一种基于自供能的酸碱柜警报系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于自供能的酸碱柜警报系统，包括自供能酸碱柜警报模块、中央监控设备；所述自供能酸碱柜警报模块包括能量收集模块、声纹识别装置、无线传输模块1、第一处理单元、酸性气体传感器、碱性气体传感器、温湿度传感器、气压传感器、舵机云台；所述中央监控设备包括无线传输模块2、第二处理单元、显示模块。在无电池环境下实现了酸碱柜的检测和警报功能。采用自供能技术与声纹识别技术，不使用传统的电池供电，利用用户踩踏到能量收集模块上稳定的机械能，避免了电池长时间在酸性或碱性环境下工作受到酸碱的腐蚀或氧化、甚至泄露污染实验环境的问题。同时当柜内的酸和碱有异常情况时，显示模块将会提示警报。使用声纹识别装置，可以远距离提示无关无经验的人员不要打开柜门，避免造成不必要的损伤，更加便利，增加了系统使用寿命与实验室的安全性，降低了使用和维护成本。和维护成本。和维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自供能的酸碱柜警报系统


[0001]本专利技术涉及实验室酸碱柜警报领域，尤其是一种基于自供能的酸碱柜警报系统。

技术介绍

[0002]酸和碱在化学实验和生物实验中中具有广泛且重要的作用，可以用于测量和控制化学反应的过程，也可以帮助我们了解溶液的性质和化学反应的进行情况等。但它们往往具有腐蚀性甚至毒性，如果不正确检测和存放，可能会对实验人员和实验环境造成严重的损害。因此酸和碱的检测与存放就显得尤为重要。
[0003]目前，市面上的酸碱柜大多使用传统的金属柜子，其优点是结构简单耐腐蚀，缺点是不能远程监控和控制，在有酸碱泄露等意外事故时无法警报，实验人员不知情的情况下打开柜门可能会造成不必要的损伤。随着电子技术的发展，出现了带有传感器的药品柜和气瓶柜，使用电池或者电缆供电，但这会占用不必要的空间。并且电池的容量有限，电池没电的情况下没有办法及时安全地警报，另一方面，电池和电缆在酸性或碱性条件下长时间工作有被腐蚀甚至泄露的风险，这缩短了系统的使用寿命，增加了维护成本。由于酸和碱的特殊性，市面上缺少一种专门针对于酸碱，具有检测和警报功能、方便使用、安全且免于维护的酸碱柜。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的在于：针对上述现有技术中存在的问题，提供一种基于自供能的酸碱柜警报系统，使用较少的传感器，采用一套自供电传感系统和声纹特征识别技术与计算系统，实现安全、高效、低功耗的自供能的酸碱柜检测与警报。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现：提供一种基于自供能的酸碱柜警报系统，包括自供能酸碱柜警报模块、中央监控设备；所述自供能酸碱柜警报模块包括能量收集模块、第一处理单元、声纹识别装置、无线传输模块1、舵机云台、酸性气体传感器、碱性气体传感器、温湿度传感器、气压传感器；所述中央监控设备包括无线传输模块2、第二处理单元、显示模块；所述能量收集模块包括机械能量收集单元、能量管理单元。该基于自供能的酸碱柜警报系统可以用于实验室统一酸碱柜管理，用一台终端同时监控每个酸碱柜的安全，运行稳定，体积小，维护简单，提高了实验室内管理酸碱柜的安全性和效率。
[0006]当实验人员申请打开酸碱柜时，所述机械能量收集单元收集用户踏在其上的机械能并转换为电能，所述能量管理单元将机械能量收集单元收集到的能量储存在自身储能装置中，该储能装置包括超级电容、钽电容。
[0007]进一步地，所述能量管理单元将储存的能量经由稳压电路输出给第一处理单元供能。
[0008]进一步地，所述第一处理单元向酸性气体传感器、碱性气体传感器、温湿度传感器、气压传感器发出指令采集酸性气体浓度信息、碱性气体浓度信息、温湿度信息和柜内气压信息并将采集到的传感器信息发送至第一处理单元。
[0009]进一步地，第一处理单元接收到传感器信息后将传感器信息打包发送至无线传输模块1并向声纹识别装置发送启动信号。
[0010]进一步地，所述声纹识别装置被唤醒后进入待机状态等待实验人员的声音指令，在接收到声音指令时采集实验人员的声纹特征信息并直接发送至无线传输模块1。
[0011]进一步地，所述无线传输模块1应同时具备接收和发送无线信号的能力，支持Spi协议。
[0012]进一步地，所述无线传输模块1在接收到传感器信息或声纹特征信息后立马进行调制并转发给无线传输模块2，该步骤通信方式包括NB
‑
IoT、Wi
‑
Fi、Zigbee。
[0013]进一步地，所述第一处理单元可以是各大厂商推出的低功耗运算处理芯片，具有低功耗模式、有线通信接口和IO端口，具备可编程与运行的能力。
[0014]进一步地，所述无线传输模块2应同时具备接收和发送无线信号的能力。
[0015]进一步地，所述无线传输模块2接收无线传输模块1发送的传感器信息或声纹特征信息并转发给第二处理单元。
[0016]进一步地，所述第二处理单元接收到的传感器信息时，将其与标准值进行比对。
[0017]进一步地，所述第二处理单元接收到声纹特征信息时，将接收到的实验人员声纹特征信息进行数学算法处理并与本地或云端声纹特征数据库进行比对，当传感器信息比对结果和声纹信息特征比对结果均符合时，向显示模块发送传感器信息与安全指令，并经由无线传输模块2向无线传输模块1发送安全指令；如果传感器信息比对结果或声纹信息特征比对结果有一项不符合时，向显示模块发送传感器信息与警报指令，并经由无线传输模块2向无线传输模块1发送警报指令；
[0018]进一步地，所述第二处理单元所接入用于声纹特征信息比对的数据库包括本地人体声纹特征数据库、云端人体声纹特征数据库。
[0019]进一步地，所述显示模块具有显示多行字体和更改字体颜色的能力，且默认背景颜色为黑色。
[0020]进一步地，所述显示模块接收到中央控制器的传感器信息与指令时，若指令为安全指令，绿色显示传感器信息与安全标志；若指令为警报指令，红色显示传感器信息与警报指令；
[0021]进一步地，所述第一处理单元接收到指令信息后向相关模块发出信号：若收到安全指令，则对舵机云台供电，舵机云台在能量管理单元供电下弹出酸碱柜柜门；若收到警报指令，则对舵机云台保持断电状态，酸碱柜柜门保持关闭状态。
[0022]进一步地，前文中所述的能量管理单元、第一处理单元、声纹识别装置、无线传输模块1、酸性气体传感器、碱性气体传感器、温湿度传感器、气压传感器均为经过低功耗设计优化后的模块，具有在休眠状态下能耗极低的特征。
[0023]本专利技术的有益效果是：1.本专利技术中的一种基于自供能的酸碱柜警报系统，将声纹识别技术与自供能技术结合实现结构简单、安全有效的酸碱柜警报系统。利用开门过程中的机械能产生电能，不依赖电池和电缆，达到自供能系统在酸性和碱性条件下长寿命，免维护的效果，进一步地，自供能酸碱柜警报模块中结合声纹特征识别技术，在未知柜内情况下，实验人员可以保持一定距离进行验证、识别和自动打开酸碱柜并得知酸碱柜内的情况而不需要亲自接触。
2.本专利技术中的一种基于自供能的酸碱柜警报系统，采用自供能技术，不使用电池或者电缆供电，利用用户踩踏到能量收集模块上稳定的机械能，避免了电池长时间在酸性或碱性环境下工作受到酸碱的腐蚀或氧化、甚至导致电池泄露污染实验环境的问题。同时，降低了维护成本，缩小了占用空间。3.本专利技术中的一种基于自供能的酸碱柜警报系统，通过对中央监控设备的人体声纹特征数据库及时升级可以实现警报系统的远程维护与实验人员信息更新，可以防止误打开和提示没有经验的实验人员。4.本专利技术中的一种基于自供能的酸碱柜警报系统，通过模块化设计思维，将传感器信息和身份信息的采集与比对分布处理，极大程度上地减少系统复杂程度，从而降低整个警报装置的能量消耗，实现酸碱柜警报系统在无电池无电缆条件下的警报检测。
附图说明
[0024]图1基于自供能的酸碱柜警报系统的整体设计结构图。
[0025]图2基于自供能的酸碱柜警报系统的自供能酸碱柜警报模块的设计结构图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自供能的酸碱柜警报系统，其特征在于，包括自供能酸碱柜警报模块、中央监控设备；所述自供能酸碱柜警报模块包括能量收集模块、声纹识别装置、第一处理单元、无线传输模块1、舵机云台、酸性气体传感器、碱性气体传感器、温湿度传感器、气压传感器；所述能量收集模块包括机械能量收集单元和能量管理单元；机械能量收集单元通过机械结构将实验人员踩踏在其上面的机械能转化为电能；能量管理单元储存机械能量收集单元产生的电能，用来给第一处理单元、声纹识别装置、无线传输模块1、舵机云台、酸性气体传感器、碱性气体传感器、温湿度传感器和气压传感器供电；第一处理单元在接收到能量管理单元提供的能量后启动酸性气体传感器、碱性气体传感器、温湿度传感器和气压传感器分别采集酸性气体浓度信息、碱性气体浓度信息、温湿度信息和柜内气压信息并由无线传输模块1转发给中央监控设备，发送完毕后启动声纹识别装置。当声纹识别装置接收到实验人员特定声音指令时，采集用户声纹特征信息，并将声纹特征信息直接由无线传输模块1发送至中央监控设备，之后自供能酸碱柜警报模块进入低功耗模式。所述中央监控设备包括无线传输模块2、第二处理单元、显示模块；无线传输模块2接收来自无线传输模块1的传感器信息或声纹特征信息并发给第二处理单元，第二处理单元接收到的传感器信息时，将其与标准值进行比对；第二处理单元接收到声纹特征信息时，将在本地或云端声纹特征数据库进行数学算法处理并比对。若声纹特征信息比对符合且传感器信息符合标准值，通过无线传输模块2将安全指令发送至无线传输模块1，并通过显示模块绿色显示传感器信息与安全标志；若比对不符合或传感器信息不符合标准值，通过无线传输模块2将警报指令发回无线传输模块1，并通过显示模块红色显示传感器信息与警报标志。2.如权利要求1所述的一种基于自供能的酸碱柜警报系统，其特征在于，所述机械能量收集单元连接所述能量管理单元，处于地面上并距酸碱柜柜门有一定距离，用于将实验人员踏在其上所产生的机械能通过压电效应转换为电能储存在能量管理单元中。3.如权利要求2所述的一种基于自供能的酸碱柜警报系统，其特征在于，所述能量管理单元连接所述第一处理单元，将储存的电能提供给第一处理单元用于接收传感器信息、启动声纹识别装置、转发信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，韩一铭，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：