一種一氧化碳濃度監測與報警系統的製作方法

2024-03-23 16:37:05

本實用新型涉及一氧化碳濃度監測領域，具體涉及一種一氧化碳濃度監測與報警系統。

背景技術：

一氧化碳（CO）是人們在家庭、工業、礦井和汽車內等場合容易接觸到的有害氣體，其無色、無味、無刺激性，經常使人中毒而不易察覺，而且當空氣中CO濃度達到12.5％（約為125000ppm）時遇明火即可發生爆燃，因此，如何能有效預防CO中毒及由於CO引起的爆炸已經成為工業生產中需要迫切解決的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種一氧化碳濃度監測與報警系統以更好地監測工業生產中的一氧化碳濃度，並在濃度超標時作出應急處理。

本實用新型是通過如下技術方案實現的：

一種一氧化碳濃度監測與報警系統，其包括一氧化碳探測器和控制器兩部分。一氧化碳探測器完成現場一氧化碳濃度測量，然後將氣體濃度值信息通過線纜（RS485通信總線、4mA~20mA標準電流信號線等）傳輸到監控室內的控制器；控制器可以連接1個以上一氧化碳探測器，從而實現多現場氣體濃度的集中監控。

上述一氧化碳探測器包括有信號連接的傳感器模組和控制板，控制板控制傳感器模組對一氧化碳氣體濃度進行測量，控制板接收傳感器模組測得的一氧化碳氣體濃度測量值並與設定閾值進行比較，當測量值大於閾值時，控制板控制與其連接的報警模塊動作以警示現場工作人員，同時還控制排氣扇、滅火系統、管道閥門等應急保護模塊動作以實現應急處理。

上述控制器接收各一氧化碳探測器的一氧化碳氣體濃度測量值以實現多現場集中監控，並記錄系統的報警、故障等信息和各探測器的工作狀態信息。控制器將接收到的測量值與設定閾值進行比較，當一個或多個現場的一氧化碳濃度測量值大於閾值時，控制器控制與其連接的報警模塊動作以警示監控室的值班人員，同時還通過控制輸出啟動所連接的排氣扇、滅火系統、管道閥門等應急保護模塊以實現應急處理。

更優地，上述一氧化碳探測器的傳感器模組主要包括有一氧化碳傳感器和微控制器。

更優地，上述一氧化碳探測器的控制板包括有微處理器，所述微處理器連接有提供一氧化碳濃度值顯示和人機互動界面的LCD顯示模塊、為傳感器模組提供計算氣體濃度所需要的溫度值的溫度採集模塊、通過紅外遙控方式控制一氧化碳探測器工作的紅外解碼模塊、將氣體濃度值信號轉換為對應的4mA~20mA標準三線制電流信號傳輸到控制器的電壓-電流變送器、LED指示模塊、控制報警模塊和應急保護模塊動作的繼電器模塊。

更優地，上述控制器採用卡片式模塊化設計，其包括有作為主電源的開關電源、在主電源發生故障時維持系統繼續運行的備用蓄電池、監控開關電源和備用蓄電池工作狀態並在過壓或欠壓時發出聲光報警的電源卡、通過4mA~20mA三線制電流線與現場一氧化碳探測器連接並將電流信號還原為相應的氣體濃度值並完成超標報警、應急保護、信息存儲的通道卡；通過RS485總線並採用Modbus協議實現與電源卡和通道卡實時通信以對電源卡和通道卡的報警及故障狀態進行統計匯總或進行相關設置的主控卡。

上述電源卡包括有微控制器和連接微控制器的主電源監測接口模塊、備用電源監控接口模塊、LED指示模塊、電源穩壓模塊、RS485通信模塊、蜂鳴器模塊和繼電器模塊。

上述通道卡包括有微控制器和連接微控制器的LCD顯示模塊、LED指示模塊、獨立按鍵模塊、存儲模塊、通信模塊、電壓電流變送器、蜂鳴器模塊和繼電器模塊。

主控卡包括有微控制器和連接微控制器的LCD顯示模塊、LED指示模塊、獨立按鍵模塊、存儲模塊、與電源卡和通道卡通信的通信接口。主控卡對電源卡和通道卡進行輪詢和統計並將統計信息顯示在LCD屏幕上，為值班人員提供系統電源工作狀態信息和多個監控區域的一氧化碳濃度信息；主控卡通過獨立按鍵模塊來改變連接的通道卡的數目、通信波特率屬性、權限密碼修改等配置信息；主控卡通過存儲模塊實現開關機記錄、報警記錄及故障記錄查詢功能。

本實用新型的有益效果在於：本系統的控制模塊與檢測模塊隔離，可以連接多個探測器，能夠實現多個現場CO氣體的集中監測；本系統傳感器模組帶有自己的控制器能夠將採集到的信號進行放大轉換等處理後傳送給控制板；本系統控制板通過UART接口與傳感器模組通信，控制其對一氧化碳氣體的測量過程，並根據一氧化碳氣體濃度完成超標報警、應急保護及電流信號輸出等功能；本系統控制器模塊可實現實時溫度監測，為傳感器模組提供計算氣體濃度所需要的溫度值；可實現紅外遙控器解碼，通過紅外遙控方式可以控制探測器工作；可實現根據當前一氧化碳氣體濃度值，控制LED、繼電器的工作狀態；本系統控制模塊可將必要的系統數據寫入存儲器實現長期存儲；本實用新型具備濃度檢測、聲光報警、控制輸出、歷史記錄、通信擴展接口等實用功能。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。

圖1為系統整體結構框圖。

圖2為一氧化碳探測器整體結構框圖。

圖3為傳感器模組結構框圖。

圖4為控制板結構框圖。

圖5為控制器整體結構框圖。

圖6為主控卡結構框圖。

圖7為電源卡結構框圖。

圖8為通道卡結構框圖。

具體實施方式

附圖為本實用新型的一種具體實施例，如圖1所示，該實施例包括有控制器和與控制器電連接的1個以上一氧化碳探測器；其中，一氧化碳探測器包括有信號連接的傳感器模組和控制板（如圖2所示），控制板控制傳感器模組對一氧化碳氣體濃度進行測量，控制板接收傳感器模組測得的一氧化碳氣體濃度測量值並在與設定閥值比較後判斷是否控制與其連接的報警模塊和應急保護模塊動作；控制器接收各一氧化碳探測器的一氧化碳氣體濃度測量值以實現多現場集中監控，控制器將接收到的測量值與設定閥值進行比較以判斷是否控制與其連接的報警模塊和應急保護模塊動作。

報警模塊為聲光報警模塊；應急保護模塊為排氣扇控制電路或滅火系統或管道閥門上的控制閥。

一氧化碳探測器的傳感器模組主要包括有一氧化碳傳感器和微控制器（如圖3所示）。

一氧化碳探測器的控制板（如圖4所示）包括有微處理器，所述微處理器連接有提供一氧化碳濃度值顯示和人機互動界面的LCD顯示模塊、為傳感器模組提供計算氣體濃度所需要的溫度值的溫度採集模塊、通過紅外遙控方式控制一氧化碳探測器工作的紅外解碼模塊、將氣體濃度值信號轉換為對應的4mA~20mA標準三線制電流信號傳輸到控制器的電壓-電流變送器、LED指示模塊、控制報警模塊和應急保護模塊動作的繼電器模塊。

控制器（如圖5）採用卡片式模塊化設計，其包括有作為主電源的開關電源、在主電源發生故障時維持系統繼續運行的備用蓄電池、監控開關電源和備用蓄電池工作狀態並在過壓或欠壓時發出聲光報警的電源卡、通過4mA~20mA三線制電流線與現場一氧化碳探測器連接並將電流信號還原為相應的氣體濃度值並完成超標報警、應急保護、信息存儲的通道卡；通過RS485總線並採用Modbus協議實現與電源卡和通道卡實時通信以對電源卡和通道卡的報警及故障狀態進行統計匯總或進行相關設置的主控卡。

電源卡（如圖7）包括有微控制器和連接微控制器的主電源監測接口模塊、備用電源監控接口模塊、LED指示模塊、電源穩壓模塊、RS485通信模塊、蜂鳴器模塊和繼電器模塊。

通道卡（如圖8）包括有微控制器和連接微控制器的LCD顯示模塊、LED指示模塊、獨立按鍵模塊、存儲模塊、通信模塊、電壓電流變送器、蜂鳴器模塊和繼電器模塊。

主控卡（如圖6）包括有微控制器和連接微控制器的LCD顯示模塊、LED指示模塊、獨立按鍵模塊、存儲模塊、與電源卡和通道卡通信的通信接口。主控卡對電源卡和通道卡進行輪詢和統計並將統計信息顯示在LCD屏幕上，為值班人員提供系統電源工作狀態信息和多個監控區域的一氧化碳濃度信息；主控卡通過獨立按鍵模塊來改變連接的通道卡的數目、通信波特率屬性、權限密碼修改等配置信息；主控卡通過存儲模塊實現開關機記錄、報警記錄及故障記錄查詢功能。