专利名称：�？榛悄芷寮觳庾爸玫闹谱鞣椒�
技术领域：
本发明涉及一种用于检测气体浓度的�？榛悄芷寮觳庾爸茫粲谄迮ǘ炔馐约际趿煊�。
背景技术：
气体检测装置的应用领域越来越广泛，尤其在可燃气体、有毒气体及其他气体检测领域，气体传感器节点的应用数量已经相当可观，而且，未来20年内，社会对气体检测装置的需求市场将进一步扩大。因此，如何在传感器平台层面提高传感器的实用性、提高传感器监测系统的通用性以及如何降低成本、提高可靠性成为这一领域的迫切需求。目前的气体检测装置针对不同气体的检测技术已经比较完善，基本上实现了传感器探头与主机的分离，根据探头的工作状态及老化程度随时更换探头，这样可以节约成本， 提高效率。然而，目前的气体检测装置的传感器平台一般一个机体只适用于一种传感器探头，即只为检测一种气体而进行软件硬件的开发，对适于多种气体、多量程的检测通用平台的开发及相关研究并不多。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明所要解决的技术问题是提出一种�？榛钠寮觳庾爸茫越饩鐾恢制放苹虺Ъ业纳钠宕衅魈酵吩谟τ糜诓煌牟饬孔爸貌饬渴保峁嬖诓畋鸬募际跷侍狻�( 二 )技术方案本发明提出一种气体检测装置，包括主控�？楹痛衅髂？椋龃衅髂？槟苡胫骺啬？榻惺萁换唬龃衅髂？槟芄话沧安饬坎煌宓拇衅魈酵罚糜诓杉衅魈酵贩⑺偷钠寮觳庑藕牛凰鲋骺啬？橛糜诙寥∷銎宕衅髂？樯习沧暗拇衅魈酵返谋晔缎畔ⅲ⑾虼衅魈酵贩⑺图觳饪刂菩藕牛钥刂拼衅魈酵范云褰屑觳�。根据本发明的一个具体实施方式
，还包括一个安全栅�？椋溆糜诮邮账龃衅髂？椴杉钠寮觳庑藕牛⒔闷寮觳庑藕抛晃景财寮觳庑藕藕蟠透鲋骺啬？�。根据本发明的一个具体实施方式
，所述安全栅模块还用于向所述传感器模块提供本安电源。根据本发明的一个具体实施方式
，所述传感器�？榛褂糜诖娲沧捌渖系拇衅魈酵返谋晔缎畔ⅲ凰鲋骺啬？榛褂糜诟莞帽晔缎畔⑴卸习沧坝谒龃衅髂？榈拇衅魈酵匪觳獾钠謇嘈停佣峁┫嘤Φ募觳饪刂菩藕哦云褰屑觳�。根据本发明的一个具体实施方式
，所述传感器�？榧捎写娲⑵鳎么娲⑵饔糜诖娲沧坝谒龃衅髂？樯系拇衅魈酵返谋晔缎畔ⅲ腋帽晔缎畔↖D标识和时间标识，所述ID标识表示传感器探头所能检测的气体的类型，所述时间标识表示传感器探头的使用时间信息。根据本发明的一个具体实施方式
，所述时间标识包括传感器探头的出厂日期、已经使用时间、产品使用时限及校正周期。根据本发明的一个具体实施方式
，所述主控�？榘ǹ刂破骱虯D转换器，所述AD转换器用于对气体检测信号进行AD转换，生成数字气体检测结果；所述控制器用于读取安装于所述传感器�？榈拇衅魈酵返谋晔缎畔ⅲ卸霞觳馄謇嘈停⒏軦D转换器得到的数字气体检测结果，计算气体浓度值。根据本发明的一个具体实施方式
，所述主控�？榛拱谥么娲⑵鳎媚谥么娲⑵髦写娲⒂邢喽杂τ诓煌謇嘈偷募觳獠问�。
根据本发明的一个具体实施方式
，所述检测参数包括与传感器探头所检测气体对应的气体检测信号与气体浓度的关系曲线参数、抑制漂移参数、线性化参数、量程中的至少一个。根据本发明的一个具体实施方式
，所述传感器�？榧捎形露却衅鳎溆糜诩觳獍沧坝谒龃衅髂？榈拇衅魈酵返墓ぷ魑露龋露燃觳庑藕牛梦露燃觳庑藕啪霭踩つ？樗椭了鲋骺啬？�。根据本发明的一个具体实施方式
，所述主控�？榛褂糜诙晕露燃觳庑藕沤蠥D转换，得出当前被测气体的数字温度检测结果；所述控制器还用于根据该数字温度检测结果对所述数字气体检测结果进行温度补偿后产生气体浓度信息。根据本发明的一个具体实施方式
,还包括显示�？�,其用于接收并显示来自主控�？榈南圆恍畔ⅰ８荼痉⒚鞯囊桓�具体实施方式
，还包括输入�？椋糜诮邮沼没У氖淙耄獠靠刂菩藕牛猛獠靠刂菩藕庞糜谏柚�、校准、更改该气体检测装置的参数。根据本发明的一个具体实施方式
，还包括输出�？椋溆糜诮邮绽醋运鲋骺啬？榈氖涑鲂畔⒉⒎⑺偷酵獠孔爸茫约敖邮绽醋酝獠孔爸玫目刂菩畔⒉⒎⑺偷礁弥骺啬？�。本发明还提出一种气体检测系统，包括一个上位机和多个所述的气体检测装置，所述上位机与所述多个气体检测装置组成气体检测网络，以对多个空间的气体浓度同时测量。根据本发明的一个具体实施方式
，所述上位机根据各气体检测装置所测量的浓度测量值及气体检测装置的位置关系计算并显示气体浓度的分布及扩散趋势。(三)有益效果本发明的气体检测装置是一种适于多种气体检测传感器的通用平台，其�？榛纳杓品绞剑沟么衅髌教ǖ囊恢滦缘玫胶芎玫谋Ｕ希跣×擞没褂玫母丛佣龋岣吡舜衅魈酵返木龋档土似宕衅鞯挠τ贸杀�。本发明的气体检测装置采用了智能化处理平台和智能传感器技术，可支持多气体、多量程检测。本发明的气体检测装置采用显示板层、控制板层及电源板层三层叠加结构，外接针对不同气体更换传感器探头，同时利用总线接口可与上位机实时通信，便于与上位机组网，实现该模块化智能传感器的网络化。本发明的气体检测装置采用本安设计，支持多气体、多量程，支持离线标定，提供多种信号传输方式，系统组网方式灵活，支持零点、满量程输出信号微调，反极性保护，抗干扰能力强，可以在煤矿等对传感器有本安要求的环境中使用。本发明的气体检测装置采用一体化设 计，支持多种采样方式，具有智能处理平台、丰富的用户界面及强大的处理功能。本发明的气体检测装置的每个�？橄嗷ザ懒ⅲ夷？榭梢匝∨渥楹希迪植煌呐渲茫？榈慕涌谟锰乇鸲ㄒ宓谋曜冀涌冢绕渥芟吣？榭梢酝ü樽唬迪植煌绞降耐ㄑ�。
图I示出了本发明的�？榛寮觳庾爸玫囊桓鍪凳├墓δ芸蛲迹煌�2为本发明的�？榛寮觳庾爸玫囊桓鍪凳├木咛迨迪值慕峁故疽馔迹煌�3为本发明的�？榛寮觳庾爸玫囊桓鍪凳├陌寮洳愦谓峁雇迹煌�4为本发明的�？榛寮觳庾爸玫囊桓鍪凳├南允景宀闶疽馔迹煌�5为本发明的�？榛寮觳庾爸玫囊桓鍪凳├目刂瓢宀闶疽馔迹煌�6为本发明的�？榛寮觳庾爸玫囊桓鍪凳├牡缭窗宀闶疽馔迹煌�7为本发明的�？榛寮觳庾爸玫囊桓鍪凳├牟僮髁鞒掏迹煌�8为本发明的�？榛寮觳庾爸玫囊桓鍪凳├钠迮ǘ确植纪�。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。本发明的�？榛悄芷寮觳庾爸弥辽侔ㄒ桓鲋骺啬？楹鸵桓龃衅髂？椋呖山惺萁换�。传感器�？檎攵圆煌募觳馄澹砂沧笆视诓煌宓拇衅魈酵�。所述主控�？槭紫榷寥〈衅魍�6的rom信息，判断检测气体类型，然后向所述气体传感器�？榉⑺图觳饪刂菩藕牛軷OM信息在主控模块⑴上FLASH中查找该ID对应的检测参数，并以此为参数对当前传感器探头返回的检测结果信号进行AD转换和浓度计算。 在一种具体实施方式
中，传感器�？橄蛑骺啬？榉⑺痛衅魈酵返谋晔缎畔ⅲ晔缎畔⒂糜诒晔兜鼻鞍沧暗拇衅魈酵匪芗觳獾钠謇嘈�。主控�？榻邮沾衅髂？榉⑺偷谋晔缎畔ⅲü帽晔兜弥觳獾钠宓睦嘈停佣峁┫嘤Φ募觳饪刂菩藕哦云褰屑觳�。图I示出了本发明的�？榛寮觳庾爸玫囊桓鍪凳├墓δ芸蛲肌Ｈ缤糏所示，该气体检测装置包括主控模块1，与主控�？镮连接有显示�？�2、输入�？�3、输出�？�4和安全栅�？�5，安全栅�？�5连接有传感器�？�6。此外，气体检测装置还包括电源�？�7，其用于为主控�？镮、显示�？�2、输入�？�3、输出�？�4和安全栅�？�5供电。在该实施例中，传感器�？�6通过安全栅�？�5与主控模块I进行数据交换。传感器�？�6用于采集与之连接的传感器探头的气体检测信号，并向安全栅�？�5提供气体检测信号。安全栅�？�5用于接收传感器模块6采集的气体检测信号，并将该气体检测信号转换为本安气体检测信号传送给主控�？镮。所谓本安信号是指满足本质安全国家要求的模拟或数字信号，本安气体检测信号是本质安全的气体检测信号。安全栅�？�5的电源由电源�？�7提供，并将来自电源�？�7的电源转换为本安电源后提供给传感器�？�6。所谓本安电源即本质安全电源，能用于爆炸性气体环境中，在强制性国家标准GB3836中有明确要求。本安电源可以是直流，也可以是交流，在极端情况下的放电能量不会点燃爆炸性气体。在该实施例中，安全栅�？�5包括安全栅、信号放大电路、温度传感器输出回路(图中未示出)、传感器�？榈拇娲⑵�(EEPR0M，后将描述)的线路、电源本安转换电路以及电源电路(未示出)等，安全栅对信号放大电路、温度传感器输出回路、EEPROM线路及电源电路实施本质安全保护。安全栅玩采用齐纳式安全栅结构。信号放大电路用于将来自传感器�？�6采集的气体检测信号进行放大，并经安全栅�？楸景不笏椭骺啬？镮上的AD部 分进行模数转换，电源本安转换电路用于确保暴露在被测气体中的电源及电路符合本质安全标准。电源本安转换电路是本领域的公知常识，在此不再详细描述。在本发明一种优选的实施方式中，该传感器�？�6上还集成有存储器、温度传感器和信号调理电路。存储器用于存储传感器探头的ID标识和时间标识，ID标识表示传感器探头所能检测的气体的类型，时间标识表示传感器探头的使用时间信息。需要注意的是，传感器探头的ID标识和时间标识是不可更改的。存储器可为只读存储器(ROM)，例如EEPROM ;温度传感器用于检测传感器探头的工作温度，产生温度检测信号并提供给安全栅�？�5，温度检测信号是模拟信号，经由安全栅�？�5本安化后提供给主控�？镮 ;信号调理电路用于对传感器�？�6采集的气体检测信号(模拟信号)进行调理后输出给安全栅�？�5。根据本发明，所述主控�？镮主要用于以下功能通过安全栅�？�5接收来自传感器�？�6的ID标识，根据该ID标识确定当前检测的气体类型，根据时间标识判断传感器探头的出厂日期、已经使用时间、产品使用时限及校正周期，从而选择与该气体类型相应的检测参数，产生检测控制信号，并通过安全栅�？�5向气体传感器�？�6发送该检测控制信号，以根据所述检测参数控制所述传感器模块6的传感器探头对当前检测气体进行检测，并接收传感器�？�6经由安全栅�？�5传送来的本安气体检测信号，生成检测结果信息。在该实施例中，主控�？镮包括控制器和AD转换器。其中，控制器为ARM控制器，更进一步的，控制器可选择为ARM7-LPC2356芯片，其为16/32位微处理器，最高72M主频；AD转换器可以是12位AD转换器。所述控制器可内置有10位AD转换器，因此本身也具有AD转换功能。根据本发明的一种具体实施方式
，所述控制器的内置AD转换器对来自安全栅�？�5的本安温度检测信号进行AD转换，得出当前被测气体的数字温度检测信号。所述AD转换器用于对来自安全栅�？�5的本安气体检测信号进行AD转换，将模拟量检测值转换为数字结果。根据本发明的该实施例，主控�？镮还包括有内置存储器，该内置存储器中存储有相应于不同气体类型的检测参数，检测参数可以是抑制漂移参数、线性化参数、量程等。由此，所述控制器在判断被检测的气体类型之后，从该内置存储器选择不同的检测参数，作为主控�？镮处理气体浓度AD转换结果的必要参数，经计算得到被测气体的浓度。进一步，温度补偿关系在主控�？镮根据ID标识选择出被测气体类型后已经确定，温度补偿计算所需要的误差系数存储在内置存储器中，通过读取传感器探头返回的温度检测结果作为必要参数就可实现补偿计算。根据本发明的该实施例,显示�？�2用于接收并显示来自主控�？镮的显示信息，显示信息包括气体浓度信息和传感器探头信息等。显示�？�2由显示屏、指示灯和显示屏接口电路等构成。进一步的，显示屏可以是段式液晶屏，该指示灯可以是LED指示灯，该显示屏接口电路可以是SPI (串行外围接口)接口。IXD显示屏显示的内容包括气体类型、气体浓度值、报警阈值等检测结果信息以及装置的工作状态信息。此外，当气体检测装置处于设置状态时，该LCD显示屏还可用于显示输入内容和更改内容。主控�？镮可以以固定间隔时间(例如可以设置为10天)查询与传感器�？�6相连的传感器探头的时间标识，以判断该传感器探头是否工作于有效使用期内，如果超期，将通过显示�？�2显示超期信息和报警信息。 输入模块3是用户与气体检测装置进行交互的接口，用于接收用户的输入，产生外部控制信号，该外部控制信号用于设置、校准、更改该气体检测装置的各种参数，包括人工零点飘移校正、检查装置信息等。在该实施例中，输入�？�3由干簧管构成。干簧管也称舌簧管或磁簧开关，是一种磁敏的特殊开关。它通常有两个软磁性材料的簧片做成的，无磁时断开，有磁时闭合。这些簧片触点被封装在充有惰性气体(如氮、氦等)或真空的玻璃管里，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的�？虺１沾サ�。干簧管比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作可靠性很高。用户使用磁棒控制干簧管的通断，作为外部输入。输出模块4用于接收主控�？镮的输出信息并发送到外部装置，以及接收来自外部装置的控制信息并发送到主控�？�1，以实现现场IO控制及信息输出。在该实施例中，输出模块4包括接口、继电器组、输出元件、光电隔离元件、放大电路及数模转换元件等。进一步的，该接口可以是485串行MAX485通信接口，该输出元件可以是4-20mA模拟量输出元件。继电器组可以是3组节点容量30V/4A继电器开关。利用串口 485协议，气体检测装置可以将传感器模块6采集的气体检测信号送给上位机以便进行实时监测，在485协议基础上，有组网需求时，系统可以采用Modbus协议进行组网，即多个气体检测装置通过Modbus与上位机实现对现场的网络化气体浓度检测，用以满足对多个测量点进行同时检测并对点与点之间浓度关系有需要的应用。开关量输出以继电器形式实现系统IO输出，其容量可视需要而定，这样系统可直接根据浓度值的变化利用继电器组控制外部开关。4-20mA为系统浓度值的模拟信号输出口，可以通过4-20mA的变化电流代替数字信号返回测量浓度值，满足特殊的浓度输出需求。电源�？�7用于为气体检测装置的各个模块供电。在该实施例中，电源�？�7具有反极性保护等功能，接收外部10-30V直流电压，并将其转换为气体检测装置的各�？樗枰牟煌牡缪怪担髂？楣┑纭８玫缭茨？�7还具有三路电压输出，其输出电压分别为LM2576-ADJ 输出 5V、LM1117MPX-3· 3 输出 3. 3V、MC1403 输出 2. 5V。根据本发明，主控�？镮还用于向显示�？�2提供显示信息；接收来自输入�？�3的外部控制信号，根据该外部控制信号设置传感器探头状态，抑制零点漂移等；此外，通过输出模块4输出4 20毫安模拟信号及继电器控制信号，并可通过输出模块4的串口与上位机通信。本发明的气体检测装置具有设置状态和工作状态。当气体检测装置在工作状态时，传感器�？�6首先向主控�？镮发送当前安装的传感器探头的标识信息，主控�？镮根据该标识信息确定当前检测的气体的类型，并选择与该气体类型对应的检测参数，所述检测参数包括时间间隔、校正周期、抑制漂移参数、线性化参数、量程等。然后，主控�？镮根据传感器�？�6返回的模拟气体检测信号进行AD转换，将模拟气体检测信号转变为数字气体检测信号，并通过显示�？�2进行显示。其中，将模拟气体检测信号转变为数字量的过程，需要使用通过标识信息而选择的检测参数(检测电压与气体浓度对应关系曲线)包括抑制漂移参数、线性化参数、量程等，以便针对不同被测气体进行AD转换，获得气体浓度值。在设置状态时(磁棒靠近干簧管产生输入脉冲，系统进入设置状态)，系统从工作 状态进入到设置状态，检测装置暂停工作状态。气体检测装置进入设置状态后可进行标校设置，参数阈值设置和时间设置。在设置状态下，用户通过输入�？榭梢允侄南低呈奔洌斜晷２僮骷芭ǘ缺ň兄档母氖淙�。图2为上述实施例的具体实现的结构示意图。如图2所示，上述描述的AD转换器由AD转换电路MCP3201实现，内置存储器由4M的外扩FLASH实现。AD转换电路MCP3201由12位AD转换器构成,将传感器�？�6传来的模拟的气体检测信号(即表不气体浓度的电压信号)转换成供主控�？镮识别和处理的12位数字气体检测信号。外扩的4M内存的FLASH用于存储上述检测参数(电压与气体浓度的对应关系曲线，抑制漂移参数、线性化参数、量程等)及设备加密。通过外扩FLASH实现设备加密是本领域的公知常识，在此不再具体说明。图3是本发明上述实施例的气体检测装置的板间层次结构图。上面对于本发明的装置的描述是基于各功能化�？槔唇械摹Ｔ诰咛迨迪直痉⒚鞯淖爸檬保鲜龈鞴δ苣？榧稍诓煌牡缏钒宀闵弦允迪指髂？榈墓δ�。如图3所示，该气体检测装置在物理结构上包括传感器探头10、显示板层11、控制板层12和电源板层13。在图3中，A-H表示气体检测装置的传感器探头10。其中，A-H分别对应了可测量不同气体的传感器探头，针对不同测量气体更换不同的智能探头便可实现气体浓度检测。进一步的，如前所述，传感器探头可包括温度传感器，在测量时，将环境温度参数返回主控�？椋靡越形露炔钩�。显示板层11、控制板层12和电源板层13的结构也如图3所示，其中，最上层为显示板层11，该显示板层11与位于中间层的控制板层3通过插针14相连，同样，位于最下层的电源板层13也通过插针14与位于中间层的控制板12层连接。其中，显示板层11上包括上述显示�？�2，输入�？�3，控制板层上包括上述主控制�？�1，电源板层上包括上述电源模块7及输出�？�4。图4为本发明上述实施例的显示板层的结构示意图。如图4所示,显示板层包括LED指示灯、IXD显示层、显示屏接口电路、温度传感器、四个外部输入点和双排插针。所述LED指示灯用于指示该�？榛悄艽衅鞯墓ぷ髯刺氨ň�。LCD显示屏用于显示检测气体类别、气体浓度、时间及传感器工作状态。显示屏接口电路为显示器提供驱动。温度传感器为温度补偿提供该�？榛悄艽衅鞯哪诓课露仁�。四个外部输入点“菜单、加、减、取消”用于实现外部输入功能；所述四个外部输入点在设置传感器时使用。双排插针用于连接显示板层11与控制板层12，并可用于数据传输及为显示板层11提供电源。图5为本发明上述实施例的控制板层的结构示意图。如前所述，主控�？镮的控制器可以采用ARM7-LPC2356处理器，用于数据处理、显示、通信及继电器组的控制。AD转换器可以采用MCP3201U2位AD转换芯片，将来自传感器�？�6的气体检测信号转换成数字气体检测信号，并送到控制器。输出�？�4中的数模转换元件位于AD转换芯片下方，用于将数字量转换为4_20mA模拟信号，通过4-20mA输出�？槭涑觯桓檬Ｗ辉梢允荓TC1453IS8。FALSH�？�9用于存储传感器标定用数据(电压及浓度对应关系曲线，抑制漂移参数、线性化参数、量程等)；该数据即针对不同气体所需的时间间隔、校正周期、抑制漂移参数、线性化参数、量程等参数。输出�？�4的UART (通用异步接收发送接口)用于与上位机进行串口通信。通过JTAG(联合测试行动小组，一种国际标准测试协议)端口，可对控制器进行在线仿真调试。 插针14可以是双排插针和牛角插针，其中，双排插针用于与显示板层11通信并为其提供稳压电源；牛角插针用于与电源板层13通信及接受电源板层13提供的各种稳压电源。图6为本发明上述实施例的电源板层的结构示意图。左侧牛角插针用于与控制板层12通信，接收继电器组控制信号，并为控制板层12提供稳压电源。三孔插座三孔分别对应24V电压引脚，4 20mA弓丨脚和COM引脚(接地弓丨脚)，通过3孔插座24V弓丨脚接收外部电源输入，也可以通过该3孔插座4 20mA引脚向外部输出4_20mA模拟输出信号,两者共用COM接地引脚，组成回路。电压转换电路为系统提供稳定的5V、3. 3V和I. 8V输出电压。继电器通过8孔插座将开关量输出。485�？橥ü�8孔插座与外界使用MODBUS协议通信，传输被测气体浓度值、传感器工作状态及报警信号。传感器8孔插座用于接收传感器�？�6传来的浓度模拟信号，并为传感器提供稳压电源。进一步，上述三层基板均良好敷铜，模拟地、数字地分离，减小数字信号对模拟部分干扰，并提高抗外界干扰能力。电源电路接极性保护电路，由二极管，保险丝，瞬态抑制二极管组成，防止大电压或电源反接损坏电路。图7为本发明的气体检测装置的操作流程图。如图7所示，本发明的气体检测装置的工作流程为首先，打开电源，对硬件进行初始化，主控装置从传感器探头中读取传感器探头的ID标识和时间标签，判断气体检测装置所测量的气体的类别，然后根据从传感器探头读出数据的内容，主控�？镮再从FLASH中读取相应数据(电压及浓度对应关系曲线，抑制漂移参数、线性化参数、量程等)；然后判断工作模式，如果为工作状态，则采集传感器探头输出的电压值、温度值，对采集的气体检测信号(电压值)进行线性化处理并进行温度补偿得到当前的气体浓度值；将得到的气体浓度值与设置的报警点比较，若低于报警门限，则进入下一循环继续判断工作模式；若高于报警门限，则进行声光报警操作和继电器动作，然后程序返回工作状态，继续进行检测及判断工作；如果工作模式为设置状态，则进入参数设置状态，首先选择所需设置的参数，然后进行参数设置，参数设置完成后将新设置的参数写入FLASH替代原有参数并显示成功信息，程序返回工作设置判断状态进行判断并继续新的运行周期。
进一步的，若气体检测装置长期工作后出现零漂误差，可通过进入参数设置状态，进入标校设置状态，对气体检测装置进行离线标定。进一步的，可通过改变测试条件来对气体检测装置进行零漂补偿设置或满量程校准设置。图8为本发明一个实施例的气体浓度分布图。如图所示，当多个气体检测装置星型组网时，上位机接收各个气体检测装置返回数据，并根据气体检测装置布置的位置及各测量数据，可精确计算测试空间整体平均浓度及测试点的气体浓度，同时可根据测试点(本例为5个，分别为A，B，C，D，E测试点)数据结合测试点位置信息，计算被气体浓度的平面分布。如图所示,此情况为A点浓度最大,B, C浓度次之,D, E浓度较小的示意,气体由左上向右下扩散。便于判断气体扩散速度和扩散趋势。表I
ID标识时间标识
N*獅M —、I 参数选择初始时间已使用时间(天)~~~
UU子(1字节)(4字节)(2字节)表I为本发明气体检测装置的标识图。该标识用于通知主控�？镮目前需要检测的气体类型，主控�？镮随之选择与该气体对应的检测方式，包括时间间隔、校正周期、抑制漂移参数、线性化参数、更改量程等。该标识内容包括传感器探头的ID标识和时间标识。传感器探头的ID标识的第一个字节表示智能探头所检测的气体类型，可选气体包括可燃气、CO、H2S, SO2等，如图3所示，传感器探头A-H对应的检测气体依序分别为可燃气、02、CO、H2S, NH3> SO2, HCL、N02。传感器探头的ID标识的第二个字节为参数选择标识，主控�？镮通过此字节内容确定传感器探头零漂和线性化所需使用的校正参数，这些参数存储于主控�？镮的控制器中。当主控�？镮的控制器读到传感器模块的EEPROM中的ID标识后，通过对应字节，查找出对应参数，用于数据处理和显示。时间标识用于记录该传感器探头的出厂时间及已经使用时间，这样方便主控�？镮的控制器判断该传感器探头是否处于有效使用时间范围内及使用时间是否已经超过传感器探头的有效期。该时间标识共6个字节，前4个字节为传感器出厂时间，后2个字节为传感器工作时间，以天数为单位计算。该时间标识中，已使用天数信息的初始值为零，工作时由主机实时写入，便于主机掌握传感器探头工作时间信息。该气体检测装置具备组网及网络监控功能，多台终端气体检测装置通过485总线方式与上位机组成星形网络，通过节点与上位机的通信，上位机可实时显示节点的目标气体浓度，并且气体检测装置节点位置关系判断被测气体浓度分布和扩散趋势。该气体检测装置使用�？榛δ苌杓疲曜寂渲梦咧�4_20mA模拟信号传输方式；同时，可选显示、可编程开关量输出、多功能总线及无线传输等�？�。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种气体检测装置，包括主控�？�(I)和传感器�？椤�)，所述传感器�？�(6)能与主控�？�(I)进行数据交换，其特征在于， 所述传感器�？�(6)能够安装测量不同气体的传感器探头，用于采集传感器探头发送的气体检测信号； 所述主控�？�(I)用于读取所述气体传感器�？�(6)上安装的传感器探头的标识信息，并向传感器探头发送检测控制信号，以控制传感器探头对气体进行检测。
2.如权利要求I所述的气体检测装置，其特征在于，还包括一个安全栅�？�(5)，其用于接收所述传感器模块(6)采集的气体检测信号，并将该气体检测信号转换为本安气体检测信号后传送给所述主控�？�(I)。
3.如权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，所述安全栅�？�(5)还用于向所述传感器�？�(6)提供本安电源。
4.如权利要求I所述的气体检测装置，其特征在于， 所述传感器�？�(6)还用于存储安装其上的传感器探头的标识信息； 所述主控�？�(I)还用于根据该标识信息判断安装于所述传感器�？�(6)的传感器探头所检测的气体类型，从而提供相应的检测控制信号对气体进行检测。
5.如权利要求4所述的气体检测装置，其特征在于，所述传感器�？�(6)集成有存储器，该存储器用于存储安装于所述传感器�？�(6)上的传感器探头的标识信息，且该标识信息包括ID标识和时间标识，所述ID标识表示传感器探头所能检测的气体的类型，所述时间标识表示传感器探头的使用时间信息。
6.如权利要求5所述的气体检测装置，其特征在于，所述时间标识包括传感器探头的出厂日期、已经使用时间、产品使用时限及校正周期。
7.如权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，所述主控�？�(I)包括控制器和AD转换器， 所述AD转换器用于对气体检测信号进行AD转换，生成数字气体检测结果； 所述控制器用于读取安装于所述传感器�？�(6)的传感器探头的标识信息，判断检测气体类型，并根据AD转换器得到的数字气体检测结果，计算气体浓度值。
8.如权利要求7所述的气体检测装置，其特征在于，所述主控�？�(I)还包括内置存储器，该内置存储器中存储有相对应于不同气体类型的检测参数。
9.如权利要求8所述的气体检测装置，其特征在于，所述检测参数包括与传感器探头所检测气体对应的气体检测信号与气体浓度的关系曲线参数、抑制漂移参数、线性化参数、量程中的至少一个。
10.如权利要求7所述的气体检测装置，其特征在于，所述传感器�？�(6)集成有温度传感器，其用于检测安装于所述传感器模块出)的传感器探头的工作温度，产生温度检测信号，该温度检测信号经所述安全栅�？�(5)送至所述主控�？�(I)。
11.如权利要求10所述的气体检测装置，其特征在于，所述主控�？�(I)还用于对温度检测信号进行AD转换，得出当前被测气体的数字温度检测结果； 所述控制器还用于根据该数字温度检测结果对所述数字气体检测结果进行温度补偿后产生气体浓度信息。
12.如权利要求I所述的气体检测装置，其特征在于，还包括显示模块2，其用于接收并显示来自主控�？�(I)的显示信息。
13.如权利要求I所述的气体检测装置，其特征在于，还包括输入�？�(3)，用于接收用户的输入，产生外部控制信号，该外部控制信号用于设置、校准、更改该气体检测装置的参数。
14.如权利要求I所述的气体检测装置，其特征在于，还包括输出�？�(4)，其用于接收来自所述主控�？�(I)的输出信息并发送到外部装置，以及接收来自外部装置的控制信息并发送到该主控�？�(I)。
15.—种气体检测系统,其特征在于,包括一个上位机和多个如权利要求1-14中任一项所述的气体检测装置，所述上位机与所述多个气体检测装置组成气体检测网络，以对多个空间的气体浓度同时测量。
16.如权利要求15所述的气体检测系统，所述上位机根据各气体检测装置所测量的浓度测量值及气体检测装置的位置关系计算并显示气体浓度的分布及扩散趋势。
全文摘要
本发明公开了一种气体检测装置，用于测量气体的浓渡，该气体测量装置包括主控�？�、显示�？�、输入�？椤⑹涑瞿？�、安全栅�？�、传感器�？楹偷缭茨？樽槌桑诰咛迨迪质保上允景宀�、控制板层及电源板层三层叠加结构构成，且外接可检测不同气体的传感器探头。本发明的气体检测装置还支持与上位机组网，可支持多气体、多量程的检测。
文档编号G01N33/00GK102944648SQ201210460619
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者梁自泽, 杨明博, 李恩, 翟波, 杨国栋, 谭民, 马庆增, 林浩, 赵德政, 贾鹏霄 申请人:中国科学院自动化研究所
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