低功耗快速响应智能甲烷监测终端制造技术

技术编号:11297247 阅读:113 留言:0更新日期:2015-04-15 13:47
本实用新型专利技术属于气体监控技术领域,具体涉及一种低功耗快速响应智能甲烷监测终端,它包括电池单元、微控制器芯片、GPRS模块、红外甲烷传感器,所述电池单元分别连接微控制器芯片、GPRS模块、红外甲烷传感器,所述红外甲烷传感器和GPRS模块分别与微控制器芯片连接,它还包括RTC实时时钟单元,所述RTC实时时钟单元与微控制器芯片连接,所述红外甲烷传感器采用俄罗斯MIPEX TECHNOLOGY生产的MIPEX传感器。采用基于NDIR原理的MIPEX传感器,其实际功耗只有传统传感器的百分之一,这在具备红外吸收式传感器各种优点的同时将大大降低设备整体功耗,延长免维护周期,缩短系统的响应时间。采用RTC实时时钟单元提供系统时钟,利用其定时和中断功能关闭和唤醒微控制器芯片,更加准确可靠。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于气体监控
,具体涉及一种低功耗快速响应智能甲烷监测终端
技术介绍
目前市场上的甲烷监测装置主要有两种,一种是基于催化燃烧原理,另一种基于NDIR(非色散红外方法)原理。虽然以上两种类型产品都已经实现了实用化,但是都各自存在较大的缺陷。基于催化燃烧原理的甲烷监测设备存在的缺点主要有如下几个:①很容易彻底中毒,如果暴露在有机硅、铅、硫和氯化物这些组分中,将失去对可燃气的作用;②可产生烧结物,阻止了可燃气与传感器接触;③没有自动安全防护装置,当传感器中毒后继续通电并显示零点气;④在某些环境下灵敏度会下降(特别是硫化氢和卤素);⑤需要最少12%的氧气体积浓度,在氧气浓度不足情况下工作效率明显下降如果暴露在可燃气体浓度过高,会被烧坏;?灵敏度随时间下降。基于NDIR原理的甲烷监测设备这些年发展速度很快,克服了催化燃烧式甲烷监测设备的缺点,但目前基于NDIR原理的传感设备普遍存在功耗大的问题,一般的免维护周期不大于6个月,这样的周期不适合大规模使用,若在需要大规模使用的区域使用,将耗费巨大的人力去维护,增加成本。此外,由于传统甲烷传感器的气室结构一般为半封闭式设计,限制了气体扩散速度,也就限制了系统的响应时间,成为气体动态检测的一个瓶颈。中国专利技术专利201220515821.5公开了一种基于红外气体传感器的GPRS智能探测终端,它包括电池、微控制器芯片、GPRS模块、LED指示灯、水位传感器、红外甲烷传感器,电池分别连接GPRS模块、微控制器芯片、红外气体传感器,GPRS模块连接微控制器芯片,微控制器芯片还与红外气体传感器连接。采用红外气体传感器替代催化燃烧式传感器,具有精度高、选择性好、可靠性高、受环境干扰因素较小等特点。虽然该探测终端在硬件上选择低功耗器件,在软件上尽可能让系统长时间工作在休眠状态,但系统在唤醒状态时功耗还是很大,并没有从根本上解决甲烷监测装置功耗大的问题。
技术实现思路
本技术为了克服现有甲烷监测终端功耗大、免维护周期短、维护成本高的缺陷,提出了一种低功耗快速响应智能甲烷监测终端。本技术提供了一种低功耗快速响应智能甲烷监测终端,它包括电池单元、微控制器芯片、GPRS模块、红外甲烷传感器,所述电池单元分别连接微控制器芯片、GPRS模块、红外甲烷传感器,所述红外甲烷传感器和GPRS模块分别与微控制器芯片连接,它还包括RTC实时时钟单元,所述RTC实时时钟单元与微控制器芯片连接。所述红外甲烷传感器采用俄罗斯MIPEX TECHNOLOGY生产的MIPEX传感器,其功耗超低,可达到小于3mW,测量范围:甲烷体积可达到100%。所述MIPEX传感器基于NDIR原理设计,它主要包括LED光源、微反光镜、光电探测器、微控制器等器件,LED光源发射出的宽带光经过置于气室顶端的微反射镜反射至光电探测器进行光电转换,气室底部的电路部分实现数据采集和处理以及光源的功率控制等功能。MIPEX传感器的输出为甲烷气体浓度解调信息的数字量,可方便得通过URAT接口与本终端微控制器芯片进行通信。MIPEX传感器可以进行工作模式的切换,可设置连续采集和周期性采集模式。内置温度芯片,可同时上传传感器的温度环境信息。此外,它采用开放的扩散式气室结构(传感器顶面和侧面采用镂空设计),保证了监测环境与气室内部气体浓度的快速平衡。所述微处理器芯片采集来自红外甲烷传感器的浓度信息并进行处理;在RTC实时时钟单元提供的时序下,控制红外甲烷传感器、GPRS模块的工作状态,实现按设置的状态进行模块的关断和开启;获取电池单元的电量信息;将处理后的甲烷浓度数据、红外甲烷传感器温度数据和电池电量数据传递给GPRS模块,并控制GPRS模块发送数据至监控中心。进一步的,所述RTC实时时钟单元采用PCF8563芯片,PCF8563芯片是一款CMOS实时时钟和日历,最适合低功耗应用。提供可编程时钟输出、中断输出和电压过低检测器。通过两线双向I2C总线串行传送所有地址和数据,最大总线速度为400kbit/s。寄存器地址会在每次写入或读取数据字节后自动递增。本技术通过其中断INT功能,产生周期性输出中断,唤醒微控制器芯片,通过其实时时钟功能,获得当前时间。进一步的,它还包括适时断电休眠单元,所述适时断电休眠单元为一 MOS管,通过微控制器芯片的GP1 口控制实现对红外甲烷传感器和GPRS模块的通断电。所述电池单元通过传感器供电芯片与红外甲烷传感器连接。所述电池单元通过微控制器供电芯片与微控制器芯片连接。所述电池单元通过GPRS供电芯片与GPRS模块。本技术的有益效果为:采用基于NDIR原理的MIPEX传感器,其实际功耗只有传统传感器的百分之一,这在具备红外吸收式传感器各种优点的同时将大大降低设备整体功耗,延长设备的维护周期,理论免维护周期达到12个月;MIPEX传感器结构上采用顶面和侧面的镂空设计,保证了待测环境与气室内部气体浓度的快速平衡,大大降低了响应时间,理论响应时间小于6s ;RTC实时时钟单元提供系统时钟,利用其定时和中断功能关闭和唤醒微控制器芯片,准确可靠;通过GPRS移动网络与监控中心建立连接,将本技术终端放置于重点监控地点,可方便的形成甲烷浓度监测网络,实现城市管网、输气输油管道等重点高危区域的分布式监控;快速的响应能力以及更长的免维护周期将大大提高甲烷监测能力,同时大大降低系统维护成本。【附图说明】图1为本技术的电路原理框图。图中,1.电池单元,2.微控制器芯片,3.GPRS模块,4.红外甲烷传感器,5.RTC实时时钟单元,6.适时断电休眠单元,7.传感器供电芯片,8.微控制器供电芯片,9.GPRS供电芯片,10.监控中心。【具体实施方式】下面结合【附图说明】本技术的【具体实施方式】:本技术提供了一种低功耗快速响应智能甲烷监测终端,它包括电池单元1、微控制器芯片2、GPRS模块3、红外甲烷传感器4,所述电池单元I分别连接微控制器芯片2、GPRS模块3、红外甲烷传感器4,所述红外甲烷传感器4和GPRS模块3分别与微控制器芯片2连接,它还包括RTC实时时钟单元5,所述RTC实时时钟单元5与微控制器芯片2连接。所当前第1页1 2 本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种低功耗快速响应智能甲烷监测终端,它包括电池单元、微控制器芯片、GPRS模块、红外甲烷传感器,所述电池单元分别连接微控制器芯片、GPRS模块、红外甲烷传感器,所述红外甲烷传感器和GPRS模块分别与微控制器芯片连接,其特征在于:它还包括RTC实时时钟单元,所述RTC实时时钟单元与微控制器芯片连接;所述红外甲烷传感器采用俄罗斯MIPEX TECHNOLOGY生产的MIPEX传感器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:刘永利葛君魏茂安周刚基
申请(专利权)人:青岛派科森光电技术股份有限公司
类型:新型
国别省市:山东;37

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