CN214202606U - 一种基于NB-IoT物联网的有毒有害气体监测*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于NB‑IoT物联网的有毒有害气体监测***。该有毒有害气体监测***包括监测控制台和至少一个传感器，每个传感器包括：电路板；设置在电路板上的传感器阵列模组，包括用于检测目标气体的传感器阵列单元和与传感器阵列单元连接的电压跟随器；控制模块，设置在电路板上且与电压跟随器连接，用于对电压跟随器的输出信号进行分析，生成监测值，并在监测值超过报警阈值时发出报警信号；NB‑IoT通信模块，设置在电路板上，用于连接控制模块和监测控制台；其中，监测控制台与控制模块连接，用于展示监测值以及报警信号。本实用新型方案能够对有毒有害气体进行实时监控的有毒有害监测***，并提高检测精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气质量检测技术领域，特别是涉及一种基于NB-IoT物联网的有毒有害气体监测***。
背景技术
在石油、化工、制药和垃圾处理等技术领域会存在一些有毒有害气体，有些有毒有害气体如氯气、氮氧化物等会对眼睛和呼吸道有刺激性作用，窒息性气体如氮气、一氧化碳会造成机体缺氧。为了确保工作人员的健康与安全，需要对环境中的有毒有害气体进行实时监控。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是要提供一种能够对有毒有害气体进行实时监控的有毒有害监测***，并提高检测精度。
本实用新型的一个进一步的目的在于如何根据检测环境方便地更换传感器阵列单元或者在传感器阵列单元出现故障时仅需更换该传感器阵列单元即可实现传感器的正常运作。
本实用新型的一个进一步地目的在于如何实现传感器数据的可视化。
特别地，本实用新型提供了一种基于NB-IoT物联网的有毒有害气体监测***，包括监测控制台和至少一个传感器，每个所述传感器包括：
电路板，所述电路板上设置有基座；
设置在所述电路板上的传感器阵列模组，包括用于检测目标气体的传感器阵列单元和与所述传感器阵列单元连接的电压跟随器，所述传感器阵列单元包括以阵列方式布置的至少两种类型传感器元件，所述两种类型传感器元件分别为MOS传感器元件和MEMS传感器元件，所述传感器阵列单元由多个所述传感器元件排列组成，所述传感器阵列单元可插拔地设置在所述电路板的所述基座上；
控制模块，设置在所述电路板上且与所述电压跟随器连接，用于对所述电压跟随器的输出信号进行分析，生成监测值，并在所述监测值超过报警阈值时发出报警信号；
NB-IoT通信模块，设置在所述电路板上，用于连接所述控制模块和所述监测控制台；
其中，所述监测控制台与所述控制模块连接，用于展示所述监测值以及所述报警信号。
可选地，所述电压跟随器包括信号输入端和连接在所述信号输入端侧的电阻元件，所述电阻元件的电阻值大于预设电阻值。
可选地，所述有毒有害气体监测***还包括：
通讯串口模块，设置在所述电路板上，用于连接所述控制模块和所述监测控制台，所述通讯串口模块和NB-IoT通信模块设置成被选择性地使用。
可选地，所述有毒有害气体监测***还包括：
显示终端，与所述控制模块连接，用于实时显示所述监测值。
可选地，所述有毒有害气体监测***还包括：
报警模块，与所述控制模块连接，用于在接收到所述报警信号后进行声光报警。
可选地，所述传感器的数量为多个，多个所述传感器分别布置在不同的目标位置处；
所述监测控制台还用于展示发出所述报警信号的所述传感器的位置。
可选地，所述传感器阵列模组还包括：
运算放大电路模块，与所述传感器阵列单元和所述电压跟随器均连接，用于对所述传感器阵列单元的检测信号进行放大，并将放大后的检测信号传输至所述电压跟随器。
可选地，所述有毒有害气体监测***还包括：
移动终端，与所述监测控制台连接，用于接收所述监测值和所述报警信号。
根据本实用新型的方案，通过设置至少一个传感器和监测控制台，并且使得该传感器包括传感器阵列模组、控制模块和NB-IoT通信模块，从而可以检测出环境中的目标气体，通过将控制模块与监测控制台通过NB-IoT通信模块通信连接，从而可以将控制模块生成的监测值和报警信号展示出来，实现了对有毒有害气体的实时监测。并且，通过在传感器阵列单元的输出端连接电压跟随器，从而可以增大输入阻抗，进而降低输入信号的影响，同时可以降低输出阻抗，进而提高传感器阵列单元的信号的精度。并且，通过将传感器阵列单元可插拔地设置在电路上，从而可以在传感器阵列单元出现故障时能够被方便地拆卸。并且，可以根据环境中待检测的目标气体种类方便更换传感器阵列单元，从而可以仅更换传感器阵列单元来实现传感器的正常运作。进一步地，通过在电压跟随器的信号输入端侧设置电阻元件，并且使电阻元件的电阻值大于预设电阻值，从而可以避免在有一个传感器阵列单元出现故障时对传感器阵列模组的测试数据造成影响。并且，通过无线NB-IoT通信模块通信，使得相对于传统的有线通讯减少布线工作，能够更快捷更稳定更低成本的组成环境监测***并投入使用。进一步地，通过选择性地使用通讯串口模块和NB-IoT通信模块，可以实现有线和/或无线通信连接。此外，通过与监测控制台联网，使得监测控制台能够直观地了解当前监测环境的状态，通过物联网对传感器阵列单元完成方位管理，实时数据显示管理、报警管理，确保管理人员收到报警信号后，通过接收到的报警数据确定气体泄漏位置并进行险情排除。
根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1示出了根据本实用新型一个实施例的基于NB-IoT物联网的有毒有害气体监测***的示意性结构图；
图2示出了根据本实用新型另一个实施例的基于NB-IoT物联网的有毒有害气体监测***的示意性结构图；
图3示出了根据本实用新型一个实施例的电压跟随器的参考电路图；
图4示出了根据本实用新型一个实施例的NB-IoT通信模块的参考电路图；
图中：1-传感器，11-传感器阵列模组，111-传感器阵列单元，112-电压跟随器，113-运算放大电路模块，12-控制模块，13-NB-IoT通信模块，14-通讯串口模块，2-监测控制台，3-报警模块，4-显示终端，5-移动终端。
具体实施方式
图1示出了根据本实用新型一个实施例的基于NB-IoT物联网的有毒有害气体监测***的示意性结构图。如图1所示，该有毒有害气体监测***包括监测控制台2和至少一个传感器1。每个传感器1包括电路板、传感器阵列模组11和控制模块12。该传感器阵列模组11设置在电路板上，传感器阵列模组11包括用于检测目标气体的传感器阵列单元111和与传感器阵列单元111连接的电压跟随器112。该控制模块12设置在电路板上且与电压跟随器112连接，用于对电压跟随器112的输出信号进行分析，生成监测值，并在监测值超过报警阈值时发出报警信号。该NB-IoT通信模块13设置在电路板上，用于连接控制模块12和监测控制台2。其中，该监测控制台2与控制模块12连接，用于展示监测值以及报警信号。
根据本实用新型实施例的方案，通过设置至少一个传感器1和监测控制台2，并且使得该传感器1包括传感器阵列模组11、控制模块12和NB-IoT通信模块13，从而可以检测出环境中的目标气体，通过将控制模块12与监测控制台2通过NB-IoT通信模块13通信连接，从而可以将控制模块12生成的监测值和报警信号展示出来，实现了对有毒有害气体的实时监测。并且，通过在传感器阵列单元111的输出端连接电压跟随器112，从而可以增大输入阻抗，进而降低输入信号的影响，同时可以降低输出阻抗，进而提高传感器阵列单元111的信号的精度。
在一个实施例中，该传感器阵列单元111可插拔地设置在所述电路板上。可以在电路板上设置一个基座，该传感器阵列单元111可插拔地设置在该基座上。该传感器阵列单元111包括至少两种类型传感器元件，所述两种类型传感器元件分别为MOS传感器元件和MEMS传感器元件。在一个实施例中，该传感器阵列单元111例如还可以包括电化学气体传感器。该传感器阵列单元111由多个传感器元件排列组成。通过设置该传感器阵列单元111，并且使得该传感器阵列单元111包括至少两种类型的传感器元件，从而不仅可以检测单一气体，还可以检测出多种气体的混合气体，并最终确定出混合气体的种类。通过将传感器阵列单元111可插拔地设置在电路上，从而可以在传感器阵列单元111出现故障时能够被方便地拆卸。并且，可以根据环境中待检测的目标气体种类方便更换传感器阵列单元111，从而可以仅更换传感器阵列单元111来实现传感器1的正常运作。
图2示出了根据本实用新型另一个实施例的基于NB-IoT物联网的有毒有害气体监测***的示意性结构图。如图2所示，该传感器阵列模组11还包括运算放大电路模块113，该运算放大电路模块113与传感器阵列单元111和电压跟随器112均连接，用于对传感器阵列单元111的检测信号进行放大，并将放大后的检测信号传输至电压跟随器112。
图3示出了根据本实用新型一个实施例的电压跟随器112的参考电路图。如图3所示，传感器阵列单元111的信号经过电压跟随器112后，ADC进行读取，可以提高ADC的精准度和抗干扰性。该电压跟随器112包括信号输入端S1和连接在信号输入端侧的电阻元件R40，该电阻元件R40的电阻值大于预设电阻值。
在一个实施例中，该传感器1的数量为多个，多个传感器1分别布置在不同的目标位置处。该监测控制台2还用于展示发出报警信号的传感器1的位置。通过与监测控制台2联网，使得监测控制台2能够直观地了解当前监测环境的状态，通过物联网对传感器阵列单元111完成方位管理，实时数据显示管理、报警管理，确保管理人员收到报警信号后，通过接收到的报警数据确定气体泄漏位置并进行险情排除。
图4示出了根据本实用新型一个实施例的NB-IoT通信模块13的参考电路图。如图4所示，该NB-IoT通信模块13采用中移型号为M5311的NB模组，M5311的NB模组是一款工业级的三频段 NB-IoT 无线模组，其工作频段是Band3、Band 5和Band 8。它主要应用于低功耗的数据传输业务，满足 3gpp Release14标准。M5311的NB模组是 LCC 封装的贴片式模组，40 个管脚，尺寸仅有16mm×18mm×2.7mm。并且，该M5311的NB模组内嵌有LwM2M/MQTTP/HTTP/TCP/UDP/COAP等数据传输协议及扩展的 AT 命令。M5311的NB模组采用了低功耗技术，电流功耗在深度睡眠模式低至 3 uA。发射功率 23dBm ±2dB。其中，SIM卡使用SMT贴片卡。该模组使用引脚如下：调试串口：支持外接调试模块；通信串口：支持与外部主控芯片实现指令通信；SIM卡通信引脚：支持连接读取SIM卡；复位引脚：支持模块的复位使能控制引脚：支持模块的硬件开关机使能天线引脚：支持连接天线电源输入引脚：支持电源输入，为模组供电。
参见图2，该有毒有害气体监测***还包括通讯串口模块14，该通讯串口模块14设置在电路板上，用于连接控制模块12和监测控制台2，该通讯串口模块14和NB-IoT通信模块13设置成被选择性地使用。通过选择性地使用通讯串口模块14和NB-IoT通信模块13，可以实现有线和/或无线通信连接。该实施例中，兼容了常规有线总线通讯和无线NB-IoT通讯远程监控，现场实时数显及声光报警，结合远程互联网智慧监测控制台2组成了用于监测目标气体的完整***架构，能够满足各种不同需求的环境。
在一个实施例中，该有毒有害气体监测***还包括显示终端4和报警模块3。该显示终端4与控制模块12连接，用于实时显示监测值。该显示终端4可以是移动终端5的显示屏。该报警模块3与控制模块12连接，用于在接收到报警信号后进行声光报警。
在一个实施例中，该有毒有害气体监测***还包括移动终端5，该移动终端5与监测控制台2连接，用于接收监测值和报警信号。该实施例中，被测气体浓度达到报警值时进行声报警，蜂鸣器持续发声，并上传报警数据到监测控制台2，并进行移动终端5的微信和信息等提醒，正常监视时，每间隔一定时间上传一次状态信息。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (8)
1.一种基于NB-IoT物联网的有毒有害气体监测***，其特征在于，包括监测控制台和至少一个传感器，每个所述传感器包括：
电路板，所述电路板上设置有基座；
设置在所述电路板上的传感器阵列模组，包括用于检测目标气体的传感器阵列单元和与所述传感器阵列单元连接的电压跟随器，所述传感器阵列单元包括至少两种类型传感器元件，所述两种类型传感器元件分别为MOS传感器元件和MEMS传感器元件，所述传感器阵列单元由多个所述传感器元件排列组成，所述传感器阵列单元可插拔地设置在所述电路板的所述基座上；
控制模块，设置在所述电路板上且与所述电压跟随器连接，用于对所述电压跟随器的输出信号进行分析，生成监测值，并在所述监测值超过报警阈值时发出报警信号；
NB-IoT通信模块，设置在所述电路板上，用于连接所述控制模块和所述监测控制台；
其中，所述监测控制台与所述控制模块连接，用于展示所述监测值以及所述报警信号。
2.根据权利要求1所述的有毒有害气体监测***，其特征在于，所述电压跟随器包括信号输入端和连接在所述信号输入端侧的电阻元件，所述电阻元件的电阻值大于预设电阻值。
3.根据权利要求1所述的有毒有害气体监测***，其特征在于，还包括：
通讯串口模块，设置在所述电路板上，用于连接所述控制模块和所述监测控制台，所述通讯串口模块和NB-IoT通信模块设置成被选择性地使用。
4.根据权利要求1所述的有毒有害气体监测***，其特征在于，还包括：
显示终端，与所述控制模块连接，用于实时显示所述监测值。
5.根据权利要求1所述的有毒有害气体监测***，其特征在于，还包括：
报警模块，与所述控制模块连接，用于在接收到所述报警信号后进行声光报警。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的有毒有害气体监测***，其特征在于，所述传感器的数量为多个，多个所述传感器分别布置在不同的目标位置处；
所述监测控制台还用于展示发出所述报警信号的所述传感器的位置。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的有毒有害气体监测***，其特征在于，所述传感器阵列模组还包括：
运算放大电路模块，与所述传感器阵列单元和所述电压跟随器均连接，用于对所述传感器阵列单元的检测信号进行放大，并将放大后的检测信号传输至所述电压跟随器。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的有毒有害气体监测***，其特征在于，还包括：
移动终端，与所述监测控制台连接，用于接收所述监测值和所述报警信号。
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| CN114215564B (zh) * | 2021-12-15 | 2023-11-28 | 北京康宁电通科技发展有限公司 | 一种煤矿支护设备智能预警方法 |
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