基于环境中恶臭监测电子鼻远程反控的在线检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于环境中恶臭监测电子鼻远程反控的在线检测装置，包括：云平台、在线监测平台和反控装置；云平台是虚拟的工控机，在线监测平台和反控装置实时展示在线电子鼻检测仪的检测数据以及工作状态，对云平台发送指令；在线监测平台和反控装置的结构组成：外壳以及风扇，传感器气室，加热板；空气滤清器，过滤器，气泵，嵌入式控制器，数据采集器，电源和空气保护开关等；本发明专利技术可以实时远程查看恶臭电子鼻的工作状态、传感器漂移预警、远程进行传感器测试和校准功能，方便快捷，减少人力和物力，操作简单，自动化程度高，提高了电子鼻测试精准度。

【技术实现步骤摘要】
基于环境中恶臭监测电子鼻远程反控的在线检测装置
本专利技术涉及一种基于环境中恶臭监测电子鼻远程反控的在线检测装置，可以远程检修电子鼻、实现自动校准功能，提高电子鼻测试精准度。
技术介绍
凡是能损害人类生活环境、产生令人难以忍受的气味或使人产生不愉快感觉的气体通称恶臭，是世界公认的七大危害之一。恶臭物质分布很广，影响范围大，已成为大家健康的威胁。恶臭物质多来源于化学、制药、制纸、制革、肥料、食品、铸造等工业。电子鼻是一种气味指纹检测方法，其检测结果所显示的图谱又被称为气味指纹图谱，是近十年来快速发展起来的一个新兴事物，主要利用气味传感器、数据处理设备和分析软件组成的装置，它以气体为分析对象，通过模拟人的嗅觉系统对待检气味捕捉和检测，因此这种气味指纹检测装置被形象的称为电子鼻，这种气味指纹检测技术又被称为电子鼻技术。电子鼻在线恶臭检测仪可以在几小时、几天甚至数月的时间内连续地、实时地监测特定位置的恶臭状况，并分析对周边区域带来的影响。目前，国内基于电子鼻的恶臭电子鼻在线监测仪均在研究阶段，距离环保监测应用普及尚不成熟。主要由以下几点：(1)传感器对工作环境比较灵敏，恶臭电子鼻在线检测仪主要安装时室外，冬天寒冷和夏天暴晒对设备的准确度影响较大。(2)模式识别方法有待改进传统的模式识别方法如主成分分析、最小二乘法、判别式分析等采用的是线性处理，而传感器的响应机制是比较复杂的，因此难以获得精确的模型。人工神经网络作为一种实现复杂非线性映射的方法，相对于传统识别方法具有较好的识别效果，但是需要的训练样本量比较大，给取样带来了不便。(3)传感器与污染气体长期接触，导致传感器信号漂移，精确度降低，需要经常测试和校准。因此，有必要开发一种远程反控装置，去提高恶臭电子鼻在线检测仪的定性定量分析能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于环境中恶臭监测电子鼻远程反控的在线检测装置，该装置可以解决现有技术存在的不足，实时远程查看恶臭电子鼻的工作状态、传感器漂移预警、远程进行传感器测试和校准功能，方便快捷，减少人力和物力，操作简单，自动化程度高。本专利技术提供的一种基于环境中恶臭监测电子鼻远程反控的在线检测装置包括：云平台（云服务器平台）、在线监测平台和反控装置组成。云平台是虚拟的工控机，可以发送和接收监测数据和计算机命令。在线监测平台和反控装置实时展示在线电子鼻检测仪的检测数据以及工作状态，对云平台发送指令。在线监测平台和反控装置的组成结构为：外壳以及风扇，用于放置整个组成部件的保护箱以及保持箱体内空气对流。气室，用于填装检测恶臭浓度的金属氧化物传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、PID传感器、温度传感器、加热板。空气滤清器，用于充填去除环境空气中污染气体、灰尘、水分等物质的活性炭吸附剂。过滤器，用于充填去除环境空气中水分和灰尘的过滤棉。校准标气储气瓶，用于提供恶臭电子鼻校准标气。气泵，用于整个气路系统的抽气吸气。嵌入式控制器，用于整个在线检测装置的控制、信号处理和传输的电路板。数据采集器，用于连接电路板嵌入式控制器和云平台之间数据传输。电源和空气保护开关，用于为整个电路系统提供24V电压。以及连接气仓的清洗路进气口、测试路进气口、校准标气路出气口和电路接口；所述的清洗路、测试路、校准标气路与气室通过两位两通电磁阀相连，电磁阀与嵌入式控制器电路板通过导线连接。嵌入式控制器电路板通过导线连接传感器、气泵、电源。气泵通过聚四氟乙烯气管与气室连接，嵌入式控制器电路板与数据采集控制器通过232串口线或者USB线相连。云平台与数据采集器通过无线连接，之间有相互的数据通讯协议，数据采集器采集数据后通过数据流量卡发送至云平台。本专利技术的温度传感器，加热板和风扇构成温度控制单元，温度传感器用于实时监测气室温度，加热板对气室进行加热，风扇保持控制箱内空气对流。本专利技术所述的嵌入式控制器由传感器模块、信号传输电路、信号存储电路、信号发送电路组成，嵌入式控制器主要完成模式识别、数据处理、泵阀等配件控制、数据传输至数据采集控制器。本专利技术所述的数据采集控制器主要完成数据采集、发送至云平台；并将云平台发送的指令传输至电子鼻嵌入式控制器，控制配件工作，改变电子鼻设备参数、切换电子鼻工作模式等。本专利技术所述的基于环境中恶臭监测电子鼻远程反控的在线检测装置的控制方法主要包括：1）远程诊断功能：实时监控设备的运行状态，进行传感器漂移程度诊断、活性炭净气效果诊断。2）自动校准功能：通过诊断，判断传感器漂移，若已经漂移，需要对传感器校准。此时发送设备关闭测试路，打开清洗路和标气校准路，对传感器进行标气自动校准。3）自动采样：平台设置相对应的阈值，超过阈值，云平台发送采样命令，设备会自动留样，并进行嗅辨实验室分析，并根据《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)进行超标处罚。本专利技术针对传感器对检测环境比较敏感，主要是环境的温度和湿度对传感器响应信号影响较大的问题提出新的设计，设备气路共分为清洗路、测试路和校准标气路三路进气，这三路相互独立，可以通过嵌入式电路系统进行控制，测试恶臭气体恶臭浓度时，一个测试周期包含清洗路和测试路，清洗路和测试路之间相互切换，上一个测试周期的清洗路响应值和下一个测试路的响应值作比较，最后计算出传感器的响应特征值，根据传感器响应特征值阵列计算出恶臭浓度值，比传统的依靠响应值计算模型得出恶臭浓度值精确度更高，并且免受环境温度和湿度对传感器的影响。本专利技术经过大量实验论证，最后成功找到一种标气配比方案。由于气室具有七个传感器，测试校准七个传感器理论上需要七种不同气体进行校准，耗时耗力。经过多次实验发现，异丁烯对四种金属氧化物传感器和PID传感器均响应良好，气体硫化氢和气体氨气分别用于校准硫化氢传感器和氨气传感器，并且硫化氢、氨气和VOC相互之间并不干扰。因此，可以配混合标气于一个气瓶中，可以校准整个气室中七个传感器。本专利技术反控装置与电子鼻检测仪共同放在控制箱内，其优点在于：整套系统由电路板嵌入式系统控制，体积小，节省空间。通过监测平台可以实时监控电子鼻的工作状态、工作环境；通过电子鼻传输过来的参数指标可以判断传感器的精确度并通过在线平台对设备进行远程自动校准；超标自动留样；通过在线平台可以发送指令，对电子鼻设备进行线路切换、修改参数。自动化程度高，节省人力和财力等维护成本，提高电子鼻设备数据的精确度。附图说明图1为本专利技术组成结构的示意图。图2为电子鼻远程反控的流程框图。图3为自动校准程序流程图。图4为嵌入式控制电路板的电路控制图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作详细的说明。参照图1，本专利技术所述的反控机构和恶臭电子鼻一同放置在集成度高的控制箱内。它包括连接气室的清洗路进气口1、测试路进气口2、出气口3、电路接口4；用于去除环境空气中污染气体、灰尘、水分等物质的活性炭5；去除环境空气中水分和灰尘的过滤棉6；用于装填传感器的气室7；用于整个装置的控制、信号处理和传输的电路板嵌入式控制器8；用于提供恶臭电子鼻校准的标气储气瓶9（装异丁烯、硫化氢、氨气混合气）；用于整个气路系统的抽气吸气的气泵10；用于连接电路板嵌入式控制器和云平台之间数据传输的无线数据采集控制器11（HL-RTU-01，深圳市华澜环保科技有限公司）；为整个电路系统提供24V电压的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于环境中恶臭监测电子鼻远程反控的在线检测装置，其特征在于包括：云平台、在线监测平台和反控装置；云平台是虚拟的工控机，用于发送和接收监测数据和计算机命令；在线监测平台和反控装置实时展示在线电子鼻检测仪的检测数据以及工作状态，对云平台发送指令；在线监测平台和反控装置的组成结构为：外壳以及风扇，用于放置整个组成部件的保护箱以及保持箱内空气对流；气室，用于填装检测恶臭浓度的金属氧化物传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、PID传感器、温度传感器、加热板；空气滤清器，用于充填去除环境空气中污染气体、灰尘、水分各物质的活性炭吸附剂；过滤器，用于充填去除环境空气中水分和灰尘的过滤棉；校准标气储气瓶，用于提供恶臭电子鼻校准标气；气泵，用于整个气路系统的抽气吸气；嵌入式控制器，用于整个在线检测装置的控制、信号处理和传输的电路板；数据采集器，用于连接电路板嵌入式控制器和云平台之间数据传输；电源和空气保护开关，用于为整个电路系统提供24V电压；以及连接气仓的清洗路进气口、测试路进气口、校准标气路出气口和电路接口。

【技术特征摘要】
1.一种基于环境中恶臭监测电子鼻远程反控的在线检测装置，其特征在于包括：云平台、在线监测平台和反控装置；云平台是虚拟的工控机，用于发送和接收监测数据和计算机命令；在线监测平台和反控装置实时展示在线电子鼻检测仪的检测数据以及工作状态，对云平台发送指令；在线监测平台和反控装置的组成结构为：外壳以及风扇，用于放置整个组成部件的保护箱以及保持箱内空气对流；气室，用于填装检测恶臭浓度的金属氧化物传感器、硫化氢传感器、氨气传感器、PID传感器、温度传感器、加热板；空气滤清器，用于充填去除环境空气中污染气体、灰尘、水分各物质的活性炭吸附剂；过滤器，用于充填去除环境空气中水分和灰尘的过滤棉；校准标气储气瓶，用于提供恶臭电子鼻校准标气；气泵，用于整个气路系统的抽气吸气；嵌入式控制器，用于整个在线检测装置的控制、信号处理和传输的电路板；数据采集器，用于连接电路板嵌入式控制器和云平台之间数据传输；电源和空气保护开关，用于为整个电路系统提供24V电压；以及连接气仓的清洗路进气口、测试路进气口、校准标气路出气口和电路接口。2.根据权利要求1所述的远程反控的在线检测装置，其特征在于所述的清洗路、测试路、校准标气路与气室通过两位两通电磁阀相连，电磁阀与嵌入式控制器电路板通过导线连接；嵌入式控制器电路板通过导线连接传感器、气泵、电源；气泵通过聚四氟乙烯气管与气室连接，嵌入式控制器电路板与数据采集控制器通过232串口线或者USB线相连。3.根据权利要求1所述的远程反控的在线检测装置，其特征在于云平台与数据采集器通过无线连接，之间有相互的数据通讯协议，数据采集器采集数据后通过数据流量卡发送至云平台。4.根据权利要求1所述的远程反控的在线检测装置，其特征在于所述的嵌入式控制器由传感器模块、信号传输电路、信号存储电路、信号发送电路组成，用于完成模式识别、数据处理、泵阀等配件控制、数据传输至数据采集器。5.根据权利要求1所述的远程反控的在线检测装置，其特征在于所述的数据采集器主要完成数据采集、发送至云平台；并将云平台发送的指令传输至电子鼻嵌入式控制器，控制配件工作，改变电子鼻设备参数、切换电子鼻工作模式。6.根据权利要求1所述的远程反控的在线检测装置，其特征在于所述的嵌入式控制器模块包括控制器芯片STM32L051C8T6、D3发光二极管、1KΩ电阻R5、10KΩR12电阻；控制器芯片STM32L051C8T6的引脚43与电阻R5以及发光二极管D3相串联，另一头连接3.3V电源；控制器芯片STM32L051C8T6的引脚44与电阻R12，电阻R12的另一端接地；控制器芯片STM32L051C8T6的引脚2与1*2排针的清洗路电磁阀驱动模块连接；控制器芯片STM32L051C8T6的引脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁雪竹，杨浩，
申请(专利权)人：天津澜禹笙环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12