基于GIS的有毒有害气体监测系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种基于GIS的有毒有害气体监测系统，包括气体采集终端和终端监测预警中心，气体采集终端和终端监测预警中心通过GPRS、GSM或以太网进行通信数据交换；气体采集终端包括控制器模块、气体传感器模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块和供电电源模块；控制器模块分别与气体传感器模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块连接，供电电源模块为各模块供电；终端监测预警中心包括监控预警平台、智能终端模块和手机短信预警通知模块。通过上述方式，本发明能够很好地实现对区域有毒有害气体的高效监测及及时预警的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及监测预警系统领域，特别是涉及一种基于GIS的有毒有害气体监测系 统及控制方法。

背景技术

近年来，随着医药化工、电子产品生产制造、造纸等工业的不断发展，会使用或产 生有毒有害等气体。在生产制造过程中，如果有毒有害气体发生不当排放或者泄漏等事故， 将会直接或者间接影响危害到相关人员的安全，并造成损失等，特别是一些人员密集型的 工厂或者重点企业，做好有毒有害气体的监测及预警显得尤为必要。在现有的一些有毒有 害气体监测装置系统中，大多只具备现场气体检测及报警，不具备定位及预警等功能，不能 很好的达到对有害有害气体的远程监测及预警效果。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于GIS的有毒有害气体监测系统及控制 方法，该系统采用GIS等先进技术手段，实现对有毒有害气体的实时在线监测，并可通过 GPRS远程通信实现远程PC和智能终端的实时在线监控，该系统还可以通过设定授权发送预 警GSM短信等，可以很好地达到及时预测预警的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于GIS的有毒有 害气体监测系统，包括：气体采集终端和终端监测预警中心，气体采集终端和终端监测预警 中心通过GPRS、GSM或以太网进行通信数据交换；所述气体采集终端包括控制器模块、气体 传感器模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块和供电电源模块；所述控 制器模块分别与气体传感器模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模块、以太网模块连 接，所述供电电源模块分别与控制器模块、气体传感器模块、显示模块、报警模块、GPS模块、 GPRS模块、以太网模块连接；所述终端监测预警中心包括监控预警平台、智能终端模块和手 机短信预警通知模块；所述监控预警平台包括数据采集模块、终端定位模块、GIS位置信息 显示模块、事件日志模块、事故预警模块和数据报表分析打印模块。

优选的，所述控制器模块为MK60DN256ZVLQ10控制芯片组成的控制器电路， MK60DN256ZVLQ10控制芯片上设有Flexbus、SPI、UART、IO、UART、RMII、ADC-modules接口； MK60DN256ZVLQ10控制芯片分别与气体传感器模块、显示模块、报警模块、GPS模块、GPRS模 块和以太网模块相连接。

优选的，所述气体传感器模块包括MQ-9型CO可燃气体传感器、MG811型CO₂传感器、 WSP2110甲醛苯传感器和MQ-135空气质量检测模块，MQ-9型CO可燃气体传感器、MG811型CO₂传感器、WSP2110甲醛苯传感器和MQ-135空气质量检测模块均通过AD转换口与控制器模块 相连接。

优选的，所述显示模块为带触摸功能的LCD控制芯片ILI9341组成的显示屏和触控 制芯片XPT2046组成的摸面板构成的16位彩色显示屏组成，LCD控制芯片ILI9341和触控制 芯片XPT2046分别与控制器模块的Flexbus和SPI接口相连接，实现参数设置和信息显示功 能。

优选的，所述报警模块由SYN6658语音合成模块和LED指示灯组成，SYN6658语音合 成模块和LED指示灯分别与控制器模块的UART和IO口连接。

优选的，所述GPS模块为NEO-6M-0-001型的定位模块；所述GPRS模块为SIM900A模 块，NEO-6M-0-001型的定位模块和SIM900A模块与控制器模块通过通用异步收发传输器相 连接；所述以太网模块为LAN8720芯片组成的TCP/IP通信模块，与控制器模块通过RMII接口 相连接。

优选的，所供电电源模块由6V蓄电池、拨码开关、限流电阻和采用MP2307的同步整 流降压电路组成，所述气体传感器模块、报警模块、GPRS模块通过拨码开关和限流电阻直接 与6V蓄电池相连接；所述控制器模块、显示模块、GPS模块、以太网模块通过采用MP2307的同 步整流降压电路降压后的DC3.3V相连接。

一种基于GIS的有毒有害气体监测系统的控制方法，包括：

第一步、根据现场监测实际情况及具体条件不同，通过拨码开关选择合适的气体采集 终端的传感器工作类型，及报警输出和GPRS通信是否工作；

第二步、通过人机接口单元设定气体采集终端地址编号、通信方式等工作信息；

第三步、气体采集终端开始工作，并将采集的数据信息通过设定的网络发送到监控预 警平台或者智能手机终端APP软件；

第四步、监控预警平台或者智能手机终端APP软件收集采集终端GPS地理位置信息及各 传感器数据；

第五步、将各采集终端的传感器数据实时显示在对应的地图位置上，并与各对应参数 设定的上限阈值进行比较，如果超过对应的阈值，则发出预警提示信息，并通过指令控制远 程采集终端发出设定的语音和声光警示信息；

第六步、如果达到预定的短信提示条件，并得到授权，则通过GPRS模块向指定的手机发 送有毒有害气体预警GSM短信。

本发明的有益效果是：本发明能够实现对有毒有害气体实时在线监测，并可通过 GPRS远程通信实现远程PC和智能终端的实时在线监控。

附图说明

图1是本发明基于GIS的有毒有害气体监测系统一较佳实施例的立体结构示意图；

图2是所示基于GIS的有毒有害气体监测系统中现场有毒有害器气体采集终端的结构 示意图’

图3是本发明基于GIS的有毒有害气体监测系统的控制方法的流程图。

附图中各部件的标记如下：1、现场有毒有害器气体采集终端；2、PC/智能终端监测 预警中心；11、控制器模块；12、有毒有害气体传感器模块；13、显示模块；14、报警模块；15、 GPS模块；16、GPRS模块；17、以太网模块；18、供电电源模块；21、监控预警平台；22、智能终端 APP软件；23、手机短信预警通知；121、MQ-9型CO可燃气体传感器；122、MG811型CO₂传感器； 123、WSP2110甲醛苯传感器；124、MQ-135空气质量检测模块；141、SYN6658语音合成模块； 142、LED指示灯；181、6V/5AH的免维护蓄电池；182、拨码开关；183、限流电阻；184、MP2307的 同步整流降压电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图3，本发明实施例包括：

如图1所示，本发明的一种基于GIS的有毒有害气体监测预警系统，包括现场有毒有害 器气体采集终端1和PC/智能终端监测预警中心2组成。所述现场有毒有害器气体采集终端1 和PC/智能终端监测预警中心2之间可以通过GPRS、GSM或以太网进行通信数据交换，PC/智 能终端监测预警中心2可以同时对n（n<65536）个现场有毒有害器气体采集终端进行组网监 控预警。

所述的PC/智能终端监测预警中心2包括运行在PC端的监控预警平台21、智能终端 APP软件22和手机短信预警通知23组成；其中运行在PC端的监控预警平台21包括数据采集、 终端定位、GIS位置信息显示、事件日志、事故预警和数据报表分析打印等功能，可以将采集 到的各传感器数据进行分析判断是否超标异常，如果异常则发出预警信息提示，并可通过 设定指令在采集终端数据异常等情况下根据授权，通过终端的GPRS模块向特定用户发送预 警GSM信息。运行在智能终端上的专用的APP软件，通过该APP软件可以实现PC端监控平台的 全部功能。

如图2所示，所述现场有毒有害器气体采集终端1包括控制器模块11、有毒有害气 体传感器模块12、显示模块13、报警模块14、GPS模块15、GPRS模块16、以太网模块17和供电 电源模块18组成。

所述的控制器模块11为MK60DN256ZVLQ10控制芯片组成的控制器电路， MK60DN256ZVLQ10控制芯片上设有Flexbus、SPI、UART、IO、UART、RMII、ADC-modules接口； MK60DN256ZVLQ10控制芯片分别与有毒有害气体传感器模块12、显示模块13、报警模块14、 GPS模块15、GPRS模块16和以太网模块17相连接。

所述的有毒有害气体传感器模块12包括MQ-9型CO可燃气体传感器121、MG811型 CO2传感器122、WSP2110甲醛苯传感器123和MQ-135空气质量检测模块124组成，这些模块都 通过AD转换口与控制器模块11相连接。

所述的显示模块13为带触摸功能的由LCD控制芯片ILI9341组成的显示屏和触控 制芯片XPT2046组成的摸面板构成的16位彩色显示屏组成，两个控制芯片分别与控制器模 块11的Flexbus和SPI接口相连接，作为人接接口单元可以实现多控制器的参数设置和信息 显示等功能。

所述的报警模块14为由SYN6658语音合成模块141和LED指示灯142组成，分别与控 制器模块11的UART和IO口连接，在出现异常情况时可以根据设定发出报警预警信息。

所述的GPS模块15为NEO-6M-0-001型的定位模块，所述的GPRS模块16为SIM900A模 块，可以实现GPRS远程通信和GSM预警短信发送功能，它们与控制器模块通过UART相连接。 所述的以太网模块17为LAN8720芯片组成的TCP/IP通信模块，与控制器模块通过RMII接口 相连接。

所的供电电源模块18由6V/5AH的免维护蓄电池181、拨码开关182、限流电阻183和 采用MP2307的同步整流降压电路184组成，可以为整个现场采集终端供电，其中有毒有害气 体传感器模块12、报警模块14、GPRS模块16通过拨码开关182和限流电阻183直接与6V蓄电 池相181连接，在使用时，可以通过对拨码开关的调节，选择与其相对应的连接模块是否工 作，大大增加了系统的工作灵活性和降低了系统的功耗；控制器模块11、显示模块13、GPS模 块15和以太网模块17，通过MP2307降压184后的DC3.3V相连接。

如图3所述，一种基于GIS的有毒有害气体监测系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步、根据现场监测实际情况及具体条件不同，通过拨码开关选择合适的有毒有害 气体采集终端的传感器工作类型，及报警输出和GPRS通信是否工作；

第二步、通过人机接口单元设定毒有害气体采集终端地址编号、通信方式等工作信息；

第三步、有毒有害气体采集终端开始工作，采集终端开始工作，并将采集的数据信息通 过设定的网络发送到PC监控预警平台或者智能手机终端APP软件；

第四步、PC监控预警平台或者智能手机终端APP软件收集采集终端GPS地理位置信息及 各传感器数据；

第五步、将各采集终端的传感器数据实时显示在对应的地图位置上，并与各对应参数 设定的上限阈值进行比较，如果超过对应的阈值，则发出预警提示信息，并通过指令控制远 程采集终端发出设定的语音和声光警示信息；

第六步、如果达到预定的短信提示条件，并得到授权，则通过GPRS模块向指定的手机发 送有毒有害气体预警GSM短信。

本系统采用GIS等先进技术手段，实现对有毒有害气体的实时在线监测，并可通过 GPRS远程通信实现远程PC和智能终端的实时在线监控，该系统还可以通过设定授权发送预 警GSM短信等，可以很好地达到及时预测预警的效果。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理 包括在本发明的专利保护范围内。