中採集子單元的採集精度。
本發明提供的氣體傳感器通過在氧氣傳感器單元設置氧氣補償子單元和氧氣校準子單元，以及通過在六氟化硫傳感器單元中設置六氟化硫補償子單元和六氟化硫校準子單元使得氧氣傳感器和六氟化硫傳感器的測量精度提高，且由於具有補償衰減功能，還使得使用壽命延長。
為了方便氣體傳感器通過各種方式實現與其他設備的連接，作為所述通信模塊140的具體實施方式，所述通信模塊140包括有線通信模塊和無線通信模塊，其中所述有線通信模塊包括rs485通信模塊和乙太網通信模塊，所述無線通信模塊包括433m無線通信模塊、wifi通信模塊和gsm無線通信模塊。
為了方便用戶查找報警點，作為所述報警模塊120的一種具體地實施方式，所述報警模塊120包括蜂鳴報警器。
為了使得所述氣體傳感器採集的數據能夠進行顯示，所述顯示模塊150包括液晶顯示屏。
為了方便所述氣體傳感器與其他設備組合使用，所述輸出模塊130包括多個無源觸點輸出接口。所述氣體傳感器10通過無源觸點實現數據輸出，並傳輸至其他設備。
優選地，所述控制模塊160包括單片機，如圖4所示，為所述氣體傳感器的一種具體地結構示意圖。
本發明提供的氣體傳感器，通過將溫溼度傳感器單元、氧氣傳感器單元和六氟化硫傳感器單元集成，能夠實現同時採集溫度、溼度、氧氣濃度和六氟化硫濃度，減少了傳感器的數量，解決了現有技術中由於氣體傳感器和溫溼度傳感器為兩個傳感器而帶來的現場施工和布線的難度，同時由於本發明提供的氣體傳感器具有通信模塊和輸出模塊，不但能夠與及其他設備組合使用，也可以單獨使用，能夠滿足用戶的不同場景的使用需求。另外，本發明提供的氣體傳感器由於還包括報警模塊，還能夠方便用戶查找報警點。本發明提供的氣體傳感器通過在氧氣傳感器單元設置氧氣補償子單元和氧氣校準子單元，以及通過在六氟化硫傳感器單元中設置六氟化硫補償子單元和六氟化硫校準子單元使得氧氣傳感器和六氟化硫傳感器的測量精度提高，且由於具有補償衰減功能，還使得使用壽命延長。本發明提供的氣體傳感器還由於具有無線通信模塊和有線通信模塊，能夠滿足用戶的各種連接方式。
作為本發明的第二個方面，提供一種監控系統，如圖5所示，其中，所述監控系統1包括報警顯示屏20、聲光報警器30、主機控制器40、氣體傳感器10和工業控制計算機50，所述氣體傳感器10包括前文所述的氣體傳感器10，
所述氣體傳感器10與所述主機控制器40連接，用於將處理後的所述傳感器數據信息上傳至所述主機控制器40，並根據所述主機控制器40的控制信號執行相應的控制功能；
所述報警顯示器20與所述主機控制器40連接，用於在所述主機控制器40的控制下顯示所述處理後的所述傳感器數據信息，並當所述主機控制器40監測到所述傳感器數據信息達到報警門限時發出語音提示信息；
所述聲光報警器30與所述主機控制器40連接，用於當所述主機控制器40監測到所述傳感器數據信息達到報警門限時進行聲光報警；
所述主機控制器40與所述工業控制計算機50連接，用於接收所述工業控制計算機50的數據寫入；
所述工業控制計算機50與所述氣體傳感器10連接，用於顯示所述傳感器數據信息。
本發明提供的監控系統，由於採用前文所述的氣體傳感器，能夠實現溫度、溼度、氧氣濃度、六氟化硫濃度的一體式測量，減少傳感器的使用數量，方便用戶的布線，降低了用戶的施工難度。另外，本發明提供的監控系統除了氣體傳感器具有報警模塊之外，所述監控系統還具有報警顯示器和聲光報警器，因此，多種報警輸出方式能夠方便用戶確認報警點。
具體地，所述主機控制器40包括風機控制器。
另外，所述工業控制計算機50包括工業平板電腦。
為了方便用戶隨時查看採集到的傳感器數據信息，所述監控系統1還包括手機app，所述手機app通過雲伺服器分別與所述氣體傳感器和所述主機控制器連接，用於顯示所述傳感器數據信息，並向所述主機控制器寫入數據信息。
本發明提供的監控系統，用戶除了可以在工業控制計算機上查看傳感器數據信息或報警數據信息等內容，還可以通過手機app查看，這樣方便了用戶可以隨時隨地對監控系統的工作狀態進行查看，出現問題能夠及時解決。
作為本發明的第三個方面，提供一種監控方法，如圖6所示，其中，所述監控方法包括：
s610、氣體傳感器採集傳感器數據信息並將採集到的所述傳感器數據信息上傳至主機控制器，所述傳感器數據信息包括溫度、溼度、氧氣濃度和六氟化硫濃度；
s620、所述主機控制器接收到所述傳感器數據信息後判斷所述傳感器數據信息是否達到報警門限；
s630、當所述傳感器數據信息達到報警門限時，所述主機控制器控制報警顯示屏發出語音提示信息，控制聲光報警器發出聲光報警以及控制所述氣體傳感器的報警模塊發出報警信息。
本發明提供的監控方法採用的是把溫度測量、溼度測量、氧氣濃度測量和六氟化硫氣體濃度測量集成在氣體傳感器中，通過主機控制器控制，具體地，所述主機控制器可以為單片機，並使用液晶屏顯示實時測量數據，可選擇有線或者無線方式與主機控制器之間傳輸數據，帶有至少一路無源觸點輸出報警信號，帶蜂鳴器報警功能方便用戶確定報警點。另外，氧氣傳感器單元和六氟化硫傳感器單元還具備衰減補償和自校準功能，能夠提供監測精度以及延長氣體傳感器的使用壽命。
需要說明的是，本發明提供的監控方法，當監測到所述傳感器數據信息達到報警門限時，所述主機控制器會產生報警信號，此處所述傳感器數據信息達到報警門限包括兩種情況，一種是所述傳感器數據信息達到閾值，所述主機控制器會產生報警信號；另一種則是所述傳感器數據信息雖然沒有達到閾值，但是所述傳感器數據信息長期保持在閥值的60%附近，例如六氟化硫氣體的報警閥值是1000ppm，採集到的六氟化硫數據長期維持在600ppm左右，所述主機控制器會認為這種情況也是異常狀態，同樣會產生報警信號。
關於本發明提供的監控方法的具體工作流程可以參考前文的氣體傳感器以及監控系統的描述，此處不再贅述。
本發明提供的監控方法採用的是通過氣體傳感器、報警顯示屏、聲光報警器、主機控制器和工業控制計算機組成一個監控系統對溫溼度、氧氣濃度以及六氟化硫濃度是否達到報警門限值實現監測，這種監測方法能夠在減少傳感器數量使用的同時，有效監測到傳感器數據變化情況，提高了監測的有效性，通過產生報警信號使得用戶及時發現報警點提高了監測的時效性。
可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。