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Patent Searching and Data


Title:
STM32-BASED CHEMICAL PLANT ENVIRONMENT DETECTION SYSTEM AND DETECTION METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/036889
Kind Code:
A1
Abstract:
An STM32-based chemical plant environment detection system and detection method. The system comprises a detection system and a security center, wherein the detection system is connected to the security center via a wired and/or wireless network; the detection system comprises a single chip microcomputer module, a power source module, a detection module, a wireless module, an alarm module, a display module, a button module, an RS485 bus and an A/D conversion module; and the detection module is connected to the single chip microcomputer module via the RS485 bus and/or the A/D conversion module, the wireless module, the display module, the alarm module and the power source module are all connected to the single chip microcomputer module. The detection system and detection method realize real-time detection and alarm of toxic gas and remote monitoring of an upper computer; the detection system is easy to operate, simple in terms of circuit, low in failure rate, low in power consumption, long in life, high in reliability, and capable of perform post-processing on harmful gas concentration information; and the detection system and detection method can effectively protect the health of employees and prevent major accidents.

Inventors:
HAN, Xingfeng (Room 312, The 3rd Floor No. 4 Building,Zhongxing Industrial City,Chuangye Road, Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 0, 518000, CN)
SONG, Chengxi (Room 312, The 3rd Floor No. 4 Building,Zhongxing Industrial City,Chuangye Road, Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 0, 518000, CN)
Application Number:
CN2017/098411
Publication Date:
February 28, 2019
Filing Date:
August 22, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SHENZHEN HIGHFENG TECHNOLOGY CO., LTD (Room 312, The 3rd Floor No. 4 Building,Zhongxing Industrial City,Chuangye Road, Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 0, 518000, CN)
International Classes:
G08B21/14
Foreign References:
CN105513288A2016-04-20
CN201025555Y2008-02-20
CN101777242A2010-07-14
CN203658298U2014-06-18
CN103617702A2014-03-05
CN203520591U2014-04-02
US20040056771A12004-03-25
Attorney, Agent or Firm:
SZ KINDWALF INTELLECTUAL PROPERTY FIRM (Room 402, 4/F Building A, Shennan Garden,Shennan West Road, Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
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Claims:
权利要求书

基于 STM32的化工厂环境检测系统, 其特征在于, 包括检测系统和安 全中心, 所述检测系统通过有线和 /或无线网与安全中心连接; 所述 检测系统包括单片机模块、 电源模块、 检测模块、 无线模块、 报警模 块、 显示模块、 按键模块、 RS485总线和 A/D转换模块; 所述检测模 块通过 RS485总线和 /或 A/D转换模块与单片机模块连接, 所述无线模 块、 显示模块、 报警模块和电源模块均与单片机模块连接; 所述单片 机模块处理检测的数据并发送给安全中心; 所述检测模块检测有毒气 体的浓度; 所述 RS485总线与检测模块和 /或安全中心连接; 所述 A/D 转换模块与检测模块连接, 将检测的数据传输给单片机模块; 所述无 线模块用于单片机模块与安全中心的通讯; 所述电源模块采用幵关电 源提高检测模块所需电力; 所述按键模块设置检验的气体传感器型号 、 报警值以及检测周期; 所述显示模块显示检测的气体和气体浓度; 所述报警模块发出声音报警; 所述安全中心管理登录、 设置有毒气体 浓度的报警值、 检测周期、 存储测量数据、 显示报警、 异常情况査询 和浓度报表。

根据权利要求 1所述的基于 STM32的化工厂环境检测系统, 其特征在 于, 所述检测模块包括有毒气体传感器和 /或温度传感器和 /或湿度传 感器。

根据权利要求 2所述的基于 STM32的化工厂环境检测系统, 其特征在 于, 所述有毒气体传感器为 TPS2534传感器和 /或 MQ系类传感器中的 一种以上。

根据权利要求 1所述的基于 STM32的化工厂环境检测系统, 其特征在 于, 所述 A/D转换模块采用 ADC0809芯片, 检测模块的模拟电压值放 大后接到 ADC0809的数据输入通道 INO和 IN1端, 作为 A/D模数转换 器的输入, 模数转换器 ADC0809的数据转换结果连接到单片机的 PA1 和 PA2口。

根据权利要求 1所述的基于 STM32的化工厂环境检测系统, 其特征在 于, 所述单片机模块包括 STM32单片机、 晶振电路和复位电路; 所述 晶振电路由一个无源晶振和两个 20pf的电容组成, 通过晶振的振荡提 供需要的工作吋序; 所述复位电路的让单片机执行的程序返回到初始 状态, 所述复位电路包括上电复位和按键复位。

根据权利要求 1所述的基于 STM32的化工厂环境检测系统, 其特征在 于, 所述报警模块由有源蜂鸣器、 PNP三极管和限流电组成, 所述有 源蜂鸣器与电源模块连接。

根据权利要求 1所述的基于 STM32的化工厂环境检测系统, 其特征在 于, 所述安全中心包括路由器、 服务器、 显示器和控制系统, 所述路 由器和显示器均与服务器连接, 所述服务器接受并存储检测系统的数 据, 所述显示器显示检测的有毒气体的浓度和报警信息, 所述控制系 统管理路由器和服务器, 所述控制系统包括管理模块、 监控模块、 数 据分析与处理模块和数据库模块; 所述管理模块进行权限管理、 用户 登录管理、 报警参数和检测周期的设置; 所述监控模块实吋监测、 存 储和显示传感器测得的有毒气体浓度, 并与设定报警值进行比较, 如 果大于报警值发出报警提示; 所述数据分析与处理模块对监测点的数 据信息进行记录和统计, 为系统运行和事故分析提供正确的历史数据 和基础数据, 可自动生成监测报告, 并生成浓度报表; 所述数据库模 块实现历史数据的査询和异常情况査询。

根据权利要求 1所述的基于 STM32的化工厂环境检测系统, 其特征在 于, 所述无线模块为 Wifi模块或无线 Mesh模块, 所述无线 Mesh模块 包括无线交换机和天线, 所述无线交换机分别与单片机模块和电源模 块连接, 通过馈线与天线连接。

根据权利要求 1至 8任一项所述的基于 STM32的化工厂环境检测系统的 检测方法, 其特征在于, 包括以下步骤:

S 1传感器的选择, 根据实际检测的有毒气体选择相关的有毒气体传感 器, 传感器为 TPS2534、 MQ-2、 MQ-7、 MQ-135中的一种或一种以上

, 并根据需要选择温度计和 /或湿度计; S2布置检测模块, 检测点要结合气体的性质、 释放源的特性、 生产场 地布置、 地理条件综合考虑, 并要选择气体易于积累和便于采样之处 , 一般在有毒气体压缩机和液体泵的密封处, 液、 气体采样日, 催化 剂储存设备周围以及换热器处布置可燃、 有毒气体的传感器; S3检测系统与控制中心的连接, 根据实际情况, 选择 RS485和 /或无线 网与控制中心连接, 当距离较近或者通讯要求较高的情况可以选择 R S485连接, 当距离较远可以选择 Wifi或者无线 Mesh网连接, 采用无 线 Mesh网需要将无线交换机与电源连接;

S4检测系统设置报警值, 通过按键模块选择传感器的型号, 然后再设 置报警值, 也可以通过安全中心进行报警值的设定;

S5安全中心设置管理权限和登录信息, 设置登录账号, 登录账号有不 同的管理权限, 管理权限包括传感器型号的选择、 报警参数的设置、 检测周期的设置和关闭报警;

S6启动检测系统, 单片机进行参数初始化, 包括定吋器初始化、 10 口初始化、 ADC0832初始化;

S7定吋检测, 根据设置的检测周期进行检测, 将检测的数据传输给安 全中心, 同吋在显示器和安全中心实吋显示检测的浓度值, 并与报警 值进行对比, 如果超过报警值进行报警;

S8报警的关闭, 当确认现场的有毒气体浓度处于报警值以下吋, 具有 关闭报警权限的用户登录后进行报警关闭, 同吋将报警信息进行标记 , 方便査询。

Description:
基于 STM32的化工厂环境检测系统和检测方法 技术领域

[0001] 本发明涉及一种化工厂的环境检测系统, 尤其是基于 STM32的化工厂环境检测 系统和检测方法。

背景技术

[0002] 在浓度过程中对财产与人的健康、 生命造成危害的因素大体上可以分为物理、 化学与生物三方面。 其中化学因素的影响危害性最大。 而有毒有害气体又是化 学因素中最普遍、 最常见的部分。 根据危害我们将有毒有害气体分为可燃气体 与有毒气体两大类。 有毒气体又根据他们对人体不同的作用机理分 为刺激性气 体、 窒息性气体和急性中毒的有机气体三大类。 其中刺激性气体包括氯气、 光 气、 双光气、 二氧化硫、 氮氧化物、 甲醛、 氨气、 臭氧等气体。 刺激性气体对 机体作用的特点是对皮肤、 黏膜有强烈的刺激作用, 其中一些同吋具有强烈的 腐蚀作用。 窒息性气体包括一氧化碳、 硫化氢、 氰氢酸、 二氧化碳等气体。 这 些化合物进人机体后导致的组织细胞缺氧状况 各不相同。 导致急性中毒的有机 溶剂有正己烷、 二氯甲烷等。 目前工厂对有毒气体的检测为人工巡检, 检测效 率低、 检测气体单一、 无法实吋监测、 安全隐患高、 无历史数据, 不方便问题 的分析。

技术问题

[0003] 在此处键入技术问题描述段落。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 为解决上述问题, 本发明提供一种能实吋检测、 检测种类多、 方便査询的基于 STM32的化工厂环境检测系统和检测方法, 具体技术方案为:

[0005] 基于 STM32的化工厂环境检测系统, 包括检测系统和安全中心, 所述检测系统 通过有线和 /或无线网与安全中心连接; 所述检测系统包括单片机模块、 电源模 块、 检测模块、 无线模块、 报警模块、 显示模块、 按键模块、 RS485总线和 A/D 转换模块; 所述检测模块通过 RS485总线和 /或 A/D转换模块与单片机模块连接, 所述无线模块、 显示模块、 报警模块和电源模块均与单片机模块连接; 所述单 片机模块处理检测的数据并发送给安全中心; 所述检测模块检测有毒气体的浓 度; 所述 RS485总线与检测模块和 /或安全中心连接; 所述 A/D转换模块与检测模 块连接, 将检测的数据传输给单片机模块; 所述无线模块用于单片机模块与安 全中心的通讯; 所述电源模块采用幵关电源提高检测模块所需 电力; 所述按键 模块设置检验的气体传感器型号、 报警值以及检测周期; 所述显示模块显示检 测的气体和气体浓度; 所述报警模块发出声音报警; 所述安全中心管理登录、 设置有毒气体浓度的报警值、 检测周期、 存储测量数据、 显示报警、 异常情况 査询和浓度报表。

[0006] 优选的, 所述检测模块包括有毒气体传感器和 /或温度传感器和 /或湿度传感器

[0007] 优选的, 所述有毒气体传感器为 TPS2534传感器和 /或 MQ系类传感器中的一种 以上。

[0008] 优选的, 所述 A/D转换模块采用 ADC0809芯片, 检测模块的模拟电压值放大后 接到 ADC0809的数据输入通道 INO和 IN1端, 作为 A/D模数转换器的输入, 模数 转换器 ADC0809的数据转换结果连接到单片机的 PA1和 PA2口。

[0009] 优选的, 所述单片机模块包括 STM32单片机、 晶振电路和复位电路; 所述晶振 电路由一个无源晶振和两个 20pf的电容组成, 通过晶振的振荡提供需要的工作吋 序; 所述复位电路的让单片机执行的程序返回到初 始状态, 所述复位电路包括 上电复位和按键复位。

[0010] 优选的, 所述报警模块由有源蜂鸣器、 PNP三极管和限流电组成, 所述有源蜂 鸣器与电源模块连接。

[0011] 优选的, 所述安全中心包括路由器、 服务器、 显示器和控制系统, 所述路由器 和显示器均与服务器连接, 所述服务器接受并存储检测系统的数据, 所述显示 器显示检测的有毒气体的浓度和报警信息, 所述控制系统管理路由器和服务器 , 所述控制系统包括管理模块、 监控模块、 数据分析与处理模块和数据库模块 ; 所述管理模块进行权限管理、 用户登录管理、 报警参数和检测周期的设置; 所述监控模块实吋监测、 存储和显示传感器测得的有毒气体浓度, 并与设定报 警值进行比较, 如果大于报警值发出报警提示; 所述数据分析与处理模块对监 测点的数据信息进行记录和统计, 为系统运行和事故分析提供正确的历史数据 和基础数据, 可自动生成监测报告, 并生成浓度报表; 所述数据库模块实现历 史数据的査询和异常情况査询。

[0012] 优选的, 所述无线模块为 Wifi模块或无线 Mesh模块, 所述无线 Mesh模块包括 无线交换机和天线, 所述无线交换机分别与单片机模块和电源模块 连接, 通过 馈线与天线连接。

[0013] 基于 STM32的化工厂环境检测方法, 包括以下步骤:

[0014] S1传感器的选择, 根据实际检测的有毒气体选择相关的有毒气体 传感器, 传感 器为 TPS2534、 MQ-2、 MQ-7、 MQ-135中的一种或一种以上, 并根据需要选择 温度计和 /或湿度计;

[0015] S2布置检测模块, 检测点要结合气体的性质、 释放源的特性、 生产场地布置、 地理条件综合考虑, 并要选择气体易于积累和便于采样之处, 一般在有毒气体 压缩机和液体泵的密封处, 液、 气体采样日, 催化剂储存设备周围以及换热器 处布置可燃、 有毒气体的传感器;

[0016] S3检测系统与控制中心的连接, 根据实际情况, 选择 RS485和 /或无线网与控制 中心连接, 当距离较近或者通讯要求较高的情况可以选择 RS485连接, 当距离较 远可以选择 Wifi或者无线 Mesh网连接, 采用无线 Mesh网需要将无线交换机与电 源连接;

[0017] S4检测系统设置报警值, 通过按键模块选择传感器的型号, 然后再设置报警 值, 也可以通过安全中心进行报警值的设定;

[0018] S5安全中心设置管理权限和登录信息, 设置登录账号, 登录账号有不同的管理 权限, 管理权限包括传感器型号的选择、 报警参数的设置、 检测周期的设置和 关闭报警;

[0019] S6启动检测系统, 单片机进行参数初始化, 包括定吋器初始化、 10口初始化、 ADC0832初始化;

[0020] S7定吋检测, 根据设置的检测周期进行检测, 将检测的数据传输给安全中心, 同吋在显示器和安全中心实吋显示检测的浓度 值, 并与报警值进行对比, 如果 超过报警值进行报警;

[0021] S8报警的关闭, 当确认现场的有毒气体浓度处于报警值以下吋 , 具有关闭报警 权限的用户登录后进行报警关闭, 同吋将报警信息进行标记, 方便査询。

发明的有益效果

有益效果

[0022] 与现有技术相比本发明具有以下有益效果:

[0023] 本发明提供的基于 STM32的化工厂环境检测系统和检测方法实现了 毒气体的 实吋检测、 报警以及上位机的远程监控, 系统操作简便、 电路简单、 故障率低 、 功耗低, 寿命长、 可靠性高、 检测准确度高、 造价低廉、 能对有害气体浓度 信息进行后期处理, 有效保护职工健康、 预防重大事故。

对附图的简要说明

附图说明

[0024] 图 1为本发明的结构框图。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0025] 在此处键入本发明的最佳实施方式描述段落。

本发明的实施方式

[0026] 现通过实施例作进一步说明。

[0027] 实吋例 1

[0028] 基于 STM32的化工厂环境检测系统, 包括检测系统和安全中心, 所述检测系统 通过有线和 /或无线网与安全中心连接; 所述检测系统包括单片机模块、 电源模 块、 检测模块、 无线模块、 报警模块、 显示模块、 按键模块、 RS485总线和 A/D 转换模块; 所述检测模块通过 RS485总线和 /或 A/D转换模块与单片机模块连接, 所述无线模块、 显示模块、 报警模块和电源模块均与单片机模块连接; 所述单 片机模块处理检测的数据并发送给安全中心; 所述检测模块检测有毒气体的浓 度; 所述 RS485总线与检测模块和 /或安全中心连接; 所述 A/D转换模块与检测模 块连接, 将检测的数据传输给单片机模块; 所述无线模块用于单片机模块与安 全中心的通讯; 所述电源模块采用幵关电源提高检测模块所需 电力; 所述按键 模块设置检验的气体传感器型号、 报警值以及检测周期; 所述显示模块显示检 测的气体和气体浓度; 所述报警模块发出声音报警; 所述安全中心管理登录、 设置有毒气体浓度的报警值、 检测周期、 存储测量数据、 显示报警、 异常情况 査询和浓度报表。

[0029] 优选的, 所述检测模块包括有毒气体传感器和 /或温度传感器和 /或湿度传感器

[0030] 优选的, 所述有毒气体传感器为 TPS2534传感器和 /或 MQ系类传感器中的一种 以上。

[0031] 优选的, 所述 A/D转换模块采用 ADC0809芯片, 检测模块的模拟电压值放大后 接到 ADC0809的数据输入通道 INO和 IN1端, 作为 A/D模数转换器的输入, 模数 转换器 ADC0809的数据转换结果连接到单片机的 PA1和 PA2口。

[0032] 优选的, 所述单片机模块包括 STM32单片机、 晶振电路和复位电路; 所述晶振 电路由一个无源晶振和两个 20pf的电容组成, 通过晶振的振荡提供需要的工作吋 序; 所述复位电路的让单片机执行的程序返回到初 始状态, 所述复位电路包括 上电复位和按键复位。

[0033] 优选的, 所述报警模块由有源蜂鸣器、 PNP三极管和限流电组成, 所述有源蜂 鸣器与电源模块连接。

[0034] 优选的, 所述安全中心包括路由器、 服务器、 显示器和控制系统, 所述路由器 和显示器均与服务器连接, 所述服务器接受并存储检测系统的数据, 所述显示 器显示检测的有毒气体的浓度和报警信息, 所述控制系统管理路由器和服务器 , 所述控制系统包括管理模块、 监控模块、 数据分析与处理模块和数据库模块 ; 所述管理模块进行权限管理、 用户登录管理、 报警参数和检测周期的设置; 所述监控模块实吋监测、 存储和显示传感器测得的有毒气体浓度, 并与设定报 警值进行比较, 如果大于报警值发出报警提示; 所述数据分析与处理模块对监 测点的数据信息进行记录和统计, 为系统运行和事故分析提供正确的历史数据 和基础数据, 可自动生成监测报告, 并生成浓度报表; 所述数据库模块实现历 史数据的査询和异常情况査询。

[0035] 优选的, 所述无线模块为 Wifi模块或无线 Mesh模块, 所述无线 Mesh模块包括 无线交换机和天线, 所述无线交换机分别与单片机模块和电源模块 连接, 通过 馈线与天线连接。

[0036] 实施例 2

[0037] 基于 STM32的化工厂环境检测方法, 包括以下步骤:

[0038] S1传感器的选择, 根据实际检测的有毒气体选择相关的有毒气体 传感器, 传感 器为 TPS2534、 MQ-2、 MQ-7、 MQ-135中的一种或一种以上, 并根据需要选择 温度计和 /或湿度计;

[0039] S2布置检测模块, 检测点要结合气体的性质、 释放源的特性、 生产场地布置、 地理条件综合考虑, 并要选择气体易于积累和便于采样之处, 一般在有毒气体 压缩机和液体泵的密封处, 液、 气体采样日, 催化剂储存设备周围以及换热器 处布置可燃、 有毒气体的传感器;

[0040] S3检测系统与控制中心的连接, 根据实际情况, 选择 RS485和 /或无线网与控制 中心连接, 当距离较近或者通讯要求较高的情况可以选择 RS485连接, 当距离较 远可以选择 Wifi或者无线 Mesh网连接, 采用无线 Mesh网需要将无线交换机与电 源连接;

[0041] S4检测系统设置报警值, 通过按键模块选择传感器的型号, 然后再设置报警 值, 也可以通过安全中心进行报警值的设定;

[0042] S5安全中心设置管理权限和登录信息, 设置登录账号, 登录账号有不同的管理 权限, 管理权限包括传感器型号的选择、 报警参数的设置、 检测周期的设置和 关闭报警;

[0043] S6启动检测系统, 单片机进行参数初始化, 包括定吋器初始化、 10口初始化、 ADC0832初始化;

[0044] S7定吋检测, 根据设置的检测周期进行检测, 将检测的数据传输给安全中心, 同吋在显示器和安全中心实吋显示检测的浓度 值, 并与报警值进行对比, 如果 超过报警值进行报警; [0045] S8报警的关闭, 当确认现场的有毒气体浓度处于报警值以下时 , 具有关闭报 权限的用户登录后进行报警关闭, 同吋将报警信息进行标记, 方便査询。 工业实用性

[0046] 在此处键入工业实用性描述段落。

序列表自由内容

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