一种基于物联网的实验室安全监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的实验室安全监测系统及方法。该系统包括后台服务器和设置在实验室内的监测装置，监测装置包括控制装置和有毒有害气体检测装置，有毒有害气体检测装置包括设置在实验室顶部不同位置的若干个气体检测模块，气体检测模块包括基座，基座下表面设有若干个不同的气体传感器，气体传感器围成圆形且沿圆形等间距设置，基座上还设有微处理器和第一无线通信模块，控制装置包括控制器、报警模块和第二无线通信模块，微处理器分别与气体传感器和第一无线通信模块电连接，控制器分别与报警模块和第二无线通信模块电连接。本发明专利技术能够有效监测实验室的安全情况，当检测到实验室泄漏有毒有害气体时，能够及时报警。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的实验室安全监测系统及方法
本专利技术涉及实验室安全监测
，尤其涉及一种基于物联网的实验室安全监测系统及方法。
技术介绍
在进行化学反应的时候，往往会产生很多有害气体，如氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲苯等，这些化学反应后生成的有害气体都对人体有一定的伤害，具有毒性或者易燃易爆，而在化学实验室中，如果反应后的有毒有害、易燃易爆气体泄漏，就会导致危害实验人员的人身安全，因此，必须早发现、早预报，并及时稳妥的解决泄漏问题，才能最大程度的保障实验室安全。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供了一种基于物联网的实验室安全监测系统及方法，其能够有效监测实验室的安全情况，当检测到实验室泄漏有毒有害气体时，能够及时报警，避免实验人员受到危害。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：本专利技术的一种基于物联网的实验室安全监测系统，包括后台服务器和设置在实验室内的监测装置，所述监测装置包括控制装置和有毒有害气体检测装置，所述有毒有害气体检测装置包括设置在实验室顶部不同位置的若干个气体检测模块，所述气体检测模块包括基座，所述基座下表面设有若干个不同的气体传感器，所述气体传感器围成圆形且沿圆形等间距设置，所述基座上还设有微处理器和第一无线通信模块，所述控制装置包括控制器、报警模块和第二无线通信模块，所述微处理器分别与气体传感器和第一无线通信模块电连接，所述控制器分别与报警模块和第二无线通信模块电连接，所述第一无线通信模块能够与第二无线通信模块无线通信，所述第二无线通信模块能够与后台服务器无线通信。在本技术方案中，气体检测模块内的每个气体传感器用于检测一种有毒有害气体，微处理器读取气体检测模块的检测数据，并通过第一无线通信模块将其发送到控制装置，当气体检测模块检测到实验室内某种有毒有害气体浓度超标时，报警模块发出报警，并通过第二无线通信模块将报警信息发送到后台服务器。作为优选，所述控制装置还包括显示屏和按键，所述控制器分别与显示屏和按键电连接。作为优选，所述若干个不同的气体传感器分别为ME4-C6H6传感器、TD400-SH-MDK传感器、SK-600-C8H10传感器、TGS-826传感器、TGS-202传感器、TGS-825传感器和ME3-C7H8传感器。ME4-C6H6传感器用于检测苯，TD400-SH-MDK传感器用于检测丙酮气体，SK-600-C8H10传感器用于检测二甲苯，TGS-826传感器用于检测氨气，TGS-202传感器用于检测二氧化碳，TGS-825传感器用于检测硫化氢，ME3-C7H8传感器用于检测甲苯。作为优选，所述监测装置还包括设置在实验室顶部的若干个摄像头，所述控制器与摄像头电连接。摄像头采集实验室内的图像，控制装置将图像发送到后台服务器。作为优选，所述监测装置还包括温度传感器和湿度传感器，所述控制器分别与温度传感器和湿度传感器电连接。温度传感器检测实验室内温度，湿度传感器检测实验室内湿度，当实验室内的温度不符合条件或湿度不符合条件时，报警模块发出报警。作为优选，所述监测装置还包括烟雾传感器，所述控制器与烟雾传感器电连接。当烟雾传感器检测到实验室内烟雾浓度超过设定值时，报警模块发出报警。作为优选，所述报警模块包括报警灯和语音输出模块，所述控制器分别与报警灯和语音输出模块电连接。作为优选，所述控制器还与实验室的通风系统电连接。当检测到实验室内存在有毒有害气体浓度超标时，通风系统工作，将实验室内的气体排出到实验室外。作为优选，所述有毒有害气体检测装置还包括设置在实验室顶部的呈网格状的轨道网络，所述气体检测模块设置在轨道网络上且可沿轨道网络移动，所述轨道网络包括若干根横向导轨和若干根纵向导轨，所述横向导轨和纵向导轨的交汇处设有导向盘，所述导向盘顶部设有驱动导向盘转动的电机，所述导向盘下表面设有弧形导轨，所述弧形导轨的两端分别与一根横向导轨和一根纵向导轨相接，所述基座顶部设有可沿导轨移动的移动机构，所述控制器与电机电连接，所述微处理器与移动机构电连接。控制器可控制导向盘转动，当气体检测模块需要移动到轨道网络的某个指定位置时，控制器计算出气体检测模块移动到指定位置的路径，控制路径上的导向盘转动将路径上相互断开的横向导轨和纵向导轨通过弧形导轨连通，接着，气体检测模块沿路径移动到指定位置。如果气体检测模块只需要沿直线移动到某个指定位置时，如果该直线上有导向盘，则气体检测模块沿直线移动，当移动到某个导向盘位置时，该导向盘先转动到其上的弧形导轨一端与气体检测模块当前移动线路一端相接，接着气体检测模块移动到该导向盘的弧形导轨上，然后该导向盘转动到其上的弧形导轨另一端与气体检测模块下面要移动的线路一端相接，最后气体检测模块移动到下面的线路上继续移动。气体检测模块可沿轨道网络移动，能够根据需要将各个气体检测模块设置在需要进行重点检测的位置，气体检测模块设置更灵活，保证了检测的精确度。作为优选，所述移动机构包括两个轨道轮以及驱动轨道轮转动的驱动模块，所述两个轨道轮分别位于导轨两侧且与导轨接合，所述微处理器与驱动模块电连接。本专利技术的一种基于物联网的实验室安全监测方法，用于上述的一种基于物联网的实验室安全监测系统，基座下表面设有N个不同的气体传感器，气体传感器为金属氧化物气体传感器，包括以下步骤：控制装置接收每个气体检测模块输出的数据，对每个气体检测模块输出的数据进行分析，当控制装置分析出某个气体检测模块检测到存在有毒有害气体泄漏时，报警模块发出报警；控制装置判断t时刻某个气体传感器是否检测到对应有毒有害气体发生泄漏的方法包括以下步骤：S1：采集气体检测模块的N个不同的气体传感器在t-T时刻至t时刻输出的检测数据，分别计算出第1个气体传感器至第N个气体传感器在t时刻所对应的校准信号值t为时间变量，T为设定的常数；S2：以每个气体传感器的校准信号为该传感器响应轴在平面上绘制一个具有N个传感器响应轴的多轴矢量图，所有传感器响应轴的原点为同一点，相邻两个传感器响应轴之间的夹角根据校准信号值在对应的传感器响应轴上标注出相应的响应点，将相邻传感器响应轴上标注出来的响应点通过直线连接围成一个封闭空间，根据响应点的值及夹角θ计算出相邻传感器响应轴及其上响应点连线围成的区域面积，得到N个区域面积Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、……AreN(t)；S3：构建t时刻传感器响应面包络面积传递向量[Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、……AreN(t)]，并进行二次样条差值，形成t时刻传感器响应面包络面积传递曲线Cur(t)；S4：将Cur(t)输入一层信号放大模型：其中，Bar(x，t)为势函数，x(t)为运动行程函数，m、n为设定的常数，η(t)是显式干扰，δ(t)为隐含干扰，为周期性自激发信号，f是信号频率，t为模型行程时间，为相位，η(t)x3(t)为标定分量，设计算Bar(x，t)对于x的一阶导数、二阶导数、三阶导数，并且使等式等于0，得到三层信号放大模型：设定η(t)＝0，计算得到x(t)的临界值为将临界值代入公式(1)中，并设定x0(t)＝0，sf0＝0，采用四阶珑格库塔算法求解公式(1)，得到：，其中，xn(t)为x(t)的n阶导数，sfn-1是input(t)的n-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的实验室安全监测系统，其特征在于，包括后台服务器(1)和设置在实验室内的监测装置，所述监测装置包括控制装置和有毒有害气体检测装置，所述有毒有害气体检测装置包括设置在实验室顶部不同位置的若干个气体检测模块(2)，所述气体检测模块(2)包括基座(3)，所述基座(3)下表面设有若干个不同的气体传感器(4)，所述气体传感器(4)围成圆形且沿圆形等间距设置，所述基座(3)上还设有微处理器(5)和第一无线通信模块(6)，所述控制装置包括控制器(7)、报警模块(8)和第二无线通信模块(9)，所述微处理器(5)分别与气体传感器(4)和第一无线通信模块(6)电连接，所述控制器(7)分别与报警模块(8)和第二无线通信模块(9)电连接，所述第一无线通信模块(6)能够与第二无线通信模块(9)无线通信，所述第二无线通信模块(9)能够与后台服务器(1)无线通信。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的实验室安全监测系统，其特征在于，包括后台服务器(1)和设置在实验室内的监测装置，所述监测装置包括控制装置和有毒有害气体检测装置，所述有毒有害气体检测装置包括设置在实验室顶部不同位置的若干个气体检测模块(2)，所述气体检测模块(2)包括基座(3)，所述基座(3)下表面设有若干个不同的气体传感器(4)，所述气体传感器(4)围成圆形且沿圆形等间距设置，所述基座(3)上还设有微处理器(5)和第一无线通信模块(6)，所述控制装置包括控制器(7)、报警模块(8)和第二无线通信模块(9)，所述微处理器(5)分别与气体传感器(4)和第一无线通信模块(6)电连接，所述控制器(7)分别与报警模块(8)和第二无线通信模块(9)电连接，所述第一无线通信模块(6)能够与第二无线通信模块(9)无线通信，所述第二无线通信模块(9)能够与后台服务器(1)无线通信。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的实验室安全监测系统，其特征在于，所述控制装置还包括显示屏(10)和按键(11)，所述控制器(7)分别与显示屏(10)和按键(11)电连接。3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的实验室安全监测系统，其特征在于，所述若干个不同的气体传感器(4)分别为ME4-C6H6传感器、TD400-SH-MDK传感器、SK-600-C8H10传感器、TGS-826传感器、TGS-202传感器、TGS-825传感器和ME3-C7H8传感器。4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的实验室安全监测系统，其特征在于，所述报警模块(8)包括报警灯和语音输出模块，所述控制器(7)分别与报警灯和语音输出模块电连接。5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的实验室安全监测系统，其特征在于，所述控制器(7)还与实验室的通风系统(16)电连接。6.一种基于物联网的实验室安全监测方法，用于权利要求1所述的一种基于物联网的实验室安全监测系统，基座下表面设有N个不同的气体传感器，气体传感器为金属氧化物气体传感器，其特征在于，包括以下步骤：控制装置接收每个气体检测模块输出的数据，对每个气体检测模块输出的数据进行分析，当控制装置分析出某个气体检测模块检测到存在有毒有害气体泄漏时，报警模块发出报警；控制装置判断t时刻某个气体传感器是否检测到对应有毒有害气体发生泄漏的方法包括以下步骤：S1：采集气体检测模块的N个不同的气体传感器在t-T时刻至t时刻输出的检测数据，分别计算出第1个气体传感器至第N个气体传感器在t时刻所对应的校准信号值t为时间变量，T为设定的常数；S2：以每个气体传感器的校准信号为该传感器响应轴在平面上绘制一个具有N个传感器响应轴的多轴矢量图，所有传感器响应轴的原点为同一点，相邻两个传感器响应轴之间的夹角根据校准信号值在对应的传感器响应轴上标注出相应的响应点，将相邻传感器响应轴上标注出来的响应点通过直线连接围成一个封闭空间，根据响应点的值及夹角θ计算出相邻传感器响应轴及其上响应点连线围成的区域面积，得到N个区域面积Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、....

【专利技术属性】
技术研发人员：邵晨宁，潘方琴，郑豪男，杨鑫，叶文俊，周慧敏，李剑，惠国华，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33