Система для контроля и регистрации концентрации опасных газов Российский патент 2025 года по МПК G01N27/16 

Изобретение относится к области контроля концентрации опасных газов, а именно к системам и устройствам сигнализации и регистрации достижения предельно допустимых концентраций в рудничной атмосфере.

Известен газоанализатор измерения концентраций вредных и загрязняющих веществ в воздухе (патент RU №96663, МПК G01N 27/64, опубл. 10.08.2010 г.), состоящий из микроконтроллера, цифрового интерфейса входа/выхода RS-485, RS-232 или USB, блока питания, жидкокристаллического дисплея, газочувствительных измерительных преобразователей, кнопок управления газоанализатора, конструктивно и функционально взаимоувязанных дополнительных устройств - химических фильтров, группы газочувствительных измерительных преобразователей, а также программно-аппаратного комплекса.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности фиксировать и записывать показания измеряемых величин в портативном варианте с привязкой к месту измерений.

Известен портативный газоанализатор с беспроводным интерфейсом для оперативного детектирования и оповещения о токсичных и взрывоопасных веществах в составе воздуха на специальных объектах (патент RU №112428, МПК G01N 27/407, опубл. 10.01.2012 г.), представляющий собой два модуля, первый модуль регистрационно-измерительный и включает в себя один или несколько датчиков, определяющих наличие в воздушной смеси токсичных и взрывоопасных веществ, коммутатор в случае подключения более одного датчика, микроконтроллера, управляющего сбором аналоговых данных с датчиков и принимающего управляющие сигналы от второго модуля, посредством приемопередатчика Bluetooth, также входящего в первый модуль и второй модуль, представляется любым мобильным устройством с установленным программным обеспечением и поддержкой технологий Bluetooth и Java ME, позволяющих отправлять управляющие сигналы на первый модуль к датчикам, принимать данные об уровне концентрации и выводить их на дисплей мобильного устройства, а также оповещать звуковым сигналом встроенного динамика мобильного устройства в случае превышения допустимой концентрации детектируемых веществ в воздушной смеси на специальных объектах.

Недостатком известного устройства является отсутствие единства системы из-за двух независимых модулей, связанных помехонеустойчивой беспроводной связью, и невозможность отображения и записи измеряемых величин концентрации на видеопоток.

Известен Methane and carbon dioxide measurer (патент CN №202330344, МПК G01N27/16, опубл. 11.07.2012 г.), содержащий модуль управления, а также модуль звуковой сигнализации, модуль цифрового дисплея, модуль управления и модуль зарядки аккумулятора, которые соответственно соединены с модулем управления, причем модуль зарядки аккумулятора обеспечивает питание всех модулей, при этом содержит модуль измерения диоксида углерода, модуль измерения метана и модуль схемы стабилизации напряжения, которые подключены к модулю управления.

Известен Intelligent methane analyzer (патент CN №201274087, МПК G08B21/16, опубл. 15.07.2009 г.), содержащий схему питания, схему обнаружения метана, схему операционного усилителя, центральный процессор, акустооптическую сигнальную схему, схему отображения, схему управления и схему зарядки; схема обнаружения метана состоит из электрического моста, который состоит из резистора и потенциометра, и катализирующих элементов; катализирующие элементы последовательно соединены со схемой операционного усилителя, а затем соединены с соответствующими интерфейсами центрального процессора; акустооптический сигнальный блок состоит из электрического моста, который состоит из резистора и потенциометра, и катализирующих элементов; элементы катализа последовательно соединены со схемой операционного усилителя и затем соединены с соответствующими интерфейсами центрального процессора, оптическая схема сигнализации, схема отображения и схема нажатия клавиш подключены к порту ввода-вывода центрального процессора, и обнаруженная концентрация метана преобразуется в электрические сигналы схемой обнаружения метана, и все функциональные схемы запускаются в режиме реального времени после усиления и обработки электрических сигналов.

Недостатком известных устройств является отсутствие возможности записывать показания измеряемых величин на видеопоток.

Известен газоанализатор (патент RU №175814, МПК G01N 27/00, опубл. 20.12.2017 г.), наиболее близкий по технической сущности заявляемого изобретения, содержащий сенсорный модуль, обеспечивающий выработку выходного сигнала, пропорционального концентрациям компонентов анализируемой газовой среды, микроконтроллер, подключенный к сенсорному модулю, содержащий блок обработки информации, выполненный с возможностью выработки информационного выходного сигнала о текущих значениях концентраций компонентов анализируемой газовой среды и аварийного выходного сигнала, несущего информацию о превышении пороговых значений концентраций компонентов анализируемой газовой среды, к микроконтроллеру подключены дисплей для отображения информации, средство аварийной сигнализации и клавиатура, микроконтроллер снабжен блоком выработки тактовых импульсов, блоком опроса сенсорного модуля, вход которого связан с выходом сенсорного модуля, а выход связан с входом блока обработки информации, блоком управления режимом питания, а также блоком управления яркостью дисплея, вход которого связан с выходом блока обработки информации, а выход связан с входом дисплея, блок опроса сенсорного модуля выполнен с обеспечением периодического пропускания выходного сигнала сенсорного модуля на вход блока обработки информации в течение времени, соответствующего длительности тактовых импульсов, блок управления режимом питания выполнен с обеспечением периодического отключения блока опроса сенсорного модуля и блока обработки информации от источника электропитания в течение времени, соответствующего паузе между тактовыми импульсами, блок управления яркостью дисплея выполнен с обеспечением увеличения яркости светодиодов фоновой подсветки дисплея при поступлении на его вход управляющего сигнала, вырабатываемого блоком обработки информации.

Недостатком известного газоанализатора является малая архивная информативность, связанная с невозможностью записи измеряемых величин концентрации на видеопоток.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение информативности при контроле за концентрацией опасных газов.

Технический результат заключается в снабжении систем контроля концентрации газов устройствам видеофиксации при их использовании в опасных средах.

Поставленная задача решена тем, что система для контроля и регистрации концентрации опасных газов включает газоанализатор, состоящий из датчика концентрации, усилительно-преобразующего устройства, системы логического управления в виде микроконтроллера, устройства сигнализации, причем содержит видеорегистратор, электрически соединенный с газоанализатором, в корпусе газоанализатора расположен аккумулятор, датчик концентрации, защищенный элементом отключения питания датчика при превышении безопасного диапазона концентрации газа, элементы сигнализации с не менее чем двумя порогами срабатывания, при этом контроль концентрации опасных газов осуществляется непрерывно диффузионным методом термокаталитическим принципом измерения, и при превышении концентраций, установленных в микроконтроллере пороговых значений, включается сигнализация, и значения измеренных показаний в виде кодированной информации передаются на видеорегистратор, который сохраняет изображение на твердотельном накопителе в виде видеопотока с наложенными на кадры записи значениями концентрации. При этом преимущественно, что видеорегистратор снабжен модулем беспроводной передачи данных, и при срабатывании сигнализации видеопоток с наложенным на кадры записи значениями концентрации передается на удаленное устройство приема информации, корпусы видеорегистратора и газоанализатора выполнены из поликарбоната, и аккумулятор залит кремнийорганическим компаундом, а газоанализатор и видеорегистратор соединены искробезопасной электрической цепью.

На фиг. 1 схематично изображена принципиальная схема системы для контроля и регистрации концентрации опасных газов.

Как показано на фиг. 1, система для контроля и регистрации концентрации опасных газов включает газоанализатор 1, состоящий из датчика концентрации 2, элемента 3 отключения питания датчика 2, усилительно-преобразующего устройства 4, системы логического управления в виде микроконтроллера 5, устройства сигнализации 6, аккумулятора 7, и видеорегистратор 8, имеющий твердотельный накопитель 9, модуль беспроводной передачи данных 10 и соединенный с газоанализатором 1 искробезопасной электрической цепью 11.

Наличие видеорегистратора, соединенного с газоанализатором, позволяет сохранять изображение в виде видеопотока с наложенными на кадры записи значениями концентрации.

Наличие в видеорегистраторе модуля беспроводной передачи данных позволяет передавать видеопоток с наложенными на кадры записи значениями концентрации на удаленное устройство приема информации.

Выполнение корпусов видеорегистратора и газоанализатора из поликарбоната, электрических соединений искробезопасными и расположение в корпусе газоанализатора аккумулятора, который залит кремнийорганическим компаундом, позволяет обеспечить механическую прочность и безопасную эксплуатацию при работе в средах, содержащих взрывоопасные газы.

Наличие защитного элемента отключения питания датчика концентрации при превышении безопасного диапазона обеспечивает предотвращение его повреждения.

В целом, наличие указанных элементов конструкции и их взаимосвязей позволяет обеспечить функционирование системы контроля концентрации газов с видеофиксацией при использовании в опасных средах неизвестно и неочевидно из уровня техники.

Устройство работает следующим образом.

При включении системы газоанализатор 1 и видеорегистратор 8 получают электропитание от аккумулятора 7, при этом видеорегистратор 8 связан электрически с аккумулятором 7 и получает данные от газоанализатора по цифровым каналам (USB) через искробезопасную электрическую цепью 11, сохраняет на твердотельный накопитель 9 изображение в виде видеопотока с наложенными на кадры записи значениями концентрации, поступающие от газоанализатора, измеренные датчиком концентрации 2, закодированные усилительно-преобразующим устройством 4 и обработанные системой логического управления с микроконтроллером 5, причем микроконтроллер 5 имеет программное обеспечение, настроенное на контроль показателей концентрации, сравнение с пороговыми значениями и включение устройства сигнализации 6 с индикацией условий нормальной работы, например цветовой индикации мигающего свечения зеленым цветом, и двух порогов превышения концентрации, например уровень №1 (предупредительный) со звуковым сигналом и цветовой индикацией постоянного свечения желтым или оранжевым цветом и уровень № 2 (аварийный) со звуковым сигналом и постоянным свечением красным цветом. При превышении концентрации уровней №1 и №2 видеорегистратор 8, кроме того, передает видеопоток с наложенными на кадры записи значениями концентрации на удаленное устройство приема информации через модуль беспроводной передачи данных 10. При превышении концентрации безопасного диапазона для датчика 2 питание датчика отключается за счет элемента 3.

Промышленная применимость предлагаемого изобретения доказана за счет апробации на подземных выработках угольных шахт и рудников системы контроля и регистрации концентрации опасных газов в составе газоанализатора DMT-GS-Ех с видеорегистратором DMT-ЕХ.

Предлагаемое изобретение не ограничивается приведенным примером.

Таким образом, заявленное изобретение содержит новую совокупность существенных признаков и позволяет повысить информативность при контроле за концентрацией опасных газов за счет снабжения систем контроля концентрации газов устройствами видеофиксации при их использовании в опасных средах.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к системам и устройствам сигнализации и регистрации концентрации опасных газов в рудничной атмосфере. Система для контроля и регистрации концентрации опасных газов включает газоанализатор, состоящий из датчика концентрации, усилительно-преобразующего устройства, системы логического управления в виде микроконтроллера, устройства сигнализации. Дополнительно содержит видеорегистратор, электрически соединенный с газоанализатором. В корпусе газоанализатора расположен аккумулятор, датчик концентрации, защищенный элементом отключения питания датчика при превышении безопасного диапазона концентрации газа, элементы сигнализации с не менее чем двумя порогами срабатывания. Контроль концентрации опасных газов осуществляется непрерывно диффузионным методом термокаталитическим принципом измерения. При превышении концентраций, установленных в микроконтроллере пороговых значений, включается сигнализация, и значения измеренных показаний в виде кодированной информации передаются на видеорегистратор, который сохраняет изображение на твердотельном накопителе в виде видеопотока с наложенными на кадры записи значениями концентрации. Техническим результатом является повышение информативности при контроле за концентрацией опасных газов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система для контроля и регистрации концентрации опасных газов, включающая газоанализатор, состоящий из датчика концентрации, усилительно-преобразующего устройства, системы логического управления в виде микроконтроллера, устройства сигнализации, отличающаяся тем, что содержит видеорегистратор, электрически соединенный с газоанализатором, в корпусе газоанализатора расположен аккумулятор, датчик концентрации, защищенный элементом отключения питания датчика при превышении безопасного диапазона концентрации газа, элементы сигнализации с не менее чем двумя порогами срабатывания, при этом контроль концентрации опасных газов осуществляется непрерывно диффузионным методом термокаталитическим принципом измерения, и при превышении концентраций, установленных в микроконтроллере пороговых значений, включается сигнализация, и значения измеренных показаний в виде кодированной информации передаются на видеорегистратор, который сохраняет изображение на твердотельном накопителе в виде видеопотока с наложенными на кадры записи значениями концентрации.

2. Система для контроля и регистрации концентрации опасных газов по п. 1, отличающаяся тем, что видеорегистратор снабжен модулем беспроводной передачи данных, и при срабатывании сигнализации видеопоток с наложенными на кадры записи значениями концентрации передается на удаленное устройство приема информации.

3. Система для контроля и регистрации концентрации опасных газов по п. 1, отличающаяся тем, что корпусы видеорегистратора и газоанализатора выполнены из поликарбоната, аккумулятор залит кремнийорганическим компаундом, а газоанализатор и видеорегистратор соединены искробезопасной электрической цепью.