專利名稱：一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量某點的位置和氣體濃度，尤其是一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)。
背景技術：
目前，公知的氣體檢測儀器，由傳感器、信號處理電路、電源等部分組成，有的還帶有用于信息存儲、通信、顯示的配件。這樣的氣體檢測儀器，一般用于某點的檢測，不能方便地檢測、記錄某個空間范圍內各處的氣體濃度。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是:為了克服現(xiàn)有的氣體檢測儀器不能方便地檢測、記錄空間各處氣體濃度的不足，提供了一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，能夠檢測出氣體的濃度，還能夠確定相對應的位置，而且能將檢測結果傳輸、匯總。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，包括用于確定位置并且能夠發(fā)出射頻信號的定位基點、探測終端和設在探測終端上的氣體傳感器以及監(jiān)測中心通信設備，所述的探測終端接收定位基點發(fā)出的頻射信號，根據信號的衰減程度和定位基點的坐標計算出探測終端當前的位置坐標，通過探測終端上的氣體傳感器檢測出氣體濃度，將濃度信號轉化成電信號，并經過信號處理電路，探測終端將位置坐標和氣體濃度的信息通過無線的方式發(fā)送到監(jiān)測中心通信設備上，監(jiān)測中心通信設備將信息傳輸給計算機，計算機進行記錄、處理、顯示空間內各處氣體的濃度，計算機可以用普通個人計算機、便攜式筆記本電腦、工控機、智能手機、平板電腦。所述的定位基點與探測終端之間信息傳輸所采用的傳遞方式為:無線傳輸。所述的定位基點與監(jiān)測中心通信設備之間信息傳輸所采用的傳輸方式為:有線傳輸或無線傳輸。所述的監(jiān)測中心通信設備與計算機之間信息傳輸所采用的傳輸方式為:有線傳輸或無線傳輸。無線傳輸為ZigBee傳輸、W1-Fi傳輸或藍牙傳輸；有線傳輸為RS232傳輸、USB傳輸或以太網傳輸。定位基點內具有CC2430模塊，利用CC2430實現(xiàn)ZigBee無線通信，并對收發(fā)的信息進行處理，進而存儲該定位基點的位置坐標。探測終端內包括插接的CC2431模塊和與CC2431模塊相連接的信號處理電路以及與信號處理電路相連接的電源，CC2431模塊包括天線和實現(xiàn)無線通信功能的電路以及計算位置坐標的電路，CC2431模塊用于計算位置坐標的硬件定位引擎基于接收信號強度指示技術，根據接收到的ZigBee信號強度與已知的定位基點位置坐標計算出所處位置坐標。監(jiān)測中心通信設備包括插接的CC2430模塊和與CC2430模塊相連接的USB通信電路以及與USB通信電路的相連接的電源，監(jiān)測中心通信設備將接收到的探測終端發(fā)出的ZigBee信號轉換為USB信號傳輸?shù)接嬎銠C，并將計算機發(fā)出的USB信號轉換為ZigBee信號發(fā)送到定位基點。本發(fā)明的有益效果是:所述的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，采用此種設計的檢測儀器，能夠方便地檢測、記錄空間各處氣體的濃度，而且能夠準確的確定相應的位置，從而能夠方便的將檢測結果傳輸和匯總。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明所述的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)的整體結構框圖；圖2是圖1中探測終端的電路原理圖；圖3是圖1中探測終端的工作流程圖；圖4是本發(fā)明所述的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)中使用的CC2430和CC2431模塊的電路原理圖；圖5是圖1中監(jiān)測中心通信設備的電路原理圖。附圖中標記分述如下:1、定位基點，2、探測終端，21、CC2431模塊，22、信號處理電路，23、探測電源，3、監(jiān)測中心通信設備，31、CC2430模塊，32、USB通信電路，33、通信電源，
4、氣體傳感器，5、計算機。
具體實施例方式現(xiàn)在結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。如圖1所示的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，包括用于確定位置并且能夠發(fā)出射頻信號的定位基點1、探測終端2、設在探測終端2上的氣體傳感器4和監(jiān)測中心通信設備3以及計算機5，探測終端2接收定位基點發(fā)出的頻射信號，根據信號的衰減程度和定位基點I的坐標計算出探測終端當前的位置坐標，通過探測終端2上的氣體傳感器4檢測出氣體濃度，將濃度信號轉化成電信號，并經過信號處理電路處理，探測終端2將位置坐標和氣體濃度的信息通過無線的方式發(fā)送到監(jiān)測中心通信設備3上，監(jiān)測中心通信設備3將信息傳輸給計算機5，計算機5進行記錄、處理、顯示空間內各處氣體的濃度。如圖2和3所示的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，探測終端包括插接的CC2431模塊21和與CC2431模塊21相連接的信號處理電路以及與信號處理電路相連接的探測電源22，CC2431模塊21包括天線和實現(xiàn)無線通信功能的電路以及計算位置坐標的電路，在探測終端上有兩個氣體傳感器4，可以探測兩種氣體，氣體傳感器4采用MQ系列氣體傳感器，MQ系列氣體傳感器具有類似的檢測原理和相同的外部引腳，具有替換性，不同型號的MQ傳感器可以探測不同種類的氣體，MQ系列氣體傳感器的敏感材料是活性很高的金屬氧化物半導體。金屬氧化物半導體在空氣中被加熱到一定溫度時，氧原子被吸附在帶負電荷的半導體表面，半導體表面的電子會被轉移到吸附氧上，氧原子就變成了氧負離子，同時在半導體表面形成一個正的空間電荷層，導致表面勢壘升高，從而阻礙電子流動。在敏感材料內部，自由電子必須穿過金屬氧化物半導體微晶粒的結合部位(晶界)才能形成電流。由氧吸附產生的勢壘同樣存在于晶界而阻礙電子的自由流動，傳感器的電阻即緣于這種勢壘。在工作條件下當傳感器遇到還原性氣體時，氧負離子因與還原性氣體發(fā)生氧化還原反應而導致其表面濃度降低，勢壘隨之降低，導致傳感器的阻值減小。即MQ傳感器可以將氣體的濃度信息轉換為電阻的阻值變化，信號處理電路利用串聯(lián)分壓的原理，將傳感器阻值的變化轉換為電源信號，電源主要包括用于穩(wěn)定電源電壓的SPX1117-3.3V芯片，用于指示電源狀態(tài)的指示燈，用于復位的按鈕，探測終端工作時，MQ傳感器將氣體濃度轉換為傳感器電阻變化，信號處理電路將電阻轉換為電壓信號，CC2431模塊21上的CC2431芯片在內部將電壓信號進行模數(shù)轉換。如圖4所示的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，CC2431模塊主要部分為一個CC2431芯片。CC2431是TI公司生產的帶硬件定位引擎的片上系統(tǒng)解決方案，能滿足低功耗ZigBee無線傳感器網絡的應用需要。CC2431芯片內部包括可編程的8051的MCU內核、處理ZigBee無線通信的模塊、計算位置坐標的硬件定位引擎等。CC2431模塊包括用于維持CC2431芯片正常工作的輔助元件，包括晶振、穩(wěn)壓電容等；模塊有插針，以便于與電路其他部分連接，CC2431模塊用于計算位置坐標的硬件定位引擎基于接收信號強度指示技術，根據接收到的ZigBee信號強度與已知的定位基點位置坐標計算出所處位置坐標。定位基點內具有CC2430模塊，CC2430芯片內部包括可編程的8051的MCU內核和處理ZigBee無線通信的模塊等，但是沒有計算位置坐標的硬件定位引擎。利用CC2430可以實現(xiàn)ZigBee無線通信，并對收發(fā)的信息處理，存儲該定位基點的位置坐標。CC2430與CC2431的外圍電路相同，故CC2430模塊與CC2431模塊可以使用相同的PCB裸板焊接不同的芯片來制造。CC2430模塊包括用于維持CC2430芯片正常工作的輔助元件，包括晶振、穩(wěn)壓電容等；模塊有插針，以便于與其他電路連接；這些部件與CC2431模塊相同，利用CC2430實現(xiàn)ZigBee無線通信，并對收發(fā)的信息進行處理，進而存儲該定位基點的位置坐標，定位基點循環(huán)廣播發(fā)送該基點的位置坐標。當接收到監(jiān)測中心通信設備發(fā)送的ZigBee信號時，根據接收的信號修改自己的基點位置坐標。如圖5所示的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，監(jiān)測中心通信設備包括插接的CC2430模塊31和與CC2430模塊31相連接的USB通信電路32以及與USB通信電路32的相連接的通信電源33，USB通信電路使用PL2303芯片實現(xiàn)通信功能。PL2303是Prolific公司生產的一種高度集成的RS232-USB接口轉換器，可提供一個RS232全雙工異步串行通信裝置與USB功能接口便利聯(lián)接的解決方案。該器件內置USB功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調制解調器控制信號的UART，監(jiān)測中心通信設備將接收到的探測終端發(fā)出的ZigBee信號轉換為USB信號傳輸?shù)接嬎銠C，并將計算機發(fā)出的USB信號轉換為ZigBee信號發(fā)送到定位基點。以上述依據本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
權利要求
1.一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，其特征是:包括用于確定位置并且能夠發(fā)出射頻信號的定位基點(I)、探測終端(2)、設在探測終端(2)上的氣體傳感器(4)和監(jiān)測中心通信設備(3)以及計算機(5)，所述的探測終端(2)接收定位基點(I)發(fā)出的頻射信號，根據信號的衰減程度和定位基點(I)的坐標計算出探測終端(2)當前的位置坐標，通過探測終端(2 )上的氣體傳感器(4 )檢測出氣體濃度，將濃度信號轉化成電信號，并經過信號處理電路，探測終端(2)將位置坐標和氣體濃度的信息通過無線的方式發(fā)送到監(jiān)測中心通信設備(3 )上，監(jiān)測中心通信設備(3 )將信息傳輸給計算機(5 )，計算機(5 )進行記錄、處理、顯示空間內各處氣體的濃度。
2.根據權利要求1所述的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，其特征是:所述的定位基點(I)與探測終端(2)之間信息傳輸所采用的傳遞方式為:無線傳輸。
3.根據權利要求1所述的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，其特征是:所述的定位基點(I)與監(jiān)測中心通信設備(3)之間信息傳輸所采用的傳輸方式為:有線傳輸或無線傳輸。
4.根據權利要求1所述的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，其特征是:所述的監(jiān)測中心通信設備(3)與計算機(5)之間信息傳輸所采用的傳輸方式為:有線傳輸或無線傳輸。
5.根據權利要求2或3或4所述的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，其特征是:無線傳輸為ZigBee傳輸、W1-Fi傳輸或藍牙傳輸；有線傳輸為RS232傳輸、USB傳輸或以太網傳輸。
6.根據權利要求1所述的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，其特征是:定位基點(I)內具有CC2430模塊(31)，利用CC2430實現(xiàn)ZigBee無線通信，并對收發(fā)的信息進行處理，進而存儲該定位基點的位置坐標。
7.根據權利要求1所述的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，其特征是:探測終端(2)包括插接的CC2431模塊(21)和與CC2431模塊(22)相連接的信號處理電路以及與信號處理電路相連接的探測電源(23)，CC2431模塊(22)包括天線和實現(xiàn)無線通信功能的電路以及計算位置坐標的電路，CC2431模塊(22)用于計算位置坐標的硬件定位引擎基于接收信號強度指示技術，根據接收到的ZigBee信號強度與已知的定位基點位置坐標計算出所處位置坐標。
8.根據權利要求1所述的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，其特征是:監(jiān)測中心通信設備(3)包括插接的CC2430模塊(31)和與CC2430模塊(31)相連接的USB通信電路(32 )以及與USB通信電路(32 )的相連接的通信電源(33 )，監(jiān)測中心通信設備(3 )將接收到的探測終端發(fā)出的ZigBee信號轉換為USB信號傳輸?shù)接嬎銠C(5)，并將計算機(5)發(fā)出的USB信號轉換為ZigBee信號發(fā)送到定位基點(I )。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，包括定位基點、探測終端、設在探測終端上的氣體傳感器和監(jiān)測中心通信設備以及計算機，探測終端接收定位基點發(fā)出的頻射信號，根據信號的衰減程度和定位基點的坐標計算出探測終端當前的位置坐標，通過探測終端上的氣體傳感器檢測出氣體濃度，將濃度信號轉化成電信號，探測終端將位置坐標和氣體濃度的信息通過無線的方式發(fā)送到監(jiān)測中心通信設備上，監(jiān)測中心通信設備將信息傳輸給計算機。所述的一種用于檢測空間內各處氣體濃度的檢測系統(tǒng)，采用此種設計的檢測儀器，能夠方便地檢測、記錄空間各處氣體的濃度，而且能夠準確的確定相應的位置，從而能夠方便的將檢測結果傳輸和匯總。
文檔編號G01N27/16GK103196956SQ20131006655
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月1日 優(yōu)先權日2013年3月1日
發(fā)明者劉天一, 蔡棟, 周丹, 李靈, 程文雪, 李開來 申請人:劉天一