一种工业领域的实时工况无线报警系统

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一种工业领域的实时工况无线报警系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及工业领域的实时工况报警技术领域，特别是涉及一种工业领域的实时工况无线报警系统。\n背景技术\n[0002] 具有一定操作危险性的厂矿企业通常会配备一定的实时工况报警系统，以及时发现危险工况并进行报警，保证工人的生命安全。\n[0003] 现有技术是采用固定式或手持式的探测器来检测危险工况(如危险气体、高压环境、高温环境等)的，在发现危险时，探测器向远处的中心控制室发送报警信号，然后由中心控制室来发出警报，例如中心控制室可通过按响电铃、启动警示灯等方式来向工人报警，使工人及时进行疏散。\n[0004] 可见，现有的这种实时工况报警技术中，中心控制室位于向工人报警的核心位置，探测器在发现了危险工况后，首先得到报警信号的是中心控制室，工人只有收到中心控制室的警示才会进行疏散。如果中心控制室发生了故障，或者反应速度过慢，将严重影响工人的疏散情况和生命安全。另外，中心控制室发出警报的电铃、警示灯等装置通常设置在企业中的某一特定位置，距离该位置较近的工人能迅速收到警报而及时进行疏散，远离该位置的工人则可能因为没有及时收到警报而无法撤出。\n发明内容\n[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种工业领域的实时工况无线报警系统，能实时向所有工人发出危险工况的警报。\n[0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种工业领域的实时工况无线报警系统，该系统包括发送端和工作人员随身携带的接收端；\n[0007] 所述发送端包括：检测当前工况的检测器、对所述检测器送来的开关信号进行处理的发送端处理器、在所述发送端处理器的控制下将报警信号送到所述接收端的无线发射器；\n[0008] 所述接收端包括：接收所述报警信号的无线接收器、对所述无线接收器送来的所述报警信号进行处理的接收端处理器、在所述接收端处理器的控制下发出警报的报警器；\n[0009] 其中，\n[0010] 所述发送端处理器分别与所述检测器、所述无线发射器相连；\n[0011] 所述接收端处理器分别与所述无线接收器、所述报警器相连。\n[0012] 本发明的有益效果是：本发明中，检测器在检测到危险工况后，可实时向发送端处理器发送开关信号，发送端处理器立即对该开关信号进行处理，并通过无线发射器向工人随身携带的接收端发出报警信号。接收端的无线接收器收到该报警信号后，由接收端处理器对其进行分析处理，从而可立即控制报警器向工人发出警报，该报警过程是自动实时进行的，不经过任何中间媒介的中转，因而反应速度极快。利用本发明，可在工作场所内可能发生危险工况的各个位置设置一定数量的发送端，而为每个工人都配备一套接收端，这样，就可保证在危险工况发生时能实时向所有工人发出危险工况的警报，保证所有工人的生命安全。\n[0013] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：\n[0014] 进一步，所述发送端还包括与所述检测器、所述发送端处理器、所述无线发射器分别相连的发送端电源。\n[0015] 进一步，所述发送端电源包括：一号整流滤波电容、二号整流滤波电容、输出恒定直流电压的发送端恒压源；其中，\n[0016] 所述二号整流滤波电容的两端分别连接外部电源和地端；\n[0017] 所述发送端恒压源的输入端接外部电源，其输出端作为该发送端电源的输出端；\n[0018] 所述一号整流滤波电容的两端分别连接所述发送端恒压源的输出端和地端。\n[0019] 进一步，所述发送端处理器包括：发送端单片机、一号分压电阻、二号分压电阻、打开与闭合受所述检测器控制的一号受控开关；其中，\n[0020] 所述一号分压电阻具有一号端和二号端，所述二号分压电阻具有三号端和四号端；\n[0021] 所述二号端与所述三号端相连，且该连接点与所述发送端单片机的信号输入端相连；\n[0022] 所述一号受控开关的两端分别接所述四号端和地端；\n[0023] 所述发送端单片机的电压输入端和所述一号端均接所述发送端电源的输出端。\n[0024] 进一步，所述接收端还包括与所述接收端处理器相连的显示器。\n[0025] 进一步，所述接收端还包括与所述无线接收器、所述接收端处理器、所述报警器分别相连的接收端电源。\n[0026] 进一步，所述接收端电源包括：电池、二极管、限流电阻、三号整流滤波电容、四号整流滤波电容和输出恒定直流电压的接收端恒压源；其中，\n[0027] 所述电池的正极和负极分别接所述二极管的正极和地端；\n[0028] 所述三号整流滤波电容的两端分别接所述二极管的负极和地端；\n[0029] 所述限流电阻的两端分别接所述二极管的负极和所述接收端恒压源的输入端；\n[0030] 所述四号整流滤波电容的两端分别接所述接收端恒压源的输出端与地端；\n[0031] 所述接收端恒压源的输出端为该接收端电源的输出端。\n[0032] 进一步，所述报警器为振动电机；所述接收端处理器包括接收端单片机和一号三极管；其中，\n[0033] 所述一号三极管的基极和发射极分别接所述接收端单片机的控制信号输出端和地端；\n[0034] 所述振动电机的正极和负极分别接所述接收端电源的输出端和所述一号三极管的集电极。\n[0035] 进一步，所述报警器为扬声器；所述接收端处理器包括接收端单片机和二号三极管；其中，\n[0036] 所述二号三极管的基极和发射极分别接所述接收端单片机的控制信号输出端和地端；\n[0037] 所述扬声器的正极和负极分别接所述接收端电源的输出端和所述二号三极管的集电极。\n[0038] 进一步，所述报警器为发光二极管；所述接收端处理器包括接收端单片机；\n[0039] 所述发光二极管的两端分别接所述接收端单片机的控制信号输出端和地端。\n附图说明\n[0040] 图1为本发明提出的工业领域的实时工况无线报警系统的结构图；\n[0041] 图2为本发明提出的发送端电源的结构图；\n[0042] 图3为本发明提出的发送端处理器的结构图；\n[0043] 图4为本发明提出的接收端电源的结构图；\n[0044] 图5为本发明提出的接收端处理器和报警器的结构图。\n具体实施方式\n[0045] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。\n[0046] 图1为本发明提出的工业领域的实时工况无线报警系统的结构图。如图1所示，该系统包括发送端11和工作人员随身携带的接收端12。虽然该图只标有一个发送端11和一个接收端12，但发送端11和接收端12的数量都可为一个以上，且各发送端11与各接收端12之间都可以进行无线通信。该发送端11可设置于易发生危险工况的位置，也可由个别工人随身携带，以实时检测厂矿企业环境中的当前工况，及时发现危险工况。在可能发生危险工况的环境中工作的每个工人可随身携带一接收端12，及时接收任一发送端11实时发送的报警信号，从而在发生危险工况时能及时疏散撤离。\n[0047] 如图1所示，发送端11包括：检测当前工况的检测器101、对检测器101送来的开关信号进行处理的发送端处理器102、在发送端处理器102的控制下将报警信号送到接收端的无线发射器103；接收端12包括：接收报警信号的无线接收器105、对无线接收器105送来的报警信号进行处理的接收端处理器106、在接收端处理器106的控制下发出警报的报警器107。其中，\n[0048] 发送端处理器102分别与检测器101、无线发射器103相连；\n[0049] 接收端处理器106分别与无线接收器105、报警器107相连。\n[0050] 在该实时工况无线报警系统中，根据待检测的危险工况的不同，检测器101有多种实现形式，例如，在危险工况为高温环境时，检测器101可用温度传感器来实现；在危险工况为高压环境时，检测器101可用压力传感器来实现；在危险工况为泄漏危险气体时，该检测器101可用固定式气体变送器或便携式气体检测仪来实现。\n[0051] 检测器101在检测到危险工况后，会向发送端处理器102发送开关信号，发送端处理器102可对该开关信号进行处理，产生报警信号，该处理过程可包括：模数转换处理、加密处理等，该发送端处理器102可用单片机及外围电路来实现。\n[0052] 无线发射器103可用一天线、一调制器、一功率放大器来实现，调制器与发送端处理器102相连，以对其送来的报警信号进行调制，功率放大器接调制器的输出端，可对调制后的报警信号进行功率放大，然后由天线将其功率放大后的信号输出。\n[0053] 如图1所示，发送端11还可以包括与检测器101、发送端处理器102、无线发射器\n103分别相连的发送端电源104，其用于对检测器101、发送端处理器102、无线发射器103进行供电。\n[0054] 该发送端11是时刻处于危险环境中的，因而可将其设置于一透气的防爆壳体内，从而在发生危险工况后保证发送端11各部分的安全。该防爆壳体可用铝合金、不锈钢等材料制成，以保证在发生爆炸等危险工况时，其内部的电路设备不会受损。检测器101可利用该防爆壳体的透气性来检测当前的工况。当然，为了保证该发送端11各部分的工作正常，可将其电路设计为本质安全型。\n[0055] 无线接收器105是接收无线发射器103所发送的报警信号，并将其送到接收端处理器106的装置，针对上述的无线发射器103对报警信号进行了调制处理，这里的无线接收器105就要对接收到的报警信号进行与上述的调制处理对应的解调处理，例如，如果无线发射器103对报警信号进行了QPSK调制，则无线接收器105就要对接收到的报警信号进行QPSK解调，而如果无线发射器103对报警信号进行了2PSK调制，则无线接收器105就要对接收到的报警信号进行2PSK解调。由于报警信号在传输过程中夹杂了一定的噪音，并有一定的功率损失，因而这里的无线接收器105还可以包括滤波器和功率放大器，这样，本发明中的无线接收器105就可以包括：一接收天线、一滤波器、一解调器和一功率放大器，接收天线与滤波器相连，滤波器将滤波后的报警信号发送给相连的解调器，解调器又将解调后的信号发送到功率放大器，这样，经功率放大器放大后的报警信号就可以发送到接收端处理器106了。\n[0056] 这里的接收端处理器106是对接收的信号进行处理，从而在判断是报警信号时控制报警器107发出警报的处理装置，其可用单片机来实现。针对上述的接收端处理器102对开关信号进行的加密处理，这里的接收端处理器106可对接收到的信号进行解密处理，并且该解密处理与上述的加密处理是对应的，例如，加密处理为利用对称加密算法进行的加密处理，则解密处理就利用与加密相同的密钥进行解密，如果加密处理为利用非对称加密算法中的公钥进行的加密处理，则这里的解密处理就利用与该公钥相对应的私钥进行解密。执行该解密处理可以用专门的解密电路来进行，也可用软件来实现。此外，接收端处理器106还可以实现对接收到的信号的模数转换。\n[0057] 为了保证该接收端12各部分在危险工作环境中的工作正常，也可将其电路设计为本质安全型。\n[0058] 如图1所示，接收端12还可以包括与无线接收器105、接收端处理器106、报警器\n107分别相连的接收端电源109，其用于对无线接收器105、接收端处理器106、报警器107进行供电。\n[0059] 图1中的接收端12还可以包括与接收端处理器106相连的显示器108，其可向工人实时提供当前的信号强度、接收端电源109的剩余电量、当前时间等信息，还可以显示文字形式的警报信息。该显示器108可用液晶屏来实现。\n[0060] 此外，该接收端12还可以包括与接收端处理器106相连的键盘、专门的按键等输入装置，可接收工人的输入指令，从而由接收端处理器106根据该输入指令来调整自身的时钟、选择报警器107的报警方式、警报的音量、显示器108的亮度等。\n[0061] 由此可见，本发明中，检测器在检测到危险工况后，可实时向发送端处理器发送开关信号，发送端处理器立即对该开关信号进行处理，并通过无线发射器向工人随身携带的接收端发出报警信号。接收端的无线接收器收到该报警信号后，由接收端处理器对其进行分析处理，从而可立即控制报警器向工人发出警报，该报警过程是自动实时进行的，不经过任何中间媒介的中转，因而反应速度极快。利用本发明，可在工作场所内可能发生危险工况的各个位置均设置一定数量的发送端，而为每个工人都配备一套接收端，这样，就可保证在危险工况发生时能实时向所有工人发出危险工况的警报，保证所有工人的生命安全。\n[0062] 发送端电源104是向发送端11内其他电路进行供电的器件，图2为发送端电源\n104的实施例的结构图。如图2所示，该发送端电源104包括：一号整流滤波电容C1、二号整流滤波电容C2、输出恒定直流电压的发送端恒压源201；其中，\n[0063] 二号整流滤波电容C2的两端分别连接外部电源和地端，这里的外部电源可用电池来实现，也可为市电。这里的二号整流滤波电容C2用于对外部电源的输入电压进行整流和滤波，经其整流滤波后的电压被输入到发送端恒压源201中。\n[0064] 发送端恒压源201的输入端接外部电源，因而也与二号整流滤波电容C2相连，该输入端所输入的电压即为上述经过二号整流滤波电容C2整流滤波过的电压。\n[0065] 如图2所示，一号整流滤波电容C1的两端分别连接发送端恒压源201的输出端和地端，用于对发送端恒压源201的输出电压进行整流滤波。\n[0066] 发送端恒压源201的功能是将输入电压变为预定大小的恒定直流电压，多余的功率可以通过发热的形式消耗掉。发送端恒压源201的输出端的输出信号即为预定大小的恒定直流电压，该输出端即作为本发明中的发送端电源104的输出端，可向检测器101、发送端处理器102、无线发射器103进行供电。\n[0067] 当然，发送端恒压源201也有接地端，其与地端相连。\n[0068] 图3为本发明提出的发送端处理器的结构图。如图3所示，该发送端处理器包括：\n发送端单片机301、一号分压电阻R1、二号分压电阻R2、一号受控开关JK1；其中，一号受控开关JK1的打开与闭合要受到检测器101的控制，当检测器101检测到危险工况时，会控制使一号受控开关JK1闭合，当检测器101未检测到危险工况时，会控制使一号受控开关JK1打开。一号分压电阻R1具有一号端和二号端，二号分压电阻R2具有三号端和四号端。\n[0069] 如图3所示，一号分压电阻R1和二号分压电阻R2相串联，上述的二号端与三号端是相连的，且该连接点a(即二号端和三号端)与发送端单片机301的信号输入端相连，这样，a点的电压就可以作为输入到发送端单片机301的输入信号。\n[0070] 一号受控开关JK1的两端分别接四号端和地端，当检测器101检测到危险工况时，其控制该一号受控开关JK1闭合，此时，四号端与地端连通，a点处于低电平状态，发送端单片机301可根据此时a点的电压判断有危险工况发生，因而可产生报警信号提供给无线发射器103，由其向各接收端12发送报警信号。在检测器101没有检测到危险工况时，其使一号受控开关JK1处于打开状态，四号端就不与地端连通，a点处于高电平状态，发送端单片机301根据a点的电压就可以判断尚未发生危险工况，因而也就不产生报警信号了。\n[0071] 发送端单片机301的电压输入端和一号端均接发送端电源104的输出端，该发送端电源104的输出端即可为图2中发送端恒压源201的输出端。\n[0072] 检测器101可以具有多个检测精度和检测内容，相应的，发送端处理器102就可以通过无线发射器103向各接收端12发送多种报警信号，每个报警信号对应于一种检测内容或一种检测精度。例如，在危险工况为危险气体泄漏的情况下，检测器101可检测高浓度的危险气体泄漏和低浓度的危险气体泄漏，这样，发送端处理器102所产生的报警信号就可以有两种，分别对应于上述的高浓度的危险气体泄漏和低浓度的危险气体泄漏。图3的结构就反映了具有两种报警信号的情形。如图3所示，该发送端处理器102除了包括上述连接形式的发送端单片机301、一号分压电阻R1、二号分压电阻R2、一号受控开关JK1之外，还包括三号分压电阻R3、四号分压电阻R4和二号受控开关JK2，其中，三号分压电阻R3具有五号端和六号端，四号分压电阻R4具有七号端和八号端，并且三号分压电阻R3、四号分压电阻R4相串联，上述的六号端和七号端相连，连接点为图3中的b点，该连接点b还与发送端单片机301的另一信号输入端相连，另外，五号端还与发送端电源104的输出端相连，二号受控开关JK2的两端分别与八号端和地端相连，并且该二号受控开关JK2的打开与闭合也受检测器101的控制。这样，在检测器101检测到低浓度的危险气体泄漏时，会控制一号受控开关JK1闭合而使二号受控开关JK2仍处于打开状态，这样，a点处于低电平状态而b点处于高电平状态，发送端单片机301通过相连的无线发射器103向各接收端12发送一号报警信号，从而使各接收端12的携带者获知当前发生低浓度的危险气体泄漏。同样，在检测器101检测到高浓度的危险气体泄漏时，会控制二号受控开关JK2闭合而使一号受控开关JK1仍处于打开状态，这样，b点处于低电平状态而a点处于高电平状态，发送端单片机\n301通过相连的无线发射器103向各接收端12发送二号报警信号，从而使各接收端12的携带者获知当前发生高浓度的危险气体泄漏。\n[0073] 该发送端处理器102还可以包括更多个分压电阻和受控开关，以适应检测器101的检测内容和检测精度更复杂的情况的需要。\n[0074] 发送端电源104可以因地取材，在有市电供应的位置可以用市电作为图2中的外部电源，在不方便使用市电的场所则可用电池、蓄电池等作为图2中的外部电源。但是，接收端电源109位于接收端12中，而接收端12又被每个工人个人所携带，由于工人需要经常变换工作地点，因而接收端电源109就不方便采用市电，而可以包括电池或蓄电池等。\n[0075] 图4为本发明提出的接收端电源的结构图，如图4所示，其包括：电池401、二极管D1、限流电阻R5、三号整流滤波电容C3、四号整流滤波电容C4和输出预定的恒定直流电压的接收端恒压源402。其中，\n[0076] 电池401可用纽扣电池、蓄电池、常用的一号电池、五号电池、七号电池等实现，为了保证电量的充足供应，该电池401可用多个电池串联或并联的形式来实现。\n[0077] 如图4所示，二极管D1和三好整流滤波电容C3可对电池401的输出电压进行整流滤波，因而电池401的正极和负极分别接二极管D1的正极和地端，三号整流滤波电容C3的两端分别接二极管D1的负极和地端。\n[0078] 限流电阻R5用于对接收端恒压源402的输入电压进行限流，其两端分别接二极管D1的负极和接收端恒压源402的输入端。\n[0079] 四号整流滤波电容C4用于对接收端恒压源402的输出电压进行整流滤波，其两端分别与接收端恒压源402的输出端和地端相连。\n[0080] 这里的接收端恒压源402是将输入电压转变为预定大小的恒定直流电压输出的装置，其输出电压的大小与图2中的发送端恒压源201的输出电压的大小没有关系。该接收端恒压源402的输出端即为本发明中的接收端电源109的输出端。\n[0081] 接收端12的功能是及时向工人发出警报，而为适应不同的应用环境，该警报的形式多种多样，可为声音信号，也可为光信号，还可以为振动信号。根据警报的形式不同，报警器的形式也多种多样，下面一一做出描述。\n[0082] 在警报需要为振动信号的情况下，图1中的报警器107为振动电机，如图5所示，该振动电机的标号为M1。此时，图1中的接收端处理器106包括接收端单片机501和一号三极管Q1；其中，一号三极管Q1的基极和发射极分别与接收端单片机501的控制信号输出端和地端相连，振动电机M1的正极和负极分别与接收端电源109的输出端和一号三极管Q1的集电极相连。这样，当从无线接收器105收到报警信号后，接收端单片机501可控制一号三极管Q1导通，从而启动振动电机M1的工作，使工人能感受到振动电机M1的振动，从而及时撤离。\n[0083] 在警报为声音信号的情况下，图1中的报警器107可用图5中的扬声器S1实现。\n此时，图1中的接收端处理器106包括接收端单片机501和二号三极管Q2；其中，二号三极管Q2的基极和发射极分别接接收端单片机501的控制信号输出端和地端；扬声器S1的正极和负极分别接接收端电源109的输出端和二号三极管Q2的集电极。这样，当从无线接收器105收到报警信号后，接收端单片机501可控制二号三极管Q2导通，从而启动扬声器S1的工作，使工人能听到扬声器S1发出的警报声，从而及时撤离。\n[0084] 在警报为光信号的情况下，图1中的报警器107可用图5中的发光二极管L1来实现，此时，图1中的接收端处理器106包括接收端单片机501。如图5所示，发光二极管L1的两端分别接接收端单片机501的控制信号输出端和地端。这样，当从无线接收器105收到报警信号后，接收端单片机501可控制发光二极管L1发光，从而使工人能及时看到发光二极管L1所发的光，及时撤离。\n[0085] 当然，为适应检测器101具有多种检测内容和检测精度的情况，这里的报警器107也可用并列的多个报警装置来实现。如图5所示，该报警器107还可以包括与发光二极管L1并列的发光二极管L2，并且发光二极管L1和L2的颜色不同，这样就可以区分不同的检测内容和检测精度了。\n[0086] 同样，报警器107也可以用并列的多种报警装置来实现，如图5所示，该报警器107可用并列的发光二极管L1和振动电机M1来实现，可在发生危险工况时，同时发出振动信号和光信号，从而最大限度地提醒工人疏散。\n[0087] 接收端12可位于安全帽、手臂、手腕、衣袋等位置，并且是人手一个，这大大提高了对于工人的警示效率。\n[0088] 本发明设计为防爆型产品，适用于II A、II B、II C防爆等级下，可工作于T1-T6温度范围内的可燃气体或蒸汽与空气形成的爆炸性混合物场所的1区、2区，也可广泛应用于各炼油厂、化工厂、冶金、制药等一切易发生可燃气体或毒性气体泄漏的场所。\n[0089] 由此可见，本发明具有以下优点：\n[0090] (1)本发明中，检测器在检测到危险工况后，可实时向发送端处理器发送开关信号，发送端处理器立即对该开关信号进行处理，并通过无线发射器向工人随身携带的接收端发出报警信号。接收端的无线接收器收到该报警信号后，由接收端处理器对其进行分析处理，从而可立即控制报警器向工人发出警报，该报警过程是自动实时进行的，不经过任何中间媒介的中转，因而反应速度极快。利用本发明，可在工作场所内可能发生危险工况的各个位置设置一定数量的发送端，而为每个工人都配备一套接收端，这样，就可保证在危险工况发生时能实时向所有工人发出危险工况的警报，保证所有工人的生命安全。\n[0091] (2)由于成本原因，不可能做到现场工作人员每个人携带一个检测器，因而在将本发明中的发送端置于泄漏源附近后，每个工人随身携带一套接收端的情况下，在有危险工况时即可及时疏散工人，这大大节省了检测器的使用成本。\n[0092] (3)本发明中，由于工人随身携带接收端，因而可以防止因工作现场环境嘈杂等因素造成的工人不能及时获得警报信息的情况，大大缩短了最佳逃生时间，有效保护了工人的安全。\n[0093] (4)现有技术中，对于移动的高空作业机，其下方的人员往往不能及时发现上方的运动物体，利用本发明，将接收端置于工人的安全帽上，就可以实时警示工人，防止高空落物造成人身伤害。\n[0094] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。