本申請(qǐng)要求2014年2月14日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)61/940,250的優(yōu)先權(quán)，依賴(lài)以上優(yōu)先權(quán)文件并特此通過(guò)引用以其整體并入本文作為參考。

背景技術(shù)：

在碳酸飲料、食品包裝和消毒中所使用的二氧化碳?xì)怏w偶爾被發(fā)現(xiàn)在使用時(shí)受到復(fù)合物的污染，復(fù)合物可能影響與二氧化碳?xì)怏w結(jié)合使用的食品或飲料產(chǎn)品的口感、氣味以及甚至安全。制造或獲取二氧化碳?xì)怏w的很多通常局部化的工藝通常在它們生成完全純二氧化碳的能力上是不完美的，清理或“刷洗”氣體的方法偶爾會(huì)失敗。純二氧化碳則可能在儲(chǔ)存或運(yùn)輸時(shí)受到污染，特別是如果將純二氧化碳放置到之前受污染的容器中時(shí)。

受污染的二氧化碳可能包含廣泛的污染物，包括乙醛、含硫化合物、芳香烴(如苯)及其它揮發(fā)性碳?xì)浠衔?如甲烷)。大多數(shù)污染物，在中等水平時(shí)，對(duì)使用二氧化碳的產(chǎn)品僅導(dǎo)致負(fù)面的口感和氣味影響。在高水平時(shí)一些污染物是有毒的并可能引起疾病甚至死亡。苯和一些其它物質(zhì)，在中等水平時(shí)，被認(rèn)為是致癌。

國(guó)際飲料專(zhuān)家協(xié)會(huì)(ISBT)，一家具有1000名以上公司會(huì)員的飲料行業(yè)組織，已經(jīng)制定了在無(wú)酒精飲料和軟飲料中可接受的污染水平的指南。這些指南對(duì)十三種復(fù)合物或復(fù)合物族建議了最大濃度水平，包括，例如，乙醛濃度不得超過(guò)200ppb(十億分比)和芳香烴濃度不得超過(guò)20ppb。

然而，目前在生產(chǎn)環(huán)境中二氧化碳的持續(xù)或近持續(xù)監(jiān)控的成本很高。市場(chǎng)上的二氧化碳分析儀是圍繞使用氣相色譜技術(shù)(GC)和質(zhì)譜分析法(MS)的化學(xué)分析設(shè)備而構(gòu)建的，更通常地用在實(shí)驗(yàn)室里。二氧化碳分析儀公司加固了這些GC/MS單元并在這些單元上增加了外圍電子設(shè)備以調(diào)整樣品流并使其測(cè)量功能自動(dòng)化。這些系統(tǒng)很輕松就花掉了200,000美元或更多。它們?cè)谕鈿ぶ邪赡苁俏寤蛄吒吆椭剡_(dá)數(shù)百磅的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備支架。

除了它們的高成本以外，目前的二氧化碳分析儀往往過(guò)于敏感，且維護(hù)成本高。有些分析儀需要使用“載體”氣體，包括極易爆炸的氫氣。在校準(zhǔn)時(shí)使用的載體氣體和“量距”氣通常每年會(huì)花費(fèi)6000美元。單元通常每十到二十分鐘對(duì)二氧化碳流進(jìn)行一次抽樣，但這可能不夠快以捕獲快速污染物瞬變或消除產(chǎn)品污染的所有可能。

因此，需要一種能進(jìn)行準(zhǔn)確的和近實(shí)時(shí)測(cè)量的緊湊、穩(wěn)健和便宜的監(jiān)控器，從而極大地降低成本，同時(shí)使二氧化碳生產(chǎn)者和用戶(hù)能夠更好地評(píng)估和降低污染風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)。該二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)包括被配置為檢測(cè)污染物存在的傳感器，污染物可包括，但不限于，在二氧化碳?xì)怏w流中的乙醛、芳香烴(苯、甲苯、乙苯和二甲苯)、含硫化合物和揮發(fā)性碳?xì)浠衔?如甲烷)。在一方面，傳感器被配置為檢測(cè)和報(bào)告其濃度超過(guò)ISBT標(biāo)準(zhǔn)的污染物的特定水平。在另一方面，傳感器被配置為如果任一污染物的濃度超過(guò)ISBT標(biāo)準(zhǔn)則發(fā)出警報(bào)。

在一方面，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)被配置為完全自動(dòng)化。在一方面，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)被配置為持續(xù)監(jiān)控二氧化碳路線(xiàn)，或被配置為評(píng)價(jià)在一段時(shí)間內(nèi)二氧化碳的樣品，在該時(shí)間段內(nèi)該評(píng)價(jià)的速率比二氧化碳中的污染物水平可實(shí)質(zhì)地改變的速率足夠快。在另一方面，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)被粗略地配置為在包括飲料裝瓶設(shè)施和二氧化碳發(fā)電廠的工業(yè)應(yīng)用中可靠穩(wěn)健地工作。

本發(fā)明的這些和其它目的以及優(yōu)點(diǎn)將從以下對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中變得顯而易見(jiàn)。

前面的概述和以下詳細(xì)描述都僅是示例性的和說(shuō)明性的，旨在對(duì)所要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步解釋說(shuō)明。附圖被包括在內(nèi)以對(duì)本發(fā)明提供進(jìn)一步的理解，并合并及構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，解釋本發(fā)明的若干實(shí)施例，并連同說(shuō)明書(shū)用于解釋本發(fā)明的原理。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)一個(gè)方面使用實(shí)時(shí)傳感器的二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。

圖2是圖1中的實(shí)時(shí)傳感器的前平面視圖。

圖3是表示圖1中二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)的示意圖。

圖4是表示圖3中的二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)的化學(xué)傳感器模塊的橫截面?zhèn)让媸疽鈭D。

圖6是圖5中的波導(dǎo)的示意性頂視圖。

圖6a是具有四對(duì)單獨(dú)通道的波導(dǎo)的頂視圖。

圖6b是表示根據(jù)一個(gè)方面具有嵌入式漸逝場(chǎng)的單模波導(dǎo)的示意圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的由二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)所執(zhí)行的方法的流程圖。

圖8-10表示圖1中實(shí)時(shí)污染物傳感器的顯示器。

圖11-12是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的由二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)所執(zhí)行的方法的流程圖。

圖13是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的控制電子設(shè)備的框圖。

優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明

在公開(kāi)和描述本發(fā)明方法和系統(tǒng)之前，應(yīng)當(dāng)理解，所述方法和系統(tǒng)不限于具體合成方法、具體組件和具體構(gòu)成。還應(yīng)理解，本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅出于描述特定實(shí)施例的目的，并不旨在限制。

如本說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中所使用的，單數(shù)形式“一種”(“a”)、一個(gè)(“an”)、和“該”包括多個(gè)所指物，除非上下文清楚地表示其他含義。本文中的范圍表示為從“大約”一個(gè)特定值，和/或到“大約”另一個(gè)特定值。在表達(dá)這種范圍時(shí)，另一個(gè)實(shí)施例包括從一個(gè)特定值和/或到另一個(gè)特定值。類(lèi)似地，在將數(shù)值表示為近似值時(shí)，通過(guò)使用前述“大約”，可理解為特定值構(gòu)成另一個(gè)實(shí)施例?？蛇M(jìn)一步理解為，每個(gè)范圍的端點(diǎn)很明顯既與另一個(gè)端點(diǎn)有關(guān)，又獨(dú)立于另一個(gè)端點(diǎn)。

“可選的”或“可選地”表示隨后描述的事件或情況可能發(fā)生或可能不發(fā)生，該描述包括出現(xiàn)所述事件或情況的實(shí)例以及不出現(xiàn)的實(shí)例。

貫穿本文說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求，詞語(yǔ)“包括”以及該詞的變體，如動(dòng)名詞形式和第三人稱(chēng)形式，表示“包括但不限于”，并非旨在排除，例如，其它附加物、組件、整體或步驟。“示例性的”表示“...的示例”，并非旨在傳達(dá)一種優(yōu)選的或理想的實(shí)施例的指示?！袄纭钡氖褂貌皇窍拗菩缘?，而是出于說(shuō)明的目的。

公開(kāi)了可用于執(zhí)行所公開(kāi)的方法和系統(tǒng)的組件。本文公開(kāi)了這些及其它組件，可理解為在公開(kāi)這些組件的組合、子集、交互和組而沒(méi)有明確公開(kāi)它們的各個(gè)單獨(dú)和集體組合和置換的具體引用時(shí)，本文中針對(duì)所有方法和系統(tǒng)具體考慮并描述了每個(gè)組件。這適用于本申請(qǐng)的所有方面，包括但不限于，所公開(kāi)方法中的步驟。因而，如果存在能夠執(zhí)行的各種附加步驟，可理解為這些附加步驟中的每個(gè)都可以用所公開(kāi)方法的任一具體實(shí)施例或?qū)嵤├慕M合來(lái)執(zhí)行。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，所述方法和系統(tǒng)可采用整個(gè)地硬件實(shí)施例、整個(gè)地軟件實(shí)施例或結(jié)合了軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。此外，所述方法和系統(tǒng)可采用具體表現(xiàn)在存儲(chǔ)介質(zhì)中的具有計(jì)算機(jī)可讀程序指令(如計(jì)算機(jī)軟件)的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。可使用任何適用的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，包括硬盤(pán)、只讀光盤(pán)、光學(xué)存儲(chǔ)設(shè)備或磁存儲(chǔ)器。

下面參照方法、系統(tǒng)、裝置和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的框圖和流程圖圖解對(duì)所述方法和系統(tǒng)的實(shí)施例進(jìn)行描述?？衫斫鉃椋驁D和流程圖圖解的每個(gè)方框以及框圖，以及框圖和流程圖圖解中的方框組合可分別通過(guò)計(jì)算機(jī)程序指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些計(jì)算機(jī)程序指令可加載到通用計(jì)算機(jī)、專(zhuān)用計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置中以生產(chǎn)出機(jī)器，以便在計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置上執(zhí)行的指令創(chuàng)建一種用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)流程圖方框中規(guī)定的功能的手段。

這些計(jì)算機(jī)程序指令還可存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器可指示計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置以特殊的方式履行功能，以便存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生一種制品，該制品包括用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)流程圖方框中規(guī)定的功能的計(jì)算機(jī)可讀指令。計(jì)算機(jī)程序指令還可加載到計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置中，以引起將在計(jì)算機(jī)或其它可編程裝置上被履行的一系列操作步驟來(lái)產(chǎn)生一種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，以便在計(jì)算機(jī)或其它可編程裝置上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)流程圖方框中規(guī)定的功能的多個(gè)步驟。

相應(yīng)地，框圖和流程圖圖解中的方框支持用于執(zhí)行規(guī)定功能的裝置的組合、用于執(zhí)行規(guī)定功能的步驟的組合以及執(zhí)行規(guī)定功能的程序指令裝置。還可理解為，框圖和流程圖圖解的每個(gè)方框以及在框圖和流程圖圖解中的方框的組合可通過(guò)基于專(zhuān)用硬件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)履行規(guī)定的功能或步驟，或?qū)Ｓ糜布陀?jì)算機(jī)指令的組合。

參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明針對(duì)一種被配置為實(shí)時(shí)監(jiān)控二氧化碳中污染物的二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10。在示例性方面，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10被配置為監(jiān)控飲料廠中的二氧化碳。在其它方面，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10可被用在需要對(duì)流體(即，氣體或液體)中污染物進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控的各種設(shè)置中。例如，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10可被配置為用于食品包裝設(shè)施或二氧化碳發(fā)電廠或萃取車(chē)間或蒸餾室中。

在一方面，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10被配置為能夠位于二氧化碳儲(chǔ)存器或運(yùn)輸箱12附近以及能夠從所述運(yùn)輸箱12中接收二氧化碳持續(xù)流。在一方面，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10包括輸送系統(tǒng)14，用于將受監(jiān)控的二氧化碳輸送給二氧化碳目標(biāo)16和實(shí)時(shí)污染物傳感器20。在一方面，輸送系統(tǒng)14可以是將二氧化碳從儲(chǔ)存位置輸送/運(yùn)輸?shù)蕉趸嫉膽?yīng)用位置的任何類(lèi)型系統(tǒng)。

在一方面，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10被進(jìn)一步配置為用于工業(yè)選址。在這些方面中，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10可被配置用于使用無(wú)線(xiàn)電臺(tái)來(lái)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通信。例如，有線(xiàn)通信可包括但不限于LAN、T1線(xiàn)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)和以太網(wǎng)，而無(wú)線(xiàn)通信可包括但不限于蜂窩通信裝置(CDMA、GPRS、LTE等)、藍(lán)牙、WiFi、衛(wèi)星和其它類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)連接。

在一方面，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10的輸送系統(tǒng)14被配置為將受監(jiān)控的二氧化碳輸送給污染物傳感器20。輸送系統(tǒng)14可包括插入到二氧化碳儲(chǔ)存器12和/或輸送系統(tǒng)14中的管材/管子18，并且管材/管子18可根據(jù)被認(rèn)為存在的的污染類(lèi)型來(lái)被選擇和更改(如鈍化)。這種管材18可包括但不限于不銹鋼、鋁、PVC、Tygon、PTFE、聚乙烯等。在一方面，管材16可具有靈活性，以便避免在污染物傳感器20與二氧化碳線(xiàn)路12之間的任何潛在堵塞。各種緊固裝置，包括但不限于安裝架，其可用于將輸送系統(tǒng)14的組件(包括管材16)，固定在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的適當(dāng)位置。盡管污染物傳感器20可被安裝在二氧化碳儲(chǔ)存器12和目標(biāo)14附近的各個(gè)位置，但如果需要，優(yōu)選放在容易接近的位置以便日常維護(hù)。二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10的設(shè)置不限于剛剛描述的配置，可基于監(jiān)控位置的需要定向在各種位置上。

在一方面，如圖2所示，污染物傳感器20包括外殼30、用戶(hù)界面40和外部接頭50。污染物傳感器20的外殼30被配置為包含下面進(jìn)一步詳細(xì)論述的各種硬件和軟件組件。在一方面，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10被配置為用于監(jiān)控在工廠環(huán)境中使用的二氧化碳輸送系統(tǒng)14，外殼30可由堅(jiān)固的和剛性的材料制成。堅(jiān)固材料可包括，但不限于足以保護(hù)污染物傳感器20的內(nèi)部組件且滿(mǎn)足安全與管理要求的金屬薄片、鋁、模壓塑料及其它類(lèi)似材料。污染物傳感器20的外殼30的材料可包括能夠安全地保護(hù)污染物傳感器20的內(nèi)部組件的任何材料，如下面詳細(xì)論述。在一方面，外殼30可包括可卸蓋，其允許使用污染物傳感器20的某些組件，包括用于過(guò)濾目標(biāo)污染物和波導(dǎo)的過(guò)濾器，如下面詳細(xì)論述。在本發(fā)明的示例性方面，外殼30被配置為在拆卸或重新安裝所述蓋時(shí)通知(例如通過(guò)開(kāi)關(guān))污染物傳感器20的各種硬件和軟件組件。

如上所述，在一方面，污染物傳感器20可包括用戶(hù)界面40。在該方面，用戶(hù)界面40包括一個(gè)其上具有所有用戶(hù)控件和顯示器駐留的大的背光顏色觸摸屏。盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用交互觸摸屏40，但污染物傳感器20可包括其它類(lèi)型的用戶(hù)界面40，包括但不限于鍵盤(pán)和顯示屏的組合等。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，期望污染物傳感器20沒(méi)有任何直接的人員可用接口，以將污染物傳感器20的控制限制為通過(guò)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)連接由遠(yuǎn)程授權(quán)個(gè)人實(shí)現(xiàn)，如下面更詳細(xì)論述。下面更詳細(xì)地論述了具體的控件、顯示器及其功能。盡管用戶(hù)界面40和總體外殼30的尺寸可具有各種組合，但在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸屏40的面積為約6英寸×4.5英寸，外殼30的面積為7英寸×9英寸，深3英寸。

如圖2所示，污染物傳感器20提供了外部接頭50，該外部接頭50促進(jìn)了受監(jiān)控的二氧化碳內(nèi)的污染物的監(jiān)控。如圖2所示，外殼30的底部提供了五個(gè)外部接頭50，包括兩個(gè)流體接頭52a及52b、通信接頭54、電源接頭56和輔助數(shù)據(jù)端口58。然而，污染物傳感器20的其它實(shí)施例可包括更多或更少的外部接頭50，以及不同類(lèi)型和不同位置上的接頭。

流體接頭52a、52b包括進(jìn)氣(“進(jìn)入”)口52a和排氣(“排出”)口52b，它們從輸送系統(tǒng)14連接到管材/管子18。進(jìn)氣口52a和排氣口52b連接到過(guò)濾器、閥門(mén)和容納波導(dǎo)的流通池，如下面詳細(xì)論述。在一方面，流體接頭52a、52b可分別連接到與輸送系統(tǒng)14連接的進(jìn)氣軟管和排氣軟管。所述口52a、52b可包括連接到各自的軟管/管子18上的噴嘴或接頭。在一方面，噴嘴/接頭和軟管優(yōu)選具有不同的尺寸，以排除交叉連接。例如，進(jìn)氣口52a的噴嘴/接頭可被配置為僅連接到進(jìn)氣軟管，而排氣口52b的噴嘴/接頭被配置為尺寸僅與管子18的排氣軟管相匹配。此外，暴露在二氧化碳中的軟管/管子18以及所有其它零件優(yōu)選由不會(huì)濾掉或吸收污染物的材料制成。如上所述，該材料可包括但不限于不銹鋼、PTFE(聚四氟乙烯)、聚乙烯或Tygon管材。在一方面，口52a、52b可被配置為使管子/軟管18從輸送系統(tǒng)14剛性地耦合到污染物傳感器20，以便防止二氧化碳泄漏。

圖2中標(biāo)有“CTRL”的通信接頭54輸出實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)，該實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括在二氧化碳中發(fā)現(xiàn)的有關(guān)污染物的信息，這些信息包括水平、濃度和污染物組成。通信接頭54可通過(guò)在CTRL端口增加外部無(wú)線(xiàn)硬件保護(hù)器(dongle)或者通過(guò)使用內(nèi)部調(diào)制解調(diào)器來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)。此外，在一些方面，污染物傳感器20將不具有暴露在外的通信接頭54，以便防止任何未被授權(quán)的電子設(shè)備使用污染物傳感器20。

根據(jù)一方面，電源接頭56被配置為接受插入式電力電纜。電力電纜可以是批準(zhǔn)在美國(guó)使用的標(biāo)準(zhǔn)的110V交流、3插腳電纜。也可以使用適用于其它國(guó)家的其它電力電纜。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，電力電纜以適當(dāng)?shù)膽?yīng)變消除被硬連接在污染物傳感器20中。可以從現(xiàn)場(chǎng)電源或者從電網(wǎng)中向污染物傳感器20提供電源。在另一方面，電源接頭56可被配置為連接到可拆卸的電源，例如電池或外部適配器。在另一方面，污染物傳感器20可具有內(nèi)部電源，其中電源接頭56被用于備份的目的。內(nèi)部電源可包括，但不限于可充電電池、可更換電池或一些其它裝置。

在一方面，污染物傳感器20可包括使得能夠額外使用傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)和軟件的輔助數(shù)據(jù)端口58。輔助端口58可被配置為與標(biāo)準(zhǔn)電氣接口兼容，標(biāo)準(zhǔn)電氣接口包括如USB或雷電的高速串行總線(xiàn)、以太網(wǎng)、火線(xiàn)等。污染物傳感器20的一些實(shí)施例可包括被配置為可拆卸地耦合到輔助數(shù)據(jù)端口58上的專(zhuān)用記憶棒。這種記憶棒可用在備用系統(tǒng)中以保留包括部分檢測(cè)數(shù)據(jù)的收集到的信息。例如，在污染物傳感器20的通信裝置變得不可用或壞掉的實(shí)例中，仍然可以使用記憶棒收集和得到數(shù)據(jù)。記憶棒可被配置為連接到污染物傳感器20以下載數(shù)據(jù)。

輔助數(shù)據(jù)58還可被配置為提供接口，用于對(duì)新的檢測(cè)軟件和數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)、診斷以及上傳。例如，檢測(cè)數(shù)據(jù)可包括使污染物傳感器20保持運(yùn)行所需的校準(zhǔn)信息。輔助數(shù)據(jù)端口58可被提供作為從通信接頭54中的單獨(dú)輸出，以允許用戶(hù)在不中斷輸出信號(hào)至通信接頭54的情況下連接到污染物傳感器20并下載歷史的或?qū)崟r(shí)的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

如上所述，污染物傳感器20包括硬件和軟件組件。在一方面，污染物傳感器20的硬件組件可包括由硬件功能組織的而不是由物理位置或?qū)嵤﹣?lái)組織的的三個(gè)相互依賴(lài)的子系統(tǒng)。如圖3所示，子系統(tǒng)是氣體循環(huán)子系統(tǒng)(GCS)100，其包括過(guò)濾器和閥門(mén)，與所有外部和內(nèi)部軟管(如圖4所示)、化學(xué)傳感器模塊200(CSM)和系統(tǒng)控制器300相互作用?；瘜W(xué)傳感器模塊200(CSM)包括光源(例如激光器)、波導(dǎo)、攝像機(jī)和支架(如圖5-圖6所示)，系統(tǒng)控制器300在本文被稱(chēng)為電子控制子系統(tǒng)300(ECS)以避免上述和下述其它控制器之間出現(xiàn)混淆。ECS 300可以被看作包含有污染物傳感器20的計(jì)算機(jī)(參見(jiàn)圖12)。ECS 300可被配置為實(shí)時(shí)收集由CSM 200檢測(cè)到的污染物/化學(xué)信息，使用圖12所示的檢測(cè)數(shù)據(jù)1407和檢測(cè)軟件1406來(lái)確定二氧化碳中的特殊污染物的數(shù)量。ECS 300可以是嵌入式系統(tǒng)或單板機(jī)，該嵌入式系統(tǒng)或單板機(jī)控制GCS 100、CSM 200、CSM 200的圖像處理、數(shù)據(jù)處理、用戶(hù)界面40、外部接頭50和電源調(diào)節(jié)。ECS 300向GCS 100的所有電子組件提供電源和命令，并從CSM 200中接收數(shù)據(jù)。ECS 300還向通信接頭54和輔助數(shù)據(jù)接頭58輸出數(shù)據(jù)，并從輔助數(shù)據(jù)接頭58中接收命令。在一個(gè)實(shí)施例中，110V交流電源通過(guò)電源接頭56進(jìn)入并由ECS 300轉(zhuǎn)換為所需等級(jí)。

圖4是GCS 100中的示出連接和流程的框圖。在一個(gè)實(shí)施例中，二氧化碳從左側(cè)進(jìn)入，通過(guò)進(jìn)氣口52a、接著通過(guò)至少一個(gè)路徑110、接著通過(guò)GSC 100。在一方面，進(jìn)氣口52a可包括微粒過(guò)濾器140。微粒過(guò)濾器140可被配置為防止固體物質(zhì)堵塞污染物傳感器20。一旦二氧化碳進(jìn)入進(jìn)氣口52a并經(jīng)過(guò)微粒過(guò)濾器140，二氧化碳就被立即分成兩個(gè)路徑：過(guò)濾路徑112和未過(guò)濾路徑114。過(guò)濾路徑112包括經(jīng)過(guò)污染物過(guò)濾器116的二氧化碳。另一個(gè)路徑114繞開(kāi)污染物過(guò)濾器116，導(dǎo)致二氧化碳未被過(guò)濾。兩條路徑112、114都在進(jìn)口118處終止于選擇閥120，選擇閥可選擇或過(guò)濾后的二氧化碳(即，經(jīng)過(guò)污染物過(guò)濾器116的二氧化碳)或者未被過(guò)濾的二氧化碳以穿過(guò)波導(dǎo)230，其可包含在流動(dòng)池220中，兩種二氧化碳都包含在CSM 200，如下面更詳細(xì)論述。污染物過(guò)濾器116被配置為從過(guò)濾路徑112的二氧化碳流中除掉監(jiān)控的污染物，而不應(yīng)影響溫度或其它特性。過(guò)濾材料可由但不限于木炭或活性炭組成。在一方面，污染物過(guò)濾器116可被配置為除去污染物傳感器20被配置監(jiān)控的各種污染物，這些污染物包括但不限于乙醛、苯、甲苯、含硫化合物及包括甲烷的其它揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)。在一方面，污染物過(guò)濾器116從二氧化碳中過(guò)濾出目標(biāo)污染物，且對(duì)二氧化碳的其它特性沒(méi)有影響，對(duì)讀數(shù)可能有影響(例如濕度水平、溫度等)。在一方面，單個(gè)污染物過(guò)濾器116可用于過(guò)濾出監(jiān)控的污染物，或者一系列不同的污染物過(guò)濾器116可用于從過(guò)濾路徑112中過(guò)濾出污染物。在一方面，污染物過(guò)濾器116可被監(jiān)控以便更換。分析物過(guò)濾器116的監(jiān)控可通過(guò)各種傳感器裝置來(lái)完成，或者可基于過(guò)濾器116的已知效率/壽命來(lái)完成。

通過(guò)具有過(guò)濾路徑112和未過(guò)濾路徑114，傳感器20，更具體地為CSM 200，可以定期地自校準(zhǔn)，以減小傳感器偏移和維護(hù)精度。對(duì)于每個(gè)傳感周期，首先測(cè)量經(jīng)過(guò)過(guò)濾路徑112的過(guò)濾后的二氧化碳，以建立零污染物基線(xiàn)，以便消除波導(dǎo)偏移。GCS 100還可調(diào)整正被監(jiān)控的氣體的溫度。過(guò)濾的二氧化碳路徑112和未過(guò)濾的二氧化碳路徑114對(duì)于通過(guò)各自的路徑112、114的二氧化碳應(yīng)在流量、壓降、溫度和行程時(shí)間方面達(dá)到平衡。在另一方面，為進(jìn)一步確保精確測(cè)量，GCS 100可使用溫度傳感器130和溫度控制機(jī)構(gòu)132(例如，風(fēng)扇或加熱線(xiàn)圈)來(lái)調(diào)整經(jīng)過(guò)過(guò)濾路徑112和未過(guò)濾路徑114的二氧化碳的溫度。

在一方面，傳感器20，更具體為GCS 100，被配置為使用由二氧化碳輸送系統(tǒng)14所提供的壓力，以便控制二氧化碳流動(dòng)通過(guò)不同路徑112、114。然而，在一方面，可以提供可選泵150。在一方面，泵150可以控制二氧化碳流動(dòng)通過(guò)GCS 100至CSM 200。在流中位置可變的泵150(即，泵150可在污染物傳感器20外部或可包含在污染物傳感器20內(nèi)部)或推或拉二氧化碳通過(guò)污染物傳感器20，包括至CSM 200，用以監(jiān)控、識(shí)別和測(cè)量污染物。

在一方面，GCS 100可被配置為幫助測(cè)量/識(shí)別/監(jiān)控相關(guān)污染物。例如，GCS 300可被配置為包括過(guò)濾器140，過(guò)濾器140被配置為去除非目標(biāo)污染物以及可能干擾監(jiān)控的污染物/微粒。在這些方面，過(guò)濾器140可被配置為處理進(jìn)氣口52a處的二氧化碳。與污染物過(guò)濾器116類(lèi)似，為了效率，可對(duì)這些過(guò)濾器140進(jìn)行監(jiān)控。

一旦執(zhí)行了下面詳細(xì)論述的檢測(cè)步驟，二氧化碳就離開(kāi)CSM 200并穿過(guò)排氣口52b，在此處二氧化碳移動(dòng)到目標(biāo)16上。在一替代實(shí)施例中，污染物傳感器20包含兩個(gè)選擇閥120，二氧化碳被持續(xù)推著通過(guò)兩個(gè)路徑112、114，以便在每個(gè)路徑112、114中的二氧化碳的環(huán)境特性之間沒(méi)有延遲。來(lái)自該路徑的沒(méi)有被推著通過(guò)CSM 200的二氧化碳繞過(guò)CSM 200并與從CSM 200出來(lái)的二氧化碳耦合從而通過(guò)排氣口52b排出。

一方面，盡管對(duì)于進(jìn)口和排出口52a、52b保持通暢很重要，但二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10，更具體為GCS 100，可被配置為如果進(jìn)口或排出口52a、52b在不確定的一段時(shí)間被堵塞可在對(duì)本身不造成損壞的情況下操作。一方面，微粒過(guò)濾器可放在接近進(jìn)氣口52a的地方。另一方面，壓力傳感器可用于測(cè)量沿不同的二氧化碳路徑112、114出現(xiàn)的壓力。如果壓力傳感器發(fā)現(xiàn)路徑承受容許范圍以外的壓力，則污染物傳感器20可被配置為關(guān)閉，或?qū)⒔Y(jié)果報(bào)告給系統(tǒng)控制器/控制電子設(shè)備300。此外，污染物傳感器116沒(méi)有無(wú)限的容量且應(yīng)作為正常維護(hù)的一部分被更換。

圖5、圖6、圖6a和圖6b說(shuō)明了化學(xué)傳感器模塊(CSM)200的組件。CSM 200使用光學(xué)干涉量度法通過(guò)對(duì)光路進(jìn)行比較來(lái)感測(cè)二氧化碳中污染物的數(shù)量和組成。干涉儀內(nèi)的通道創(chuàng)建單獨(dú)的光路，可在光路中產(chǎn)生干涉圖。盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x，但也可使用其它光學(xué)干涉儀，包括但不限于邁克爾遜干涉儀、法布里-珀羅干涉儀、泰曼-格林干涉儀、薩格納克干涉儀、瑞利干涉儀和雅滿(mǎn)干涉儀。干涉儀包括至少一個(gè)涂有聚合物的傳感通道，當(dāng)聚合物暴露于二氧化碳中發(fā)現(xiàn)的污染物中時(shí)可選擇性地改變其折射率。因而，污染物的存在將改變光路，而單獨(dú)的參考通道將不受污染物的影響。當(dāng)聚合物暴露于化學(xué)制品中時(shí)，對(duì)光路的這種改變會(huì)使干涉圖發(fā)生改變，從而允許幾乎瞬時(shí)的讀數(shù)。

在圖5頂部被標(biāo)記為“二氧化碳流”的二氧化碳從右側(cè)被推入進(jìn)口管210，并經(jīng)過(guò)密封腔體(即，流通池)220到達(dá)波導(dǎo)230上方。同時(shí)，低功率激光器240(其在一個(gè)實(shí)施例中具有670納米的中心波長(zhǎng))輻射一束單色光到波導(dǎo)230內(nèi)。在CSM 200的輸出側(cè)，干涉圖在攝像機(jī)250上顯示或由其它形式的光學(xué)檢測(cè)器250來(lái)捕獲。例如，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用來(lái)自IDS Imaging公司的UI-1542LE-M型號(hào)的攝像機(jī)。

如圖6中的頂視圖所示，波導(dǎo)230由輸入格柵232、一對(duì)或多對(duì)并行通道-傳感通道234及參考通道236-和一個(gè)或多個(gè)輸出格柵238組成。波導(dǎo)230是一個(gè)層疊式薄膜結(jié)構(gòu)，具有光學(xué)玻璃基底、一薄層核心高折射率材料和長(zhǎng)窄通道蝕刻成的上部包覆層。一方面，波導(dǎo)230可由以下組成，但不限于，熔融石英玻璃、石英玻璃、硅和五氧化鉭。

圖6a是具有四對(duì)傳感通道234和參考通道236的波導(dǎo)230的頂視圖。激光器的光通過(guò)從波導(dǎo)230底部進(jìn)入輸入格柵沿著與傳感通道和參考通道相關(guān)的光路向下移動(dòng)，且折射的光沿著通道的長(zhǎng)度向下移動(dòng)(圖5和圖6中從左向右)。

每個(gè)傳感通道234充滿(mǎn)化學(xué)敏感聚合物，其折射率與污染物吸附力按比例變化，導(dǎo)致在該聚合物中的光速相應(yīng)地變化。一部分光(其漸逝場(chǎng)如圖6b所示)穿過(guò)涂覆在每個(gè)傳感通道表面上的聚合物涂層。光學(xué)檢測(cè)器250捕獲來(lái)自光路的每個(gè)通道對(duì)的光的光學(xué)相互作用所產(chǎn)生的干涉圖。使用運(yùn)行圖像處理算法的處理器來(lái)確定該干涉圖的相移，該干涉圖與目標(biāo)污染物的濃度成比例。

例如，可用于識(shí)別二氧化碳中污染物的類(lèi)型、濃度和成分的聚合物包括但不限于PVP、PVA、PHEM、PVB、PTBrS、PVF、PEI、PVPy、PHPC、PBIBMA、TAF、PDMA、PMOS、PSSA、PVPK和PIB。能夠被識(shí)別出來(lái)的污染物類(lèi)型包括但不限于乙醛、苯、甲苯、含硫化合物及包括甲烷的其它VOC。

在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可使用其它涂層及厚度。參考通道236被覆蓋，以便不受聚合物涂層的影響(即，它與二氧化碳中發(fā)現(xiàn)的污染物不反應(yīng))。每個(gè)通道234、236中的光速與二氧化碳樣品中的污染物數(shù)量的比例度不同。

離開(kāi)每個(gè)通道234、236的右側(cè)后，兩條光束由輸出格柵再次折射和結(jié)合，將干涉圖投射到攝像機(jī)250或其它形式光學(xué)檢測(cè)器的表面上。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)檢測(cè)器250是電荷耦合裝置(CCD)。在替代實(shí)施例中，光學(xué)檢測(cè)器250是互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器。如果存在污染物，則傳感和參考光波將以不同速度移動(dòng)，其中一個(gè)在另一個(gè)之前到達(dá)輸出格柵238，導(dǎo)致與污染物濃度成比例的攝像機(jī)250上的干涉圖中產(chǎn)生相移和變化。CE 300分析攝像機(jī)圖像并測(cè)量干涉圖的變化，以通過(guò)使用與污染物傳感器20相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)系數(shù)來(lái)確定污染物的濃度和標(biāo)識(shí)。這些系數(shù)還可通過(guò)各種裝置來(lái)更新。

盡管圖6描述了波導(dǎo)上的一對(duì)通道，但波導(dǎo)還可包含多對(duì)通道(如圖6a所示)，每個(gè)通道具有相同或不同的傳感聚合物，以感測(cè)二氧化碳樣品中的多種污染物，或以提高特異性和可靠性。給定污染物對(duì)不同聚合物的吸附響應(yīng)比率往往是唯一的，并可用于確定污染物的身份或污染物混合物的成分。在波導(dǎo)230上增加更多的具有不同聚合物以及更多聚合物對(duì)的傳感通道234可允許測(cè)量更多的比率以及識(shí)別和量化復(fù)雜混合物中數(shù)量不斷增加的污染物。對(duì)于任何污染物混合物建立波導(dǎo)230上聚合物對(duì)集合間的響應(yīng)比特征。增加更多的傳感通道還會(huì)提高傳感器區(qū)分污染物目標(biāo)與其它“干擾物”復(fù)合物的能力，這些“干擾物”復(fù)合物不需要被檢測(cè)但可能被傳感器誤解為目標(biāo)污染物。如果干擾物的瞬態(tài)響應(yīng)或響應(yīng)比特征與污染物目標(biāo)的不同，則還可通過(guò)信號(hào)處理來(lái)辨別干擾物。

ECS 300位于傳感器外殼30中且無(wú)法供用戶(hù)使用，除非在功能上通過(guò)用戶(hù)界面40或外部接頭50來(lái)使用。ECS 300包括污染物傳感器20的電源控制系統(tǒng)。電源控制系統(tǒng)優(yōu)選包括用以檢測(cè)非正常狀態(tài)的電流監(jiān)控器，如下面更詳細(xì)論述。ECS 300包括板上存儲(chǔ)器。ECS 300的存儲(chǔ)器優(yōu)選為非易失型并提供足夠的板上存儲(chǔ)器以將符合應(yīng)用要求的擴(kuò)展的讀數(shù)歷史存儲(chǔ)在最短的讀數(shù)區(qū)間，這可由用戶(hù)設(shè)置。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)存儲(chǔ)器已滿(mǎn)時(shí)以先進(jìn)先出為基礎(chǔ)清除存儲(chǔ)器。還提供附加的16k用戶(hù)定義的識(shí)別數(shù)據(jù)以及提供至少512k以維護(hù)系統(tǒng)日志文件。ECS 300的優(yōu)選實(shí)施例包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)，其即使在系統(tǒng)斷電時(shí)也能繼續(xù)跟蹤時(shí)間。RTC優(yōu)選應(yīng)保持每年±6小時(shí)以上的準(zhǔn)確度長(zhǎng)達(dá)三年。

一方面，ECS 300被配置為完成以下功能：控制GCS 100；控制CSM 200；處理從CSM 200中接收到的圖像，包括圖像剪裁；確定適當(dāng)?shù)臏y(cè)量區(qū)域；確定該區(qū)域內(nèi)的干涉圖周期；解釋干涉圖數(shù)據(jù)并使其與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)以獲得污染物濃度讀數(shù)；控制用戶(hù)界面40；與通信接頭54和輔助輸出58連接；通過(guò)用戶(hù)界面40與用戶(hù)連接以設(shè)置選項(xiàng)并進(jìn)行維護(hù)；管理功率輸入至系統(tǒng)10；檢測(cè)系統(tǒng)故障并對(duì)其進(jìn)行響應(yīng)；將污染物濃度數(shù)據(jù)保存在帶時(shí)間戳的數(shù)據(jù)文件中；將有意義的事件保存在系統(tǒng)日志中；并檢測(cè)例外情況和錯(cuò)誤并對(duì)其作出反應(yīng)。可使用各種編碼語(yǔ)言(如C語(yǔ)言)和變體或通過(guò)各種應(yīng)用層軟件來(lái)實(shí)施和執(zhí)行這些功能，包括但不限于美國(guó)國(guó)家儀器公司的軟件。

一方面，ECS 300可以被配置為確定是否存在污染物，并且如果存在，根據(jù)CSM 200提供和捕獲的信息確定污染物濃度。一方面，ECS 300可以確定是否存在污染物，并且如果存在，通過(guò)如圖7所示的方法600確定污染物濃度。如圖7所示，ECS 300將首先確定是否存在污染物(步驟610)，隨著污染物傳感器20接觸二氧化碳確定污染物存在度的變化率(步驟620)，將時(shí)間段內(nèi)的變化與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)以獲得二氧化碳濃度讀數(shù)(步驟630)，并且處理污染物濃度讀數(shù)以消除噪聲和其他潛在故障數(shù)據(jù)(步驟640)。在示例性方面，ECS 300可以利用檢測(cè)應(yīng)用程序406來(lái)執(zhí)行方法600。

ECS 300可以通過(guò)檢查CSM 200產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)確定是否存在污染物(步驟610)。例如，如果CSM 200傳遞表示變化的信號(hào)，ECS 300將確定存在污染物。在其他方面，CSM 200可以被配置為在檢測(cè)到目標(biāo)污染物時(shí)提供獨(dú)立的信號(hào)。

一旦下面詳細(xì)論述的ECS 300通過(guò)檢測(cè)應(yīng)用程序506確定存在污染物，ECS 300可以在給定時(shí)間段內(nèi)確定接觸CSM 200的污染物數(shù)量的變化(步驟620)。一方面，ECS 300可以根據(jù)CSM 200產(chǎn)生的信號(hào)確定這個(gè)信息。一方面，ECS 300可以利用處理算法確定信號(hào)的變化。

一旦確定污染物數(shù)量的變化(步驟620)，則ECS 300可以將變化數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)以獲得污染物濃度讀數(shù)(步驟630)。在示例性方面，變化數(shù)據(jù)可以乘以一個(gè)校準(zhǔn)系數(shù)來(lái)確定污染物濃度讀數(shù)。

一旦確定了污染物濃度讀數(shù)，ECS 300可以處理濃度讀數(shù)以消除噪聲和其他潛在故障數(shù)據(jù)(步驟640)。這可以利用加權(quán)平均算法或其他信號(hào)處理技術(shù)做到。此外，還可以考慮其他環(huán)境條件來(lái)消除故障數(shù)據(jù)。例如，污染物濃度讀數(shù)可以根據(jù)當(dāng)前的濕度水平來(lái)調(diào)整。這樣的信息可以通過(guò)濕度傳感器來(lái)獲得。

ECS 300控制二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10的運(yùn)行。ECS 300被配置為向用戶(hù)提供簡(jiǎn)單操作。正因?yàn)槿绱?，在系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中，污染物傳感器20具有有限數(shù)量的模式：測(cè)量模式、待機(jī)模式、系統(tǒng)錯(cuò)誤模式、維護(hù)模式以及校準(zhǔn)和診斷模式。雖然優(yōu)選的是污染物傳感器20被限于這五個(gè)模式，但是其他實(shí)施例可能包括更多的可選模式、不同模式或更少的模式。

提供本節(jié)中屏幕上的說(shuō)明是為了給出每個(gè)屏幕的內(nèi)容的概述，并不意味著提出屏幕的具體布局或插圖。所示的這些屏幕意味著對(duì)應(yīng)圖2中所示的LCD觸摸屏區(qū)域。如圖8和圖9所示，顯示屏包括提供給用戶(hù)的某些信息，包括污染物傳感器20當(dāng)前運(yùn)行模式的狀態(tài)以及任何相應(yīng)的讀數(shù)。例如，顯示屏可以包括測(cè)量狀態(tài)指示符。如圖8所示，測(cè)量狀態(tài)指示符表明系統(tǒng)處于待機(jī)模式。在待機(jī)模式下，污染物傳感器20不可操作，并且在其屏幕上顯示“待機(jī)”。

當(dāng)處于測(cè)量模式時(shí)，污染物傳感器20根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置測(cè)量(在近連續(xù)的基礎(chǔ)上)、顯示和記錄污染物水平、存在度和組成。如圖9所示，測(cè)量狀態(tài)指示符表明二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10處于測(cè)量模式，以綠色背景顯示“正常”，表示系統(tǒng)10目前正在進(jìn)行測(cè)量，并且上一次測(cè)量結(jié)果處于用戶(hù)設(shè)定的正常閾值內(nèi)。當(dāng)污染物傳感器20發(fā)現(xiàn)污染物上一次測(cè)量結(jié)果高于用戶(hù)設(shè)定的警戒閾值，以黃色背景測(cè)量狀態(tài)指示符顯示“警戒”。同樣，當(dāng)污染物傳感器20發(fā)現(xiàn)污染物上一次測(cè)量結(jié)果高于用戶(hù)設(shè)定的警告閾值，以紅色背景測(cè)量狀態(tài)指示符顯示“警告”。除了“正?！薄ⅰ熬洹被颉熬妗?，其他實(shí)施例可以使用描述性語(yǔ)言。顯示多種污染物結(jié)果的圖表可以同時(shí)顯示在屏幕上，或者顯示屏可以包括單獨(dú)的設(shè)備循環(huán)顯示傳感器正在監(jiān)測(cè)的每種單獨(dú)的污染物。

除了測(cè)量狀態(tài)指示符，顯示屏40包括上一次測(cè)量結(jié)果數(shù)字指示符、數(shù)據(jù)/時(shí)間顯示符和過(guò)濾能力顯示符。數(shù)字指示符表示所讀取的上一次污染物讀數(shù)或讀數(shù)集。在待機(jī)模式下，該指示符顯示為“--.-”。此外，優(yōu)選的是，數(shù)字指示符顯示精度變化的數(shù)量，精度取決于正在顯示哪種污染物的數(shù)據(jù)。例如，乙醛濃度的顯示精度可以為50ppb，而苯的精度可以為5ppb。日期/時(shí)間顯示符表明當(dāng)前的日期和時(shí)間，精度極小，在優(yōu)選實(shí)施例中可以由用戶(hù)調(diào)整。同時(shí)，在優(yōu)選實(shí)施例中，日期/時(shí)間顯示符根據(jù)夏令時(shí)(美國(guó)和歐洲)和閏年進(jìn)行調(diào)整。最后，過(guò)濾能力顯示符表示污染物過(guò)濾器116的狀態(tài)、當(dāng)前能力或剩余壽命。在優(yōu)選實(shí)施例中，處理器跟蹤過(guò)濾器116已經(jīng)接觸的污染物的總數(shù)量以及接觸時(shí)間，并計(jì)算剩余的過(guò)濾壽命。一種表現(xiàn)形式中，能力較高時(shí)數(shù)字顯示符為綠色，數(shù)值較低時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色，然后數(shù)值仍然較低時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。在另一種表現(xiàn)形式中，其讀起來(lái)像汽車(chē)的燃油表，從滿(mǎn)至空。當(dāng)過(guò)濾能力為零時(shí)，污染物傳感器將不再讀取讀數(shù)，并顯示“更換過(guò)濾器”信息。指示符顏色變化的缺省閾值可以根據(jù)用戶(hù)的喜好來(lái)更改。在優(yōu)選實(shí)施例中，每次用戶(hù)完成維護(hù)模式時(shí)，數(shù)字自動(dòng)復(fù)位到最大值。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，過(guò)濾能力顯示符將通知用戶(hù)什么時(shí)候錯(cuò)誤安裝了一個(gè)新的過(guò)濾器116。

參照?qǐng)D8和圖9，顯示屏包括主菜單控件。優(yōu)選實(shí)施例顯示的主菜單控件包括開(kāi)始/暫停測(cè)量按鈕、執(zhí)行維護(hù)按鈕、設(shè)置選項(xiàng)按鈕和返回顯示按鈕。

開(kāi)始/暫停測(cè)量按鈕在“開(kāi)始”和“暫?！睖y(cè)量之間切換。從待機(jī)模式按下時(shí)，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10置于測(cè)量模式。從測(cè)量模式按下時(shí)，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10置于待機(jī)模式。如下面的詳細(xì)描述，執(zhí)行維護(hù)按鈕啟動(dòng)的是維護(hù)模式。設(shè)置選項(xiàng)按鈕打開(kāi)的是下一級(jí)菜單和鍵盤(pán)顯示符，可以讓用戶(hù)改變系統(tǒng)選項(xiàng)。返回顯示按鈕返回的是歷史測(cè)量污染物水平的圖形顯示屏，如圖10所示。在待機(jī)模式下，顯示符是靜態(tài)的且顯示最近的讀數(shù)。在測(cè)量模式下，顯示符是動(dòng)態(tài)的，并且持續(xù)更新。測(cè)量狀態(tài)指示符、上一次測(cè)量結(jié)果數(shù)字指示符、過(guò)濾能力指示符和日期/時(shí)間指示符持續(xù)顯示，與實(shí)施例中是否包括圖形顯示屏或菜單無(wú)關(guān)。

如上所述，從主菜單上的“返回顯示”按鈕啟動(dòng)圖形顯示屏。圖10示出了測(cè)量模式下的圖形顯示屏。如圖所示，圖形顯示屏幕上的唯一控件是“菜單”按鈕，可以返回主菜單(雖然仍然處于待機(jī)模式或測(cè)量模式)。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，圖形顯示屏上可以包括其他按鈕。

圖形顯示屏顯示歷史的污染物讀數(shù)。在測(cè)量模式下，實(shí)時(shí)更新。在待機(jī)模式下，顯示最近的讀數(shù)?！皒”軸為時(shí)間；“y”軸為污染物水平，單位為ppm(百萬(wàn)分率)或ppb(十億分率)。這兩條軸線(xiàn)都是用戶(hù)可以調(diào)整的，并且可以按需自動(dòng)伸縮來(lái)調(diào)整數(shù)據(jù)。黃線(xiàn)和紅線(xiàn)分別表示用戶(hù)調(diào)整的“警戒”和“警告”閾值。顯示屏上的日期范圍限制可以由用戶(hù)設(shè)置。多種污染物的讀數(shù)可以同時(shí)顯示，或者在單獨(dú)的圖表上，或者結(jié)合在單獨(dú)的同一個(gè)圖表上。

參數(shù)顯示為一系列由直線(xiàn)連接的點(diǎn)，在這期間污染物傳感器處于測(cè)量模式。在顯示的時(shí)間間隔內(nèi)，如果單元在任何一點(diǎn)處于待機(jī)模式，那些時(shí)間段的值沒(méi)有顯示在顯示屏上，表現(xiàn)為空白行。雖然圖10顯示的顯示符利用對(duì)應(yīng)于時(shí)間和污染物水平的傳統(tǒng)的x軸和y軸說(shuō)明了數(shù)字，但是在其他實(shí)施例中，可以使用其他類(lèi)型的圖形表示，包括但不限于，具有最低、最高和當(dāng)前水平的條形圖或餅形圖。

系統(tǒng)在如下情況下進(jìn)入測(cè)量模式：(a)當(dāng)從主菜單中選擇“開(kāi)始測(cè)量”時(shí)，或者(b)如果測(cè)量模式為最后已知的模式，則當(dāng)系統(tǒng)從系統(tǒng)錯(cuò)誤模式返回時(shí)。

在測(cè)量模式下，觸摸屏40顯示圖形顯示屏，如圖10所示。一如既往地，用戶(hù)可以在不退出測(cè)量模式的情況下在圖形顯示屏和主菜單之間切換。根據(jù)圖1.1所示的行為流，污染物傳感器20在測(cè)量間隔參數(shù)規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)讀取污染物水平讀數(shù)。

當(dāng)啟動(dòng)測(cè)量模式(1000)時(shí)，改變圖形顯示屏(1001)來(lái)顯示與圖10中提供的相類(lèi)似的內(nèi)容。如果合適，打開(kāi)泵100、激光器240和攝像機(jī)250并初始化(1002)。利用圖像處理算法，在一個(gè)實(shí)施例中這些算法包括傅里葉變換的使用，對(duì)于傳感器20中的一個(gè)波導(dǎo)230或一套波導(dǎo)230上的每個(gè)干涉儀(即輸入格柵232、傳感通道234、參考通道236和輸出格柵238)，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10開(kāi)始跟蹤攝像機(jī)250檢測(cè)到的干涉圖中出現(xiàn)的相移(1003)。利用實(shí)時(shí)時(shí)鐘，為計(jì)數(shù)器設(shè)置(1005)一個(gè)時(shí)間段(優(yōu)選實(shí)施例中為20秒，但是這個(gè)時(shí)間段可以根據(jù)利用二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用程序變化)，切換選擇閥120(1006)，這樣已經(jīng)被污染物過(guò)濾器116過(guò)濾的二氧化碳經(jīng)過(guò)流通池220和波導(dǎo)230。進(jìn)一步處理圖像處理算法獲得的每個(gè)干涉儀的相移數(shù)據(jù)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10首先獲取數(shù)據(jù)的導(dǎo)數(shù)(或斜率)，然后“低通”過(guò)濾推算數(shù)據(jù)(1007)。于是，找到了該處理數(shù)據(jù)的最大負(fù)值(1008)。由于對(duì)污染物敏感的聚合物涂層的化學(xué)吸附和解吸速度與實(shí)例中特定污染物的存在度和濃度成正比，所以可以使用導(dǎo)數(shù)方法。在一些實(shí)施例中，該方法可以提高傳感速度和保持過(guò)濾能力。然后，用(1008)中找到的數(shù)值乘以校準(zhǔn)系數(shù)(1009)。該校準(zhǔn)系數(shù)可以在將波導(dǎo)230安裝在污染物傳感器20中時(shí)提供，并且可以在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)事件需要時(shí)更新。如果獲得的數(shù)值在合理范圍(可以取決于應(yīng)用程序并且在安裝時(shí)確定或者由確定界外讀數(shù)水平的客戶(hù)確定)內(nèi)并且與上一次測(cè)量值(通過(guò)ECS 300本地存儲(chǔ)在污染物傳感器20中)沒(méi)有顯著差別(1010)，并且如果在污染物傳感器20中未檢測(cè)到其他錯(cuò)誤或故障，那么記錄、傳遞或存儲(chǔ)該數(shù)值(1012)。如果發(fā)現(xiàn)該數(shù)值沒(méi)有處于適當(dāng)?shù)姆秶蛘邎?bào)告了錯(cuò)誤，則污染物傳感器20進(jìn)入系統(tǒng)錯(cuò)誤模式(1011)。然后，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10等到倒計(jì)時(shí)達(dá)到零(1013)，并且如果發(fā)生，切換GCS 100的選擇閥120，以便二氧化碳在未過(guò)濾的情況下(通過(guò)未過(guò)濾路徑114)經(jīng)過(guò)流通池220到達(dá)波導(dǎo)230(1014)。然后，重置倒計(jì)時(shí)時(shí)鐘(在優(yōu)選實(shí)施例中，時(shí)鐘被重置到100秒)(1015)，允許波導(dǎo)230和傳感通道234及參考通道236上的涂層吸附和/或與來(lái)自二氧化碳源的污染物發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)再一次達(dá)到零(1016)并且假設(shè)污染物傳感器20未得到暫?；虼龣C(jī)的答復(fù)(1017)，那么污染物傳感器20重新設(shè)計(jì)倒計(jì)時(shí)并且切換回過(guò)濾狀態(tài)(1005和1006)。當(dāng)在如下情況下時(shí)，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10退出測(cè)量模式：(a)用戶(hù)從主菜單選擇“暫停測(cè)量模式”；(b)出現(xiàn)系統(tǒng)錯(cuò)誤，或(c)系統(tǒng)斷電。

當(dāng)在以下情況時(shí)，污染物傳感器20進(jìn)入待機(jī)模式：(a)系統(tǒng)上電；(b)用戶(hù)從主菜單選擇“暫停測(cè)量模式”，或；(c)在錯(cuò)誤處于待機(jī)模式之前系統(tǒng)從系統(tǒng)錯(cuò)誤和上次的狀態(tài)恢復(fù)。圖8示出了顯示主菜單時(shí)待機(jī)模式下的觸摸屏。狀態(tài)指示符為黃色，顯示為“待機(jī)”。數(shù)值指示符為ppm"。用戶(hù)可以通過(guò)單擊“返回顯示”或“菜單”按鈕在主菜單和圖形顯示屏之間切換。在待機(jī)模式下顯示圖形顯示屏?xí)r，只提供歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)待機(jī)的時(shí)間間隔不具有顯示為空白行的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果用戶(hù)在污染物傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)調(diào)用待機(jī)模式，污染物傳感器中斷測(cè)量，然后進(jìn)入待機(jī)模式。

在待機(jī)模式下，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10被配置如下：選擇閥120設(shè)置為“傳感”(未過(guò)濾)輸入(即從未過(guò)濾路徑114)，以潛在減少通過(guò)污染物過(guò)濾器116的流量；CSM激光器240和攝像機(jī)250被設(shè)置為關(guān)閉；并且通信輸出54保持“無(wú)數(shù)據(jù)”讀數(shù)。

污染物傳感器20在遇到某些錯(cuò)誤條件時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)錯(cuò)誤模式。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，系統(tǒng)錯(cuò)誤模式等同于待機(jī)模式，除了由要求測(cè)量來(lái)停止的某些系統(tǒng)錯(cuò)誤啟動(dòng)，以防止可能對(duì)污染物傳感器20或“垃圾”數(shù)據(jù)報(bào)告的損壞。在系統(tǒng)錯(cuò)誤模式下，狀態(tài)指示符閃著紅光，顯示為“系統(tǒng)錯(cuò)誤”。

當(dāng)自動(dòng)或通過(guò)用戶(hù)操作校正錯(cuò)誤條件時(shí)，污染物傳感器20通常退出系統(tǒng)錯(cuò)誤模式，并返回到上一次保存的模式。系統(tǒng)日志記錄進(jìn)入和退出系統(tǒng)錯(cuò)誤模式的時(shí)間和日期。

維護(hù)模式使系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，并指導(dǎo)用戶(hù)完成維護(hù)工作。二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10的維護(hù)將按照規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行，但是可以在用戶(hù)要求的任何時(shí)間執(zhí)行。圖12示出了維護(hù)模式下的系統(tǒng)行為。用戶(hù)通過(guò)從主菜單選擇“執(zhí)行維護(hù)”進(jìn)入維護(hù)模式。污染物傳感器將系統(tǒng)配置成猶如在待機(jī)狀態(tài)。觸摸屏40上的一系列指令指導(dǎo)用戶(hù)完成維護(hù)步驟，并且污染物傳感器20執(zhí)行若干次自檢來(lái)確保維護(hù)正確實(shí)施。屏幕信息可能包括示出了待執(zhí)行任務(wù)的圖解。污染物系統(tǒng)日志記錄了每次維護(hù)的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間/日期。

二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10可以包含維護(hù)倒計(jì)時(shí)，警告用戶(hù)系統(tǒng)10什么時(shí)候需要定期維護(hù)。除了保持“維護(hù)倒計(jì)時(shí)”，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10可以保持單獨(dú)的“更換倒計(jì)時(shí)”，并且當(dāng)?shù)狡诟鼡Q波導(dǎo)230或過(guò)濾器116時(shí)通過(guò)用戶(hù)界面40上所顯示的觸摸屏文本信息警告用戶(hù)。

校準(zhǔn)和診斷模式便于校準(zhǔn)單元并實(shí)施某些診斷。用戶(hù)可以通過(guò)將計(jì)算機(jī)連接到輔助端口58并運(yùn)行計(jì)算機(jī)的校準(zhǔn)和診斷應(yīng)用程序來(lái)啟動(dòng)校準(zhǔn)和診斷模式。應(yīng)用程序通過(guò)用污染物傳感器20，特別是過(guò)濾器116和CSM 200，接觸盛裝混合了二氧化碳或另一種載氣的已知水平的污染物的測(cè)試裝備，校準(zhǔn)污染物傳感器20，由可靠的高精度參考傳感器驗(yàn)證。ECS 300可以被配置為指導(dǎo)操作員完成校準(zhǔn)步驟，并根據(jù)產(chǎn)品研發(fā)期間創(chuàng)建的公式和/或查閱標(biāo)生成相應(yīng)的校準(zhǔn)系數(shù)。校準(zhǔn)系數(shù)通過(guò)ECS 300本地存儲(chǔ)在污染物傳感器20上，以及將校準(zhǔn)系數(shù)引用到裝置序號(hào)和日期的全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中。校準(zhǔn)系數(shù)被優(yōu)選保持至少三年有效，無(wú)需更新。

校準(zhǔn)應(yīng)用程序還會(huì)將識(shí)別數(shù)據(jù)加載到在傳感器20的ECS 300中查到的本地存儲(chǔ)器中以及全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中。識(shí)別數(shù)據(jù)包括裝置硬件版本、固件版本、序號(hào)、生產(chǎn)日期、CM序號(hào)和波導(dǎo)序號(hào)，同時(shí)為用戶(hù)定義的數(shù)據(jù)保留空間。也可以包括其他識(shí)別數(shù)據(jù)。

“校準(zhǔn)和診斷”應(yīng)用程序還具有檢索、存儲(chǔ)和顯示污染物傳感器的實(shí)時(shí)診斷數(shù)據(jù)的能力，以協(xié)助故障排除和了解系統(tǒng)行為。參數(shù)可以包括但不限于各種子系統(tǒng)的總電流消耗、CSM電流消耗、CRC掃描結(jié)果、測(cè)量歷史、系統(tǒng)日志、原始圖像數(shù)據(jù)和人工控制。

從主菜單中選擇“設(shè)置選項(xiàng)”可以打開(kāi)新的菜單，包含用戶(hù)可以使用的多種選項(xiàng)。這些包括“警戒”和/或“警告”閾值，其在某些應(yīng)用程序的特定范圍內(nèi)可以由用戶(hù)調(diào)整。

如上所述，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10可以包括USB記憶棒，該記憶棒中包含將安裝在計(jì)算機(jī)中用于下載和顯示污染物傳感器20的數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用程序。安裝程序可以指導(dǎo)用戶(hù)完成流程。為了從污染物傳感器20中下載數(shù)據(jù)，用戶(hù)將記憶棒連接到傳感器20的輔助端口58，等待觸摸屏上出現(xiàn)“數(shù)據(jù)下載完成”信息，然后移除記憶棒，并且將記憶棒連接到計(jì)算機(jī)上。可以在任何污染物傳感器模式下進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)下載，而不中斷污染物傳感器20的測(cè)量和其他功能。簡(jiǎn)單接口將允許用戶(hù)：查看可供下載的日期范圍；選擇日期范圍并下載數(shù)據(jù)，輸入到程序中，例如Microsoft Excel或其他電子表格應(yīng)用程序；用圖表形式顯示所選日期范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)；并且/或者下載一份系統(tǒng)日志。

如果將數(shù)據(jù)和USB記憶棒當(dāng)前所屬的計(jì)算機(jī)連接到互聯(lián)網(wǎng)，在用戶(hù)允許的情況下，應(yīng)用程序?qū)⑦B接到指定網(wǎng)站，并檢查可用的軟件升級(jí)。如果有的話(huà)，應(yīng)用程序?qū)⑾螺d并將其安裝在記憶棒中。當(dāng)再次將記憶棒插入污染物傳感器中時(shí)，其將升級(jí)系統(tǒng)軟件。如果污染物傳感器20處于測(cè)量模式，應(yīng)用程序?qū)⑼瓿赡壳暗臏y(cè)量并使系統(tǒng)在升級(jí)時(shí)處于待機(jī)模式，然后自動(dòng)將系統(tǒng)恢復(fù)到測(cè)量模式。如果將傳感器20連接到互聯(lián)網(wǎng)，則ECS 300也可能直接升級(jí)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，傳感器20的ECS 300可以保存系統(tǒng)日志，用于歷史和診斷目的。系統(tǒng)日志應(yīng)可供下載，并且可以從選項(xiàng)屏幕上查看。可能包含所有重大系統(tǒng)時(shí)間的時(shí)間戳記錄。時(shí)間戳應(yīng)與用戶(hù)的時(shí)鐘設(shè)置無(wú)關(guān)。重大系統(tǒng)事件的實(shí)例為：維護(hù)開(kāi)始/停止時(shí)間；系統(tǒng)錯(cuò)誤；開(kāi)始/停止測(cè)量模式；用戶(hù)數(shù)據(jù)下載；用戶(hù)的選項(xiàng)變化；以及上電。

污染物傳感器20的ECS 300的控制固件被配置為在其運(yùn)行期間處理例外情況和不正常事件。這些時(shí)間將不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定、硬件損壞或不安全情況。例外情況通常通過(guò)錯(cuò)誤消息傳遞處理，提示用戶(hù)采取行動(dòng)。

在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10的組件的位置和關(guān)聯(lián)可能與上述不同。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)閥120和軟管18可以暴露出來(lái)，或者包含在污染物傳感器20的殼體30中。

圖13是示出了執(zhí)行所公開(kāi)方法的示例性操作環(huán)境的一個(gè)框圖。該示例性操作環(huán)境僅僅是操作環(huán)境的一個(gè)實(shí)例，并不意味著針對(duì)使用范圍或操作環(huán)境體系結(jié)構(gòu)功能性提出限制。操作環(huán)境不應(yīng)解釋為具有相關(guān)性或與示例性操作環(huán)境中示出的任何一個(gè)組件或其組合相關(guān)的要求。

現(xiàn)有方法和系統(tǒng)可以和許多其他通用或?qū)Ｓ糜?jì)算系統(tǒng)環(huán)境或配置一起使用。眾所周知的計(jì)算系統(tǒng)、環(huán)境和/或可以適用于與系統(tǒng)和方法一起使用的配置包括但不限于個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、筆記本裝置和多處理器系統(tǒng)。其他實(shí)例包括機(jī)頂盒、可編程序消費(fèi)電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)PC、微型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、包含以上任何一個(gè)系統(tǒng)或裝置的分步式計(jì)算環(huán)境等。

所公開(kāi)方法和系統(tǒng)的處理可以通過(guò)軟件組件執(zhí)行。所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可以在由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或其他裝置執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。通常，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的計(jì)算機(jī)代碼、例行程序、程序、對(duì)象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。所公開(kāi)的方法還可以在基于網(wǎng)格的計(jì)算環(huán)境和分散式計(jì)算環(huán)境中實(shí)施，在這些環(huán)境中，任務(wù)由通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)程處理裝置執(zhí)行。在分散式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可以處于本地和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒體中，包括存儲(chǔ)器裝置。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本文公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可以通過(guò)圖13中所示的電子控制子系統(tǒng)(ECS)300實(shí)現(xiàn)(ECS 300可以被看作是電腦板300，但包含在污染物傳感器20中)。ECS 300組件可以包括但不限于一個(gè)或多個(gè)處理器或處理單元303、系統(tǒng)存儲(chǔ)器312以及系統(tǒng)總線(xiàn)313，其中系統(tǒng)總線(xiàn)313將包括處理器303的各種系統(tǒng)組件耦合到系統(tǒng)存儲(chǔ)器312。在多個(gè)處理單元303的情況下，系統(tǒng)可以利用并行計(jì)算。

系統(tǒng)總線(xiàn)313代表一個(gè)或多個(gè)若干可能類(lèi)型的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，包括存儲(chǔ)器總線(xiàn)或存儲(chǔ)器控制器、外圍總線(xiàn)、圖形加速端口以及采用多種總線(xiàn)架構(gòu)中的任何一種的處理器或局部總線(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，這種體系結(jié)構(gòu)可以包括工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)(ISA)總線(xiàn)、微通道體系結(jié)構(gòu)(MCA)總線(xiàn)、增強(qiáng)型ISA(EISA)總線(xiàn)、視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(VESA)局部總線(xiàn)、圖形加速端口(AGP)總線(xiàn)以及外部設(shè)備互連(PCI)、PCI-Express總線(xiàn)、個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡行業(yè)協(xié)會(huì)(PCMCIA)、通用串行總線(xiàn)(USB)等?？偩€(xiàn)313以及本說(shuō)明中規(guī)定的所有總線(xiàn)也可以通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)，并且每個(gè)子系統(tǒng)，包括處理器303、大容量存儲(chǔ)器304、操作系統(tǒng)305、檢測(cè)應(yīng)用程序306、檢測(cè)數(shù)據(jù)307、網(wǎng)絡(luò)適配器308、系統(tǒng)存儲(chǔ)器312、輸入/輸出接口310、顯示適配器309、顯示裝置311以及人機(jī)接口302，可以在物理分離的位置包含在一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算裝置350中，通過(guò)這種形式的總線(xiàn)連接，實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了完全分散式系統(tǒng)。

ECS 300通常包括多種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。示例性可讀介質(zhì)可以為任何ECS 300可以訪(fǎng)問(wèn)的可用介質(zhì)，并且包括，例如并不意味著限制，易失性和非易失性介質(zhì)、可移動(dòng)和不可移動(dòng)介質(zhì)。系統(tǒng)存儲(chǔ)器312包括易失性存儲(chǔ)器形式的計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，以及/或者非易失性存儲(chǔ)器，例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)。系統(tǒng)存儲(chǔ)器312通常包含數(shù)據(jù)，例如檢測(cè)數(shù)據(jù)307，和/或程序模塊，例如處理單元303可以立即訪(fǎng)問(wèn)和/或目前操作的操作系統(tǒng)305以及檢測(cè)應(yīng)用程序306。

另一方面，ECS 300還可以包括其他可移動(dòng)/不可以移動(dòng)、易失性/非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)。舉例來(lái)說(shuō)，圖13示出了大容量存儲(chǔ)器304，可以提供ECS 300的計(jì)算機(jī)代碼、計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊和其他數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)，例如并不意味著限制，大容量存儲(chǔ)器304可以是硬盤(pán)、可移動(dòng)磁盤(pán)、可移動(dòng)光盤(pán)、磁帶盒或其他磁存儲(chǔ)器、閃存卡、CD-ROM、數(shù)字通用光盤(pán)(DVD)或其他光學(xué)存儲(chǔ)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)等。

可選地，很多程序模塊可以被存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器304上，包括，舉例來(lái)說(shuō)，操作系統(tǒng)305和檢測(cè)應(yīng)用程序306。操作系統(tǒng)305和檢測(cè)應(yīng)用程序306(或其某個(gè)組合)的每個(gè)可以包括編程和檢測(cè)應(yīng)用程序306的元件。檢測(cè)數(shù)據(jù)307還可以被存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器304上。檢測(cè)數(shù)據(jù)307可以被存儲(chǔ)在本領(lǐng)域中已知的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的任何一個(gè)中。這種數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)例包括Access、SQL Server、mySQL、PostgreSQL等。在多個(gè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)可以是集中的或者分散的。

另一方面，用戶(hù)可以通過(guò)輸入裝置(未示出)將命令和信息輸入到ECS 300中。這種輸入裝置的實(shí)例包括但不限于鍵盤(pán)、觸摸顯示屏40(如上所述)、定位裝置(即“鼠標(biāo)”)、話(huà)筒、控制桿、掃描儀、觸覺(jué)輸入裝置，例如手套以及其他身體覆蓋物，等等。這些和其他輸入裝置可以通過(guò)耦合到系統(tǒng)總線(xiàn)313的人機(jī)接口302連接到處理單元303，但是可以通過(guò)其他接口和總線(xiàn)結(jié)構(gòu)連接，例如并行端口、游戲端口、IEEE 1394端口(也稱(chēng)為火線(xiàn)端口)、串行端口或通用串行總線(xiàn)(USB)。

另一方面，顯示裝置311還可以通過(guò)接口，例如顯示適配器309，連接到系統(tǒng)總線(xiàn)313。一方面，顯示裝置311可以與輸入裝置(例如觸摸顯示屏)組合?？紤]ECS 300可以具有多個(gè)顯示適配器309，并且ECS 300可以具有多個(gè)顯示裝置311。例如，顯示裝備可以是監(jiān)視器、LCD(液晶顯示器)或投影儀。除了顯示裝置311，其他輸出外圍設(shè)備可以包括組件，例如可以通過(guò)輸入/輸出接口310連接到EECS 300的揚(yáng)聲器(未示出)以及打印機(jī)(未示出)。方法的任何步驟和/或結(jié)果可以以任何形式輸出到輸出裝置。這種輸出可以是任何形式的可視化表示，包括但不限于文本、圖形、動(dòng)畫(huà)、音頻、觸覺(jué)等。

ECS 300可以利用邏輯連接至一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算裝置350在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中運(yùn)行。舉例來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)程計(jì)算裝置350可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、路由器、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、對(duì)等設(shè)備或其他公用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等。ECS 300和遠(yuǎn)程計(jì)算裝置350之間的邏輯連接可以通過(guò)315進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)315可能包括但不限于局域網(wǎng)(LAN)以及通用廣域網(wǎng)(WAN)。這種網(wǎng)絡(luò)連接可以利用網(wǎng)絡(luò)適配器308。網(wǎng)絡(luò)適配器308可以在有線(xiàn)和無(wú)限環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在辦公室、企業(yè)范圍計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)315是常見(jiàn)的和普通的。

為了說(shuō)明，應(yīng)用程序和其他可執(zhí)行程序組件，例如操作系統(tǒng)305，在本文中按照獨(dú)立框圖說(shuō)明，盡管人們都認(rèn)識(shí)到這種程序和組件在不同的時(shí)間存在于ECS 300的不同存儲(chǔ)組件中，并且由ECS 300的數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行。檢測(cè)應(yīng)用程序306的實(shí)現(xiàn)過(guò)程可以被存儲(chǔ)在某種形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上或通過(guò)某種形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)被傳遞。所公開(kāi)方法中的任何一種可以通過(guò)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中嵌入的計(jì)算機(jī)可讀指令執(zhí)行。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是計(jì)算機(jī)可以訪(fǎng)問(wèn)的任何可用介質(zhì)。舉例來(lái)說(shuō)并不意味著限制，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括“計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)”和“通信介質(zhì)”?！坝?jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)”包括以任何方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)以便存儲(chǔ)信息的易失性和非易失性、可移動(dòng)和不可移動(dòng)介質(zhì)，例如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)。示例性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、閃存或其他存儲(chǔ)技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字通用光盤(pán)(DVD)或其他光學(xué)存儲(chǔ)、磁帶盒、磁帶、磁盤(pán)存儲(chǔ)器或其他磁存儲(chǔ)器，或可以用于存儲(chǔ)所需信息并且可以由計(jì)算機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的任何其他介質(zhì)。

所述方法和系統(tǒng)可以使用人工智能技術(shù)，例如機(jī)器學(xué)習(xí)和迭代學(xué)習(xí)。這種技術(shù)的實(shí)例包括但不限于專(zhuān)家系統(tǒng)、基于案例推理、貝氏網(wǎng)路、基于行為的AI、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)、進(jìn)化計(jì)算(例如遺傳算法)、群體智能(例如螞蟻算法)和混合智能系統(tǒng)(例如通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生成的專(zhuān)家推理規(guī)則或者統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的產(chǎn)生式規(guī)則)。

除非另外明確規(guī)定，這并不意味著本文中規(guī)定的任何方法可以解釋為要求以特定順序執(zhí)行該方法的步驟。相應(yīng)地，如果方法的權(quán)利要求實(shí)際上沒(méi)有詳述其步驟將遵循的順序，或者權(quán)利要求或說(shuō)明中沒(méi)有具體規(guī)定這些步驟將受特定順序的限制，這在任何方面都不意味著順序是推斷出來(lái)的。這適用于任何可能的非明確解釋依據(jù)，包括：與步驟或操作流程安排相關(guān)的邏輯事件；從語(yǔ)法結(jié)構(gòu)或標(biāo)點(diǎn)符號(hào)得出的明顯意義；以及說(shuō)明書(shū)中描述的實(shí)施例的數(shù)量和類(lèi)型。

二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10的最大好處是大幅度減少監(jiān)控二氧化碳污染物的費(fèi)用。二氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)10的安裝將消除對(duì)使用氣相色譜技術(shù)和/或質(zhì)譜分析法、以通用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備為基礎(chǔ)的極其昂貴的分析儀的需求。目前設(shè)備采購(gòu)成本估計(jì)在120,000美元和300,000美元之間。

第二個(gè)好處是消除與運(yùn)載氣體(如極易爆炸的氫氣)相關(guān)聯(lián)的成本和危險(xiǎn)，這種氣體是操作基于氣相色譜法的分析儀所需的。

盡管本發(fā)明的上述書(shū)面說(shuō)明使普通技術(shù)人員能夠使目前所考慮成為并作為其最佳方式，但普通技術(shù)人員將理解且明白本文的具體實(shí)施例、方法和示例存在變化、組合和等效形式。因此本發(fā)明不受上述實(shí)施例、方法和示例的限制，而是受本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的所有實(shí)施例和方法的限制。在理解或完成本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的程度上，本文所提到的所有公開(kāi)案、專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)將通過(guò)引用的方式明確地納入到本文中，該引用的程度如同單獨(dú)地納入一樣。

因而由于已經(jīng)描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，本公開(kāi)內(nèi)的實(shí)施例僅是示例性的，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)作出各種其他替換、改變和修改。相應(yīng)地，本發(fā)明不限于本文所述的具體實(shí)施例，僅受以下權(quán)利要求書(shū)的限制。