一种基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点，包括用于采集测量环境中气体的气体传感部分；用于采集测量环境中温湿度的环境温湿度参数传感部分；用于采集环境气压的环境气压传感部分；用于读取各传感部分的采集数据，并进行存储和分析处理的核心处理部分；用于实现核心处理部分与外部设备的数据传输的蓝牙通信部分；用于给系统各部分供电的系统供电部分。本实用新型专利技术可以不间断地获取周围环境中常见工业气体及工业排放物的含量，并可采集辅助的温湿度及气压数据。节点还可方便地利用移动智能设备上的蓝牙进行访问，具有结构简单、布设方便、安置迅速、成本低廉、功耗低、无需外部供电及对移动智能设备支持度好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点
本技术涉及一种适用于工业局域环境气体监测的节点。该节点可以对工业生产企业或其他工业应用场合中局部区域内的气体进行数据监测与采集，并可以通过蓝牙通信的方式被移动智能设备等外部设备访问。
技术介绍
近年来随着我国工业现代化的发展，工业环境监测及工业危害防治日益受到社会重视。在一些工业生产过程中，会产生并排放一些对人体有害的气体。用于工业生产的化工气体泄漏也会带来不良的后果。所以有必要对工业生产环境中的工业气体进行监测。尤其是在一些工业事故处理或应急处置当中，也需要快速地对环境中的工业气体的含量进行快速实时地监测。在对工业环境气体的监测中，局域监测十分重要。局域气体的监测值不仅可以用于分布式环境监测及数据采集，而且还可用于对特定位置的有侧重的独立观测。另外在对局域工业气体的环境监测中，往往还希望系统满足结构简单、布设方便、安置迅速、成本低廉、功耗低、无需外部供电及对移动智能设备支持度好等条件。在对工业场合的气体监测中，多采用节点-上位机方式。节点负责监测数据的采集及发送，上位机负责数据的处理等。这一结构的好处是将复杂的后处理工作置于上位机中，这不仅可以简化节点的结构，也可以节省节点的成本、提升节点工作的可靠性。节点与上位机进行数据交互的方式可分为有线及无线两种方式。在有线方式中，节点利用CAN总线、RS485总线、以太网或FDDI光纤总线等方式与上位机进行通信。有线方式需要铺设线路，架设成本高、建设周期长、难以实现快速地布设与维护。近年来无线数据传输方式得到了蓬勃的发展。节点通过GPRS、3G、4G或者ZigBee等方式与上位机之间实现通信。但是如果采用GPRS、3G或者4G通信方式时，必须要有移动网络的支持。但是在一些工业场合中由于厂区位置或车间电磁干扰等因素难以接收到移动网络的信号或信号较差，这使得该类型的传输方式应用受限。另外基于移动网络的通信方式中通信模块的较高成本也是一个需要重视的问题。如果采用ZigBee为基础构建节点的数据传输通道，其难以与近年来蓬勃发展的移动智能设备兼容。如果要令节点发来的ZigBee数据被移动智能设备接收，则需要额外设立网关或服务器进行对应处理。这不仅增加了成本，而且还提高了系统复杂度。近年来蓝牙技术得到了飞速的发展。随着蓝牙4.0/BLE规范的提出与应用，符合蓝牙4.0/BLE规范设备的设备功耗得到了较大程度的降低(在一些情况下使用纽扣电池即可工作数年之久)，其成本也得到了一定程度的下降。此外符合蓝牙4.0/BLE标准的设备还具有延迟低、有效连接距离长、支持AES-128加密与对移动智能设备支持好等优点，有望在无线监测领域得到较好的推广应用。近年来随着半导体技术与传感器技术的发展，低功耗嵌入式系统与具有较高集成度的气体传感器有望使工业环境气体监测的成本与集成度得到较大程度的优化。基于蓝牙4.0/BLE技术、低功耗嵌入式技术与新型气体传感器技术，可实现高集成度、布设方便、能耗低且对移动设备有较好支持的工业气体环境监测节点。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对在工业场合中对局域环境区间上的工业气体含量进行监测的需求，通过监测节点采集工业上使用或排放的氧气、一氧化碳、环氧乙烷、氢气、硫化氢、二氧化氮、一氧化氮及二氧化硫八种气体的浓度，为小型化、智能化的工业环境气体监测提供工程化的支持。节点需能独立自主工作，并能够支持移动智能设备访问。此外该局域工业环境气体监测节点还需满足结构简单、布设方便迅速、低功耗及无需外部供电等要求。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是提供一种基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点，其特征在于：包括用于采集测量环境中气体的气体传感部分；用于采集测量环境中温湿度的环境温湿度参数传感部分；用于采集环境气压的环境气压传感部分；用于读取各传感部分的采集数据，并进行存储和分析处理的核心处理部分；用于实现核心处理部分与外部设备的数据传输的蓝牙通信部分；用于给系统各部分提供不需要外部电源输入的稳定供电的系统供电部分。优选地，还包括用于容纳系统各部分、防止其受潮的防水箱。优选地，所述气体传感部分包括氧气传感器模块、一氧化碳传感器模块、环氧乙烷传感器模块、氢气传感器模块、硫化氢传感器模块、二氧化氮传感器模块、一氧化氮传感器模块及二氧化硫传感器模块。优选地，所述环境温湿度参数传感部分为温湿度一体式传感器。优选地，所述核心处理部分为依照设定的间隔读取各传感器部分的数据，并将数据进行存储和分析处理后，通过蓝牙通信部分发出给外部设备的单片机。优选地，所述系统供电部分为铅酸电池。优选地，所述铅酸电池连接高低压转换模块，高低压转换模块通过去耦电容与系统各部分连接供电。优选地，所述防水箱表面贴敷有可供移动智能设备扫描的、能提供其接入节点所需的蓝牙信息的二维码。本技术结合蓝牙4.0/BLE技术、低功耗嵌入式技术与新型气体传感器技术，形成可以对工业区域局部环境下常见工业用气体及工业排放气体进行监测，支持移动智能设备访问、低成本、低功耗、易安装维护并可独立工作的数据监测节点。本技术提供了一种可用于工业局域气体监测的节点设计。该节点可以不间断地获取周围环境中常见工业气体及工业排放物的含量，并可采集辅助的温湿度及气压数据。节点还可方便地利用移动智能设备上的蓝牙进行访问。其可为工业过程监测、工业危害事故处理、环境治理等领域的相关需求提供具有结构简单、布设方便、安置迅速、成本低廉、功耗低、无需外部供电及对移动智能设备支持度好等优点的工程支持。附图说明图1：基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点原理示意图；图2：RN4020与PIC16LF1947的连接方式；图3：各气体传感器模块与PIC16LF1947的连接方式；图4：SHT11与PIC16LF1947的连接方式；图5：MPL3115A2PIC16LF1947的连接方式；图6：系统供电部分结构。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。图1为本实施例提供的基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点原理示意图，所述的基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点由核心处理部分、蓝牙通信部分、气体传感部分、环境温湿度参数传感部分、环境气压传感部分、系统供电部分及防水箱组成。核心处理部分选用低功耗8位单片机。核心处理部分主要负责节点的管理，其由低功耗单片机及其外围电路组成。低功耗单片机在工作中依照固定的时间间隔读取传感器数据，并将数据存储在单片机的内部存储空间中。当有移动智能设备接入节点、通过蓝牙模块向低功耗单片机发送读取请求后，低功耗单片机将采集到的数据通过蓝牙模块发出，并在传输完成后将存储空间中的数据清零。单片机还负责监测系统供电，如系统供电过低，则发出告警请求。低功耗单片机推荐选用在有一定电磁干扰环境下具有较高工作可靠性的8位单片机。其还应具有较好的AD转换性能和较为完备的接口，以便连接传感器及外部设备。蓝牙通信部分选用支持蓝牙4.0/BLE规范的蓝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点，其特征在于：包括用于采集测量环境中气体的气体传感部分；用于采集测量环境中温湿度的环境温湿度参数传感部分；用于采集环境气压的环境气压传感部分；用于读取各传感部分的采集数据，并进行存储和分析处理的核心处理部分；用于实现核心处理部分与外部设备的数据传输的蓝牙通信部分；用于给系统各部分提供不需要外部电源输入的稳定供电的系统供电部分。

【技术特征摘要】
1.一种基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点，其特征在于：包括用于采集测量环境中气体的气体传感部分；用于采集测量环境中温湿度的环境温湿度参数传感部分；用于采集环境气压的环境气压传感部分；用于读取各传感部分的采集数据，并进行存储和分析处理的核心处理部分；用于实现核心处理部分与外部设备的数据传输的蓝牙通信部分；用于给系统各部分提供不需要外部电源输入的稳定供电的系统供电部分。2.如权利要求1所述的一种基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点，其特征在于：还包括用于容纳系统各部分、防止其受潮的防水箱。3.如权利要求1所述的一种基于蓝牙技术的局域工业环境气体监测节点，其特征在于：所述气体传感部分包括氧气传感器模块、一氧化碳传感器模块、环氧乙烷传感器模块、氢气传感器模块、硫化氢传感器模块、二氧化氮传感器模块、一氧化氮传感器模块及二氧化硫传感器模块。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：郑涛，万雪芬，杨义，
申请(专利权)人：燕山大学，华北科技学院，东华大学，
类型：新型
国别省市：河北,13