密闭空间气体检测传感器单元及分布式多种气体监测系统的制作方法

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及气体检测技术领域，具体涉及密闭空间气体检测传感器单元及分布式多种气体监测系统。背景技术：2.密闭空间指的是如室、罐、桶、仓、坑、沟、管道、下水道、烟道、井或其它类似空间，由于其密闭的特性，这些空间会产生如有毒有害气体或缺氧等潜在危害，贸然进入密闭空间作业，易导致火灾、爆炸、中毒、窒息等事故的发生。3.为保障密闭空间作业安全，在进入任何密闭空间之前, 须对其中的气体成分进行检测, 并且要在非接触情况下按氧气浓度、易燃气体、有毒气体顺序进行检测，确认有合适的氧气浓度，不存在易燃气体，有毒气体浓度低于国家相关规定。4.在进行检测并确认空间安全后,方可允许员工进入密闭空间进行工作。在此期间气体检测工作不能停止, 进入其中的员工和外面的监护人员一定还要对空间内的气体进行连续的检测, 避免由于泄漏、毒气释放、温度变化等原因发生有毒有害气体浓度的变化造成对作业人员的伤害, 这个过程要一直持续到员工离开密闭空间为止。5.现有技术对密闭空间的气体检测一般采用便携式仪器或随身配置检测仪表，人工监测气体种类单一，覆盖范围小，监测气体效率低，存在盲区，难以做到人员非接触有害有毒气体检测，不具备应急快速建立多种气体区域覆盖监测系统功能。6.美国和日本等发达国家通常采用无人巡检的监测方式。这种监测方式由监测人员通过控制机器车或机器人进入到监测区域，对企业信息进行收集。无人巡检能够解决巡检人员安全性的问题，但是存在造价成本高、易发生故障和维修困难等问题，这限制了无人巡检的普及。技术实现要素：7.本发明针对现有技术存在的不足提供密闭空间气体检测传感器单元及分布式多种气体监测系统。8.本发明的技术方案是：本发明的一个方面提供密闭空间气体检测传感器单元，所述气体检测传感器单元为球形结构，所述球形结构的外壳采用防水柔性材料，所述外壳为中空穹顶结构，所述中空穹顶结构上开有通孔；所述球形结构的外壳内安装气体检测传感器；所述球形结构的外壳的中上部设置控制线路板；所述控制线路板下的空间填充柔性材料，所述球形结构的下部设置配重。9.根据本发明实施例，所述气体检测传感器安装在控制线路板上。10.根据本发明实施例，所述气体检测传感器安装在所述通孔下方，所述气体检测传感器感应面朝向通孔与环境气体接触。11.根据本发明实施例，所述气体检测传感器包含一种或一种以上，至少包含氧气传感器，采用不同类型气体传感器组成传感器阵列。12.根据本发明实施例，所述控制线路板上设置检测控制模块和第一无线通讯模块，用于气体传感器的数据采集、处理、存储及传输。13.根据本发明实施例，所述气体检测传感器组合不大于4种，由氧气传感器和1~3种可燃或有毒气体传感器组成，每一个传感器信号采集通道对应一个传感器类型识别码，识别码以8位二进制数表示，其数值与传感器类型对应关系固定，最大标识255种传感器类型。14.本发明的另一个方面提供分布式多种气体监测系统，包括气体检测传感器单元、便携式检测信号处理单元；所述便携式检测信号处理单元由第二无线通讯模块、控制和数据处理模块、人机交互模块组成；便携式检测信号处理单元通过无线通讯模块与气体检测传感器单元交互信息，获取气体检测数据及其运行状态信息；所获取的信息经过控制和数据处理模块处理，产生气体浓度数据显示和超标报警信号，通过人机交互模块显示或发出声光报警信号。15.根据本发明实施例，所述气体检测传感器单元在1~255范围设置组网用通讯地址，在无线通讯范围内布置的每个气体检测传感器单元分别设置不同地址，所述气体检测传感器单元抛入或放置在密闭空间作业区域气体监测部位，所述检测信号处理单元自动地址扫描建立与各气体检测传感器单元的交互联络；所述检测信号处理单元 获取已联网气体检测传感器单元的产品识别码, 完成组网。16.根据本发明实施例，所述便携式检测信号处理单元上设置图形数据显示器。17.本发明提供一种进入密闭空间前非接触式有毒有害气体检测方案，该方案同时具备快速建立多种气体区域覆盖监测功能。18.球形结构外壳采用防水柔性材料，其内部亦填充柔性材料以吸收抛投时产生的撞击力，保护气体传感器以及检测信号传输模块；传感器感应面应开放于环境空间，与空间气体充分接触，保证测量可靠。19.检测信号处理单元是一种便携式装置，可同时与多个分离式气体检测传感器单元交互，获取气体检测信号。20.检测信号处理单元通过自动识别多个分离式气体检测传感器单元，与之进行信息交互，接收气体检测信号，可快速建立区域覆盖分布式多种气体监测系统。21.为了实现上述自动识别功能，分离式气体检测传感器单元设置有产品识别码，识别码至少应包含传感器组合数量和类型信息；在传感器单元的制作过程中产品识别码将写入其存储单元。22.分离式气体检测传感器单元在1~255范围设置组网用通讯地址，在无线通讯范围内布置的每个分离式气体检测传感器单元分别设置不同地址。23.在应用于作业现场多点监测需要构建分布式系统时，通过人机交互启动监控系统程序，便携式检测信号处理单元自动搜索分布在作业现场的分离式气体检测单元，并建立通讯联系，获取传感器信息和测量数据；通过hmi显示测量结果，显示内容包括：单元编号（或地址）、对应传感器信号类型、监测点实时气体浓度数据及报警信息。24.本发明的有益技术效果是：在人员进入密闭空间作业或维修前，将分离式气体检测传感器单元投掷到该空间，即可测定空间内有毒有害气体浓度，预防安全事故的发生。25.在人员进入空间作业期间，当需要时可将多个分离式气体检测传感器单元布置到作业区域，快速构建分布式多种气体连续监测系统，保障作业安全。附图说明26.图1是一种密闭空间气体检测传感器单元结构示意图图。27.图2是图1结构剖面图。28.图3是另一种密闭空间气体检测传感器单元结构顶部示意图。29.图4是图3结构剖面图。30.图5是分布式多种气体监测系统结构原理框图。31.图中：1-外壳；2-通孔；3-气体检测传感器；4-控制线路板；5-配重；01-气体检测传感器单元；02-便携式检测信号处理单元；0111-检测控制模块；0121-第一无线通讯模块；0211-控制和数据处理模块；0221-第二无线通讯模块；0231-人机交互模块。具体实施方式32.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。33.如图1，密闭空间气体检测传感器单元01，为球形结构，防护外壳1上部为中空穹顶结构，保护气体检测传感器3及控制线路板4免受撞击；气体检测传感器3安装在控制线路板4上。34.防护外壳1上部开有若干通孔2，使置于中空穹顶内的气体检测传感器3充分接触环境气体。35.防护外壳1覆以柔性材料，以吸收投掷过程产生的冲击力。36.如图2，分离式气体检测传感器单元01的球形结构下部为配重5，其作用是在分离式气体检测传感器单元01投入密闭空间后，保持气体检测传感器3感应面方向向上；气体检测传感器3及控制线路板4下的空间以柔性材料填充。37.如图3，图4，在分离式气体检测传感器单元01的球形结构上部开有若干通孔2，气体检测传感器3安装在通孔2下方，感应面朝向通孔2与环境气体接触。38.分离式气体检测传感器单元01的球形结构下部为配重5，其作用是在分离式气体检测传感器单元01投入密闭空间后，球形结构上部通孔2保持向上方向。39.所述控制线路板4上设置检测控制模块0111和第一无线通讯模块0121，用于气体检测传感器3的数据采集、处理、存储及传输。40.防护外壳1覆以柔性材料，球内空间以柔性材料填充，以吸收投掷过程产生的冲击力。41.如图5，分布式多种气体监测系统，包括气体检测传感器单元01、便携式检测信号处理单元02；所述便携式检测信号处理单元02由第二无线通讯模块0221、控制和数据处理模块0211、人机交互模块0231组成；便携式检测信号处理单元02通过第二无线通讯模块0221与气体检测传感器单元01交互信息，获取气体检测数据及其运行状态信息；所获取的信息经过控制和数据处理模块0211处理，产生气体浓度数据显示和超标报警信号，通过人机交互模块0231显示或发出声光报警信号。42.分离式气体检测传感器单元01包含一种或多种气体检测传感器3，至少应包含氧气传感器以测氧含量，采用不同类型气体检测传感器3组成传感器阵列0101-010n，以适用于不同密闭空间环境的可燃性气体或有毒气体浓度检测。43.本实施方案气体检测传感器3组合不大于4种，由氧气传感器和1~3种可燃或有毒气体传感器组成，每一个气体检测传感器3信号采集通道对应一个传感器类型识别码，识别码以8位二进制数表示，其数值与传感器类型对应关系固定，最大可标识255种传感器类型。44.便携式检测信号处理单元02由无线通讯模块0221、控制和数据处理模块0211、人机交互模块0231组成。45.便携式检测信号处理单元02通过第二无线通讯模块0221与分离式气体检测传感器单元01交互信息，获取气体检测数据及其运行状态信息；所获取的现场气体信息经过控制和数据处理模块0211处理，产生相关气体浓度数据显示和超标报警信号，通过人机交互模块0231显示或发出声光报警信号。46.本实施方案中，分离式气体检测及信号传输单元01与便携式检测信号处理单元02无线通讯采用433m无线扩频技术。47.在本实施方案中,密闭环境作业现场分布式气体监测系统按以下步骤组网：步骤1：分别对参与组网的分离式气体检测传感器单元01设置地址（1~255）；步骤2：将设置好地址的分离式气体检测传感器单元01抛入或放置在作业区域气体监测部位；步骤3：便携式检测信号处理单元02动地址扫描建立与各分离式气体检测传感器单元01的交互联络；步骤4：便携式检测信号处理单元02获取已联网分离式气体检测传感器单元01的产品识别码, 完成组网。48.上述组网过程完成后，便携式检测信号处理单元02实时读取分离式气体检测传感器单元01各传感器检测信号，分别显示各测点所监测气体类型和浓度数值，并在浓度超标时发出报警信号。49.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。









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