一种开放式污水挥发性气体远程监测系统及其监测方法技术方案

本发明专利技术公开一种开放式污水挥发性气体远程监测系统及其监测方法，系统包括气体收集模块、气体采集模块、NB

【技术实现步骤摘要】
一种开放式污水挥发性气体远程监测系统及其监测方法


[0001]本专利技术涉及一种开放式污水挥发性气体远程监测系统及其监测方法，属于挥发性气体监测


技术介绍

[0002]污水处理过程会伴随大量恶臭气体产生，这不仅会危害厂区工作人员和周边居民身体健康，还会污染周围环境。其中，开放式污水储存所挥发出来的各种挥发性气体，危害更大。因此，污水处理厂恶臭气体治理已受到高度关注。
[0003]污水处理厂排放的气体主要有氨(NH3)、甲烷(CH4)和6种挥发性硫化物包括硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、二硫化碳和羰基硫等众多气体。但是目前针对污水混合气体监测存在精度低、上传数据不稳定等众多问题。因此，开展开放式污水空气污染物监测，为污水挥发性气体污染防控技术及决策提供准确有效的监测数据。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种开放式污水挥发性气体远程监测系统及其监测方法，从而解决上述技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种开放式污水挥发性气体远程监测系统，系统包括气体收集模块、气体采集模块、NB
‑
IOT模块、云平台以及接收终端模块；所述气体收集模块包括气泵；所述气泵一侧连接有密闭气室；所述气体采集模块用于将气体收集模块抽入进密闭气室的混合挥发性气体进行采样处理；所述NB
‑
IOT模块用于降低功耗及提高数据传输灵敏度；所述NB
‑
IOT模块设置在NB
‑
>IOT模块连接基站上；所述气体采集模块采集到的气体信息通过NB
‑
IOT模块连接基站传输给云平台；用户通过访问云平台获得采集数据。
[0006]进一步的，所述气体采集模块内设置有用于对抽取的混合气体进行检测的传感器阵列；所述传感器阵列包括对甲烷(CH4)、硫化氢(H2S)、氨气(NH3)等污染气体进行实时监测的传感器。
[0007]进一步的，所述气体采集模块通过FPGA组成的采集阵列采集气体数据以提供可靠的时钟管理。
[0008]进一步的，所述FPGA的采集硬件设计包括用采用Cyclone IV系列EP4CE30F23C8N型号的芯片；该芯片共有532个管脚，集成了28 848个逻辑单元，66个18
×
18位乘法器，也可配置成为132个9
×
9位的乘法器；可具备4个增强型锁相环(phase
‑
locked loop,PLL)；包含了高达30个全局时钟(global clock,GCLK)网络以及高达8个PLL(每个PLL上均有五个输出端)，以提供可靠的时钟管理；I/O支持可编程总线保持、可编程上拉电阻、可编程延迟、可编程驱动能力。
[0009]进一步的，所述FPGA采集过的数据通过AD模块进行转换；所述AD模块选用AD7626芯片来进行传感器数据的模数转换，AD7672是16位逐次逼近寄存器(SAR)架构式ADC，能够
以10MSPS无延迟采样，其内部集成了一个转换时钟和一个内部缓冲基准源；在采样过程中，所有的转换结果通过LVDS自时钟串行接口或回波时钟串行接口可获得，通过回拨时钟获得转换后的数据。
[0010]进一步的，所述NB
‑
IOT模块基于BC95无线NB模块，其具备电源指示灯1路，网络状态指示灯1路，Micro SIM卡座1个；模块引出8个管脚用于和主控板对接，工作温度
‑
40～+85℃，支持AT指令配置，数据传输100bps。
[0011]一种基于权利要求1所述的一种开放式污水挥发性气体远程监测系统的方法，包含以下步骤：
[0012]步骤一：设置监测点，在各除臭设施进、出气口设置采样监测点，以此实时分析混合气体中各种挥发性气体的组成和浓度等信息；
[0013]步骤二：收集气体，在个监测点收集开放式污水储存设施混合挥发性气体，将气体经过气泵抽入预先设计的密闭气室中；
[0014]步骤三：采样检测气体，抽取的混合气体经过气体传感器阵列；之后使用FPGA采集气体，以提供可靠的时钟管理，采集后的数据通过AD模块进行转换，转换结果通过LVDS自时钟串行接口或回波时钟串行接口获得，通过回拨始终获得转换后的数据；
[0015]步骤四：利用FPGA并行结构实现神经网络算法，对开放式污水存储设施混合挥发性气体进行远程监测；
[0016]步骤五：通过NB
‑
IOT模块降低功耗以及提升系统灵敏度；
[0017]步骤六：气体信息终端录入，将所采集气体的信息由NB
‑
IOT模块连接基站传输至云平台，实现远程实时监测，同时用户通过云平台获得采集数据。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过FPGA组成的传感器阵列采集气体数据，使得测量的实时性更好。利用FPGA并行结构实现神经网络算法，从而提高了测量的精度；同时，该装置嵌入了Linux操作系统，操作界面友好，最后，将采集的气体数据通过NB
‑
IoT组网传送至云端，实现远程实时监测；可以为开放式污水储存设施混合挥发性气体监测实时装置设计提供参考，实现对开放式污水储存设施混合挥发性气体的精确监测。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的监测系统整体框架结构示意图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。
[0021]除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0022]如图1所示，一种开放式污水挥发性气体远程监测系统，系统包括气体收集模块、气体采集模块、NB
‑
IOT模块、云平台以及接收终端模块；气体收集模块包括气泵；气泵一侧连接有密闭气室；气体采集模块用于将气体收集模块抽入进密闭气室的混合挥发性气体进
行采样处理；NB
‑
IOT模块用于降低功耗及提高数据传输灵敏度；NB
‑
IOT模块设置在NB
‑
IOT模块连接基站上；气体采集模块采集到的气体信息通过NB
‑
IOT模块连接基站传输给云平台；用户通过访问云平台获得采集数据。
[0023]本实施例优选的，气体采集模块内设置有用于对抽取的混合气体进行检测的传感器阵列；所述传感器阵列包括对甲烷(CH4)、硫化氢(H2S)、氨气(NH3)等污染气体进行实时监测的传感器。
[0024]本实施例优选的，气体采集模块通过FPGA组成的采集阵列采集气体数据以提供可靠的时钟管理。
[0025]本实施例优选的，FPGA的采集硬件设计包括用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开放式污水挥发性气体远程监测系统，其特征在于，系统包括气体收集模块、气体采集模块、NB
‑
IOT模块、云平台以及接收终端模块；所述气体收集模块包括气泵；所述气泵一侧连接有密闭气室；所述气体采集模块用于将气体收集模块抽入进密闭气室的混合挥发性气体进行采样处理；所述NB
‑
IOT模块用于降低功耗及提高数据传输灵敏度；所述NB
‑
IOT模块设置在NB
‑
IOT模块连接基站上；所述气体采集模块采集到的气体信息通过NB
‑
IOT模块连接基站传输给云平台；用户通过访问云平台获得采集数据。2.根据权利要求1所述的一种开放式污水挥发性气体远程监测系统，其特征在于，所述气体采集模块内设置有用于对抽取的混合气体进行检测的传感器阵列；所述传感器阵列包括对甲烷 (CH4) 、硫化氢 (H2S) 、氨气 (NH3) 等污染气体进行实时监测的传感器。3.根据权利要求1所述的一种开放式污水挥发性气体远程监测系统，其特征在于，所述气体采集模块通过FPGA组成的采集阵列采集气体数据以提供可靠的时钟管理。4.根据权利要求1所述的一种开放式污水挥发性气体远程监测系统，其特征在于，所述FPGA的采集硬件设计包括用采用Cyclone IV系列EP4CE30F23C8N型号的芯片；该芯片共有532个管脚，集成了28 848个逻辑单元，66个18
×
18位乘法器，也可配置成为132个9
×
9位的乘法器；可具备4个增强型锁相环 (phase
‑
locked loop, PLL) ;包含了高达30个全局时钟 (global clock, GCLK) 网络以及高达8个PLL (每个PLL上均有五个输出端) ，以提供可靠的时钟管理;I/O支持可编程总线保持、可编程上拉电阻、可编程延迟、可编程驱动能力。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炜杰，范燕燕，罗情，徐春华，张行，
申请(专利权)人：江苏中气环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：