一种可监测呼吸性粉尘的智能化传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种可监测呼吸性粉尘的智能化传感器，涉及的是一种用于高浓度粉尘作业环境中，检测环境粉尘浓度，实时采集、远程监控联网的一种智能化传感器。包括粉尘采样分离模板，红外监测模块、RAM微处理器模块，通信模块，电源模块；可实时采集工矿企业粉尘作业环境检测。本发明专利技术针对我国工业卫生领域粉尘监测的现状和需求，发明专利技术设计了该粉尘传感器，解决了这一领域的技术空白，为安全监管部门提供了一种先进的检测技术手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种用于高浓度粉尘作业环境中，检测环境粉尘浓度，实时采集、远程监控联网的一种智能化传感器，属于工业环境检测

技术介绍
近年来，我国的安全生产形势不容乐观，重特大事故时有发生，给国家和社会造成巨大的经济损失和社会影响。然后，在安全生产的另一重灾区，职业卫生领域尘肺病的死亡人数，亦出现上升趋势。尘肺病的危害程度，在某种程度上大于工伤死亡事故。我国的粉尘作业场所十分普遍，特别是矿山企业和建材企业的粉尘危害十分严重。尘肺病患者为世界之最。尽管我国制定了相关作业环境粉尘浓度允许卫生标准，但是由于测定方法落后，不能实时掌握作业环境的粉尘浓度信息，因此，难以监管。所以迫切需要解决这一技术难题。 目前，我国制定的作业环境粉尘浓度检测方法是定时采样称重法。采用的仪器主要以粉尘采样器为主要仪器。而此类一起仅能采集一时段内的粉尘平均数据，而且随机性很大，不能真实反映作业场所环境粉尘浓度。国外在作业场所粉尘浓度测定方法主要是两种方法，一种是采样计重法，另一种是快速测尘法(测尘仪)。主要仪器有英国的MRE113型粉尘测定仪，没过的MSA个体采样器，德国的TM测尘仪，日本的P-5测尘仪和TR采样器。由于国外在粉尘作业场所的监控管理相当严厉，所以，粉尘的治理和预防措施有效，环境粉尘浓度较低，以上仪器仅适用于低浓度作业环境监测，不适合在我国使用。我国粉尘作业场众多，浓度高。特别是矿山企业和建材企业问题更为严重。按我国现行的卫生标准去监管企业的作业环境粉尘浓度，应该说是可以控制尘肺病的发生，但是由于监测方法和技术的落后，无法实时采集粉尘作业场所的数据。本专利技术就是针对我国工业卫生领域粉尘监测的现状和需求，专利技术设计了该粉尘传感器，解决了这一领域的技术空白，为安全监管部门提供了一种先进的检测技术手段。
技术实现思路
本专利技术提供一种可检测呼吸性粉尘的智能粉尘传感器一套，它可实时采集工矿企业粉尘作业环境检测。本专利技术采用的技术方案是 一种可监测呼吸性粉尘的智能化传感器包括粉尘采样分离模板，红外监测模块、RAM微处理器模块，通信模块，电源模块； 所述的红外监测模块由红外光源，标准检测室，粉尘检测室，光电检测室，及信号调理电路组成；红外检测模块是由光源发出的光被分为能量均等的两束，一束通过标准检测室作为基准，另一束通过粉尘检测室，这两束光经透镜聚焦在探测器的接收面上，检测光电元件将光电信号转换成电信号； 分离粉尘采样分离模块，将粉尘作业场所环境中的总粉尘进行有效分离；转化将分离后的呼吸性粉尘送入红外监测模块，光电检测室根据光吸收系数的变化，转化成电信号输出； 数据处理电信号经A/D转换后送入微处理器进行数据处理，微处理器对采集的数据进行统计、计算，并换算成环境的相对粉尘浓度值，送显示器显示数值，同时存入存贮器中，微处理器根据系统安排，确定数据的发送方式和传送时间； 通信模块根据确定的通信方式进行联网传输数据，监控中心可实时获取工矿企业作业场所的粉尘浓度情况，便于监管分析。所述的粉尘采样分离模块由模块由旋风分离器，流量传感器，抽气泵，集尘器，流量控制电路，信号调理电路组成；旋风分离器将空气中得粉尘粒子，分离成两部分，一部分是呼吸性粉尘，另一部分是非呼吸性粉尘；流量传感器和流量控制电路稳定采样流量，保证分离效率和采样精度，保证恒定采样流量；流量经信号调理电路处理后，送入A/D转换，并与RAM微处理器模块连接，由RAM微处理器模块对采样数据进行分析、处理，并输出相应D/A量给流量控制电路，控制气泵流量，从而达到恒定流量。所述的RAM微处理系统模块由RAM系列处理器、A/D模数转换器、D/A数模转换器、LCD彩色显示屏、键盘、通信接口组成；A/D模数转换器、D/A数模转换器由RAM微处理器自带，LCD彩色显示屏由RAM微处理器直接驱动连接，键盘对整个终端进行操作和控制，通信接口利用RAM微处理器自身标准接口。其工作原理 粉尘采样模块(图1-1)，将粉尘作业场所环境中得总粉尘进行有效分离，将分离后的呼吸性粉尘送入红外检测室(图1-2)，光电检测室根据光吸收系数的变化，转化成电信号输出。电信号经A/D转换后送入微处理器(图1-3)进行数据处理，微处理器对采集的数据进行统计、计算，并换算成环境的相对粉尘浓度值，送显示器显示数值，同时存入存贮器中，微处理器根据系统安排，确定数据的发送方式和传送时间。通信模块(图1-4)根据确定的通信方式进行联网传输数据，监控中心可实时获取工矿企业作业场所的粉尘浓度情况，便于监管分析。有益效果 (I)本专利技术针对我国工业卫生领域粉尘监测的现状和需求，专利技术设计了该粉尘传感器，解决了这一领域的技术空白，为安全监管部门提供了一种先进的检测技术手段。(2)可实时采集工矿企业粉尘作业环境检测。(3)本专利技术具有一个微型旋风分离器，能对危害人体的呼吸性和非呼吸性粉尘进行分离，分离效率符合国际BMRC标准。(4)本专利技术可适用于各类粉尘作业环境中，是一种可连续实时采集作业场所的粉尘数据，并能基于有线或无线方式联网传送数据。该专利技术解决了粉尘监测技术中得技术难题，是物联网应用体系架构中符合相关标准的智能化传感器。附图说明图I是本专利技术智能化粉尘传感器的原理方框图。图2是本专利技术粉尘采样分离模块的原理框图。其中，2_1—旋风分尚器；2_2—流量传感器；2_3—抽气泵；2_4—集尘器；2_5—流量控制器。图3是本专利技术红外监测模块的原理框图。图4是本专利技术RAM微处理器模块的系统组成原理框图。图5是本专利技术通信模块的原理框图。图6是本专利技术电源模块的原理框图。图7-1是本专利技术微型旋风分离器的实施结构示意图。 图7-2是图7-1的A-A剖视图。图8是本专利技术软件总体设计的主程序流程图。具体实施例方式对照附图对本专利技术作进一步说明 图2是粉尘采样分离模块原理框图。粉尘采样分离模块是本专利技术的关键技术之一，该模块由微型旋风分离器(2-1 )，采样流量传感器，抽气泵，集尘器，流量控制电路，信号调理电路(图2)等组成。微型旋风分离器是将空气中的粉尘粒子，分离成两部分，一部分是呼吸性粉尘， 以上的粉尘粒子，图7-1与图7-2是其实施结构图，分离器必须符合以下四个最佳尺寸条件 (I)进气口宽度等于内外圆筒之间的环隙宽度 Dc—do B=- 上式，Dc为外圆筒的直径(图7)，do为内圆筒的插入器直径(图7) (2 )进气口高度为一个气流螺距，才能使气流在旋风器内不形成死角。(3)进气口截面为长边平行四体轴线的矩形，因为在入口截面积相同时，只有这种入口造成的外层漩涡厚度最小。这样缩短了颗粒的沉降时间，分离效率最高。(4)内筒插入器内的长度S与其内直径do之比等于I. 25为最佳。实验证明 S/de < I. 0时，S对分离效率影响最大。S/de = 1.0时，分离效率最高。S/de > I. 0时，则随S的伸长，效率又缓慢下降。满足了以上四个条件后，旋风分离器的效率，压力降就仅仅取决于内外圆筒直径之比。R = de/Dc 最佳尺寸比R如果得到确定，则能使次级流动最弱，分离能力最强，能量消耗最小。为了避免节流效应，必须使出气管的有效流通截面不小于进气口截面。就减小局部流动而言，以两者相等为最好。abAi/Ae= -r本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚鸿熙，常宁，
申请(专利权)人：姚鸿熙，
类型：发明
国别省市：