本實(shí)用新型屬于電氣實(shí)驗室安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于樹莓派的電氣實(shí)驗室環(huán)境監(jiān)測云服務(wù)報警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

實(shí)驗室作為高校實(shí)踐、教學(xué)和學(xué)習(xí)的重要場所，其安全問題需要引起實(shí)驗室人員的高度注意，尤其是電氣實(shí)驗室，由于它特有的性質(zhì)，更是存在著很多安全隱患。電氣實(shí)驗室中運(yùn)行中的實(shí)驗設(shè)備可能會泄漏出SF₆氣體，在高壓電弧的作用下，SF₆氣體會發(fā)生部分分解，其分解產(chǎn)物往往含有劇毒，即便是微量泄漏，也能致人非命；當(dāng)電氣實(shí)驗室設(shè)備絕緣受到損壞，發(fā)生漏電現(xiàn)象時，電氣實(shí)驗設(shè)備的金屬外殼就可能帶電，倘若人體觸及到這種帶電的金屬外殼，就會發(fā)生觸電事故；當(dāng)實(shí)驗室人員較多且通風(fēng)不好時會造成氧氣含量下降，使實(shí)驗室人員感到不適；電氣實(shí)驗室內(nèi)濕度過高時會降低電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度，加速設(shè)備老化；電氣實(shí)驗室內(nèi)溫度過高時會減少某些實(shí)驗設(shè)備的使用壽命，容易引起火災(zāi)。

然而大部分的電氣實(shí)驗室缺乏實(shí)驗室環(huán)境安全監(jiān)測措施，導(dǎo)致在電氣實(shí)驗室出現(xiàn)各種潛在的安全問題時并不能進(jìn)行提前報警，這對于實(shí)驗室內(nèi)的實(shí)驗設(shè)備以及實(shí)驗室內(nèi)人員是十分不利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于樹莓派的電氣實(shí)驗室環(huán)境監(jiān)測云服務(wù)報警系統(tǒng)，通過傳感器獲取電氣實(shí)驗室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)信號，并通過樹莓派處理各個傳感器傳來的參數(shù)信息，在某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)需要報警時樹莓派一方面會控制風(fēng)機(jī)或?qū)嶒炇覕嚯娔K動作，另一方面會通過云服務(wù)直接向?qū)嶒炇胰藛T手機(jī)APP終端、微信終端、手機(jī)短信及時準(zhǔn)確地發(fā)送報警信息，系統(tǒng)體積小并能有效實(shí)現(xiàn)電氣實(shí)驗室的環(huán)境監(jiān)測及報警。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

一種基于樹莓派的電氣實(shí)驗室環(huán)境監(jiān)測云服務(wù)報警系統(tǒng)，包括樹莓派及與之分別連接的傳感器模塊、風(fēng)機(jī)、實(shí)驗室斷電模塊和無線通訊模塊，以及云端服務(wù)器；其中，所述傳感器模塊包括相互并聯(lián)的SF₆傳感器、電壓傳感器、氣壓傳感器、氧氣傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、溫度傳感器和濕度傳感器；所述無線通訊模塊與云端服務(wù)器相連；

所述樹莓派處理所述傳感器模塊傳來的參數(shù)信息，在某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)需要報警時樹莓派會控制所述風(fēng)機(jī)或?qū)嶒炇覕嚯娔K動作，并將報警信息通過所述無線通訊模塊上傳至云端服務(wù)器；云端服務(wù)器存儲并向預(yù)先設(shè)定的終端地址列表中的每一個終端地址發(fā)送報警信息。

進(jìn)一步的，所述樹莓派、傳感器模塊、風(fēng)機(jī)、實(shí)驗室斷電模塊和無線通訊模塊形成監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)另設(shè)有監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊，分別與所述監(jiān)測系統(tǒng)中各單元相連，用于向所連各單元供電。

進(jìn)一步的，監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊采用充放電電源模塊作為監(jiān)測系統(tǒng)的供電電源。

進(jìn)一步的，所述傳感器模塊中的傳感器都與所述樹莓派相連，用于獲取電氣實(shí)驗室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)信號，并將參數(shù)信號傳遞給樹莓派。

進(jìn)一步的，所述風(fēng)機(jī)與樹莓派相連，在經(jīng)過氧氣傳感器、SF₆傳感器、溫度傳感器或氣壓傳感器檢測到氧氣濃度過低或SF₆氣體濃度超標(biāo)或電氣實(shí)驗室內(nèi)溫度過高或氣壓異常的情況時，樹莓派能控制風(fēng)機(jī)立即啟動進(jìn)行通風(fēng)處理，用于消除或緩解上述不正常情況。

進(jìn)一步的，所述實(shí)驗室斷電模塊與樹莓派相連，在經(jīng)過電壓傳感器檢測到實(shí)驗設(shè)備金屬外殼帶電的情況時，樹莓派能控制實(shí)驗室斷電模塊及時切斷實(shí)驗室電源，以防止發(fā)生觸電事故。

進(jìn)一步的，所述樹莓派用于處理各個傳感器傳來的參數(shù)信息，通過樹莓派的軟件編程檢測各個傳感器的參數(shù)信息是否處在對應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)范圍內(nèi)，進(jìn)而判斷某一參數(shù)是否達(dá)標(biāo)，當(dāng)某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)需要報警時樹莓派會控制風(fēng)機(jī)或?qū)嶒炇覕嚯娔K動作，并將報警信息通過無線通訊模塊上傳至云端服務(wù)器。

進(jìn)一步的，所述云端服務(wù)器和無線通訊模塊基于無線網(wǎng)絡(luò)通信；其中云端服務(wù)器存儲接收到的報警信號，并即時向預(yù)先設(shè)定的終端地址列表中的每一個終端地址發(fā)送報警信息。

有益效果：本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1.當(dāng)電氣實(shí)驗室內(nèi)某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)需要報警時樹莓派會控制風(fēng)機(jī)或?qū)嶒炇覕嚯娔K動作，可以達(dá)到初步處理異常情況的效果；

2.通過云服務(wù)可以直接向電氣實(shí)驗室負(fù)責(zé)人員手機(jī)APP終端、微信終端、手機(jī)短信等多終端地址及時、準(zhǔn)確、有效地發(fā)送報警信息；

3.監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊采用大容量可充放電電源模塊作為監(jiān)測系統(tǒng)的供電電源，電源自身可以長時間放電，也可以外接供電線路進(jìn)行供電，可以有效避免因電氣實(shí)驗室內(nèi)突然停電而導(dǎo)致系統(tǒng)也無法繼續(xù)監(jiān)測和報警的情況；

4.系統(tǒng)在檢測到某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)需要報警時才會上傳報警信息到云端服務(wù)器，所以服務(wù)器并不是一直在工作，這極大地減少了服務(wù)器所需的存儲空間；

5.采用云端服務(wù)器處理相關(guān)信息，響應(yīng)速度快，具有實(shí)時性，同時運(yùn)用云端服務(wù)器存儲報警信息，可以為事后電氣實(shí)驗室內(nèi)檢測到的異常情況的調(diào)研提供信息參考；

6.采用目前已成熟應(yīng)用的樹莓派作為系統(tǒng)的核心處理器，成本較低，并有效地解決了數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定、與云端服務(wù)器通訊難以實(shí)現(xiàn)等缺點(diǎn)；

7.整套系統(tǒng)體積小，方便在電氣實(shí)驗室內(nèi)改造和安裝。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。

本實(shí)用新型為一種基于樹莓派的電氣實(shí)驗室環(huán)境監(jiān)測云服務(wù)報警系統(tǒng)，包括樹莓派、傳感器模塊、風(fēng)機(jī)、實(shí)驗室斷電模塊、監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊、無線通訊模塊、云端服務(wù)器；傳感器模塊包括相互并聯(lián)的SF6傳感器、電壓傳感器、氣壓傳感器、氧氣傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌囟葌鞲衅骱蜐穸葌鞲衅?；樹莓派、傳感器模塊、風(fēng)機(jī)、實(shí)驗室斷電模塊和無線通訊模塊形成監(jiān)測系統(tǒng)；樹莓派分別和系統(tǒng)中傳感器模塊以及風(fēng)機(jī)、實(shí)驗室斷電模塊、無線通訊模塊相連；監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊和監(jiān)測系統(tǒng)中各單元相連，用以供電。樹莓派處理各傳感器傳來的參數(shù)信息，在某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)需要報警時樹莓派會控制風(fēng)機(jī)或?qū)嶒炇覕嚯娔K動作，并將報警信息通過無線通訊模塊上傳至云端服務(wù)器；云端服務(wù)器存儲并向預(yù)先設(shè)定的終端地址列表中的每一個終端地址發(fā)送報警信息。本實(shí)用新型能夠有效實(shí)現(xiàn)電氣實(shí)驗室的環(huán)境監(jiān)測及報警。

樹莓派又稱卡片式電腦，外形只有信用卡大小，卻具有電腦的所有基本功能。樹莓派號稱是世界上最小的臺式機(jī)，其實(shí)是一款基于ARM的微型電腦主板，以SD/MicroSD卡為內(nèi)存硬盤，卡片主板周圍有USB接口和一個以太網(wǎng)接口，可連接鍵盤、鼠標(biāo)和網(wǎng)線，同時擁有視頻模擬信號的電視輸出接口和HDMI高清視頻輸出接口，以上部件全部整合在一張僅比信用卡稍大的主板上，具備所有PC的基本功能，其操作系統(tǒng)采用的是開源的Linux系統(tǒng)，只需接通電視機(jī)和鍵盤，就能執(zhí)行如電子表格、文字處理、玩游戲、播放高清視頻等諸多功能。

實(shí)施例：

如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種基于樹莓派的電氣實(shí)驗室環(huán)境監(jiān)測云服務(wù)報警系統(tǒng)，包括樹莓派、SF₆傳感器、電壓傳感器、氣壓傳感器、氧氣傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)機(jī)、實(shí)驗室斷電模塊、監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊、無線通訊模塊、云端服務(wù)器；

樹莓派分別和SF₆傳感器、電壓傳感器、氣壓傳感器、氧氣傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌囟葌鞲衅?、濕度傳感器、風(fēng)機(jī)、實(shí)驗室斷電模塊、監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊、無線通訊模塊相連；

監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊分別和樹莓派、SF₆傳感器、電壓傳感器、氣壓傳感器、氧氣傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)機(jī)、實(shí)驗室斷電模塊、無線通訊模塊相連，用于向所連各單元供電；

所有傳感器都與樹莓派相連，用于獲取電氣實(shí)驗室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)信號，并將參數(shù)信號傳遞給樹莓派；

風(fēng)機(jī)與樹莓派相連，在出現(xiàn)氧氣濃度過低或SF₆氣體濃度超標(biāo)或電氣實(shí)驗室內(nèi)溫度過高或氣壓異常的情況時，樹莓派能控制風(fēng)機(jī)立即起動進(jìn)行通風(fēng)處理，用于消除或緩解上述不正常情況；

實(shí)驗室斷電模塊與樹莓派相連，在經(jīng)過電壓傳感器檢測到實(shí)驗設(shè)備金屬外殼帶電的情況時，樹莓派能控制實(shí)驗室斷電模塊及時切斷實(shí)驗室電源，以防止發(fā)生觸電事故，；

無線通訊模塊與樹莓派相連，用于通過無線網(wǎng)絡(luò)完成報警信息的傳遞；

樹莓派用于處理各個傳感器傳來的參數(shù)信息，并通過樹莓派的軟件編程檢測各個傳感器傳來的參數(shù)信息是否處在對應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)范圍內(nèi)，進(jìn)而判斷某一參數(shù)是否達(dá)標(biāo)，當(dāng)某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)需要報警時樹莓派會控制風(fēng)機(jī)或?qū)嶒炇覕嚯娔K動作，同時將報警信息通過無線通訊模塊上傳至云端服務(wù)器；

云端服務(wù)器和無線通訊模塊以及電氣實(shí)驗室人員手機(jī)終端都基于無線網(wǎng)絡(luò)通信；云端服務(wù)器存儲接收到的報警信號，并即時向預(yù)先設(shè)定的終端地址列表中的每一個終端地址發(fā)送報警信息。

預(yù)先設(shè)定的終端地址列表中的終端地址可以包括電氣實(shí)驗室負(fù)責(zé)人員手機(jī)APP終端地址、電氣實(shí)驗室負(fù)責(zé)人員手機(jī)微信終端地址、電氣實(shí)驗室負(fù)責(zé)人員手機(jī)短信終端地址，還可以包括計算機(jī)Web端地址。

各個傳感器實(shí)時獲取電氣實(shí)驗室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)信號，并將參數(shù)信號傳遞給樹莓派，樹莓派會處理各個傳感器傳來的參數(shù)信號，并通過樹莓派的軟件編程檢測各個傳感器傳來的參數(shù)信息是否處在對應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)范圍內(nèi)，進(jìn)而判斷某一參數(shù)是否達(dá)標(biāo)，當(dāng)某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)需要報警時樹莓派會控制風(fēng)機(jī)或?qū)嶒炇覕嚯娔K動作，用于消除或緩解異常情況，同時樹莓派將報警信息通過無線通訊模塊上傳至云端服務(wù)器，云端服務(wù)器存儲接收到的報警信息，并立即向預(yù)先設(shè)定的終端地址列表中的每一個終端地址發(fā)送報警信息，以便電氣實(shí)驗室負(fù)責(zé)人員能夠及時進(jìn)行處理。

優(yōu)選地，在本實(shí)施例中監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊采用小體積大容量充放電電源，自身可以長時間放電，也可以外接供電線路進(jìn)行外接供電；在本報警系統(tǒng)中監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊用來向樹莓派、SF₆傳感器、電壓傳感器、氣壓傳感器、氧氣傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)機(jī)、實(shí)驗室斷電模塊、無線通訊模塊供電，整體所需功耗較大，所以選擇大容量(如20Ah)的可充放電鋰離子電池(不局限于此類電源)作為本系統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊，已可以滿足在電氣實(shí)驗室突然停電的情況下系統(tǒng)能夠繼續(xù)監(jiān)測和報警的要求。

優(yōu)選地，在本實(shí)施例中的各類傳感器均選用高精度傳感器作為電氣實(shí)驗室的環(huán)境參數(shù)檢測傳感器。

優(yōu)選地，樹莓派，在本實(shí)施例中采用樹莓派2或樹莓派3B型版本(不局限于此兩種樹莓派版本)。

優(yōu)選地，云端服務(wù)器，在本實(shí)施例中采用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供的穩(wěn)定的云服務(wù)器(不局限于此，也可自建服務(wù)器)。

云端服務(wù)器不需要特別大的存儲空間，因為該系統(tǒng)只在檢測到某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)需要報警時才會上傳報警信息到云端服務(wù)器，服務(wù)器并不是一直在工作，并且只是存儲一些報警信號數(shù)據(jù)而不是視頻數(shù)據(jù)，所占存儲空間較小，此外，在設(shè)置的周期時間內(nèi)云端服務(wù)器會自動清除一些老舊的報警信息，不會造成信息數(shù)據(jù)的一直累加，從而減少了云端服務(wù)器的占用空間，節(jié)約了系統(tǒng)的成本。

本實(shí)用新型在電氣實(shí)驗室內(nèi)某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)需要報警時樹莓派會控制風(fēng)機(jī)或?qū)嶒炇覕嚯娔K動作，可以達(dá)到初步處理異常情況的效果；通過云服務(wù)可以直接向電氣實(shí)驗室負(fù)責(zé)人員手機(jī)APP終端、微信終端、手機(jī)短信等多終端地址及時、準(zhǔn)確、有效地發(fā)送報警信息；監(jiān)測系統(tǒng)供電模塊采用大容量可充放電電源模塊作為監(jiān)測系統(tǒng)的供電電源，電源自身可以長時間放電，也可以外接供電線路進(jìn)行供電，可以有效避免因電氣實(shí)驗室內(nèi)突然停電而導(dǎo)致該系統(tǒng)也無法繼續(xù)監(jiān)測和報警的情況；系統(tǒng)在檢測到某一參數(shù)不達(dá)標(biāo)需要報警時才會上傳報警信息到云端服務(wù)器，所以服務(wù)器并不是一直在工作，這極大地減少了服務(wù)器所需的存儲空間；采用云端服務(wù)器處理相關(guān)信息，響應(yīng)速度快，具有實(shí)時性，同時運(yùn)用云端服務(wù)器存儲報警信息，可以為事后電氣實(shí)驗室內(nèi)檢測到的異常情況的調(diào)研提供信息參考；采用目前已成熟應(yīng)用的樹莓派作為系統(tǒng)的核心處理器，成本較低，并有效地解決了數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定、與云端服務(wù)器通訊難以實(shí)現(xiàn)等缺點(diǎn)；此外，整套系統(tǒng)體積小，方便在電氣實(shí)驗室內(nèi)改造和安裝。

以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。