王玥晗

摘 要：本文設(shè)計(jì)了一種操場有害氣體檢測裝置。該裝置主要由兩套檢測裝置、處理系統(tǒng)、報(bào)警裝置、支架等部分組成。兩套檢測裝置內(nèi)含有傳感器，通過傳感器采集的信息，從而對操場有害氣體進(jìn)行檢測。通過與其他技術(shù)比較，該裝置針對性強(qiáng)，是一種高效檢測裝置。

關(guān)鍵詞：有害氣體；檢測裝置；操場

Abstract： Designing a gas detector of detecting harmful gas automatically. This detector is composed of two kinds of detectors. disposal system.warning device and holder. The two kinds of detectors have some sensors. It can detect harmful gas by the sensor. Compared with other techniques. this detector is a specialized and effcient device.

Keywords： harmful gas； checkout equipment； playground

中圖分類號：TP206 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.工作原理

有害氣體檢測裝置的整體圖如圖1所示。

具體工作原理為：各類氣體傳感器位于第一檢測裝置1和第二裝置檢測該裝置5之中。傳感器檢測到的數(shù)據(jù)通過氣體信號放大器6傳送回電路板7，電路板7中裝有89C52單片機(jī)，根據(jù)分析處理信息作出反應(yīng)，進(jìn)而控制警示燈13和揚(yáng)聲器10完成報(bào)警工作。

2.重要部件的結(jié)構(gòu)

2.1 傳感器原理

如圖2所示，傳感器的原理為恒電位電解法，有3個(gè)電極處于酸性電解液中，分別是工作電極、計(jì)數(shù)電極、參考電極。其中工作電極為一塊具有催化功能的金屬，覆蓋在具有通氣、憎水性的膜上。氣體經(jīng)過擴(kuò)散，經(jīng)過多孔的膜在其上面進(jìn)行氧化或者還原，進(jìn)而產(chǎn)生電子進(jìn)入工作電極。以一氧化碳為例，其反應(yīng)為：

O+H2O=O2+2H++2e+

由反應(yīng)可知一氧化碳的濃度增大其產(chǎn)生的電子也會增多，從而在電路中產(chǎn)生電流也會增大，通過放大電路的放大作用，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為信號傳出。

2.2 處理器工作原理

如圖3所示，該系統(tǒng)以89C52單片機(jī)為核心。當(dāng)有毒氣體產(chǎn)生時(shí)，傳感器會探測有毒氣體，隨著其濃度增加會產(chǎn)生，傳感器中產(chǎn)生的電子會不斷增多，通過電極得以收集。隨后經(jīng)過信號放大電路，把收集到的信號進(jìn)行放大，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。若有異常，單片機(jī)會控制報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，攝像頭產(chǎn)生的信息會經(jīng)單片機(jī)存入存儲模塊。

2.3 其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

如圖1所示，該裝置的其他結(jié)構(gòu)特征如下：

圓柱形外殼101和球形外殼501的外表面均設(shè)有防水涂層9，主要用于防止雨水侵蝕。該檢測裝置圓柱形外殼101的外表面頂端安裝有揚(yáng)聲器10，起到提醒的作用。該檢測裝置的采用支架材料為Q235。連接架2的下部設(shè)計(jì)有第一防護(hù)蓋12，防止第一檢測裝置1直接接觸雨雪或被撞擊。球形外殼501的頂端卡接有第二防護(hù)蓋14，防止第二檢測裝置5直接接觸雨雪或被撞擊。第一載物板3的上表面中部安裝有攝像頭15，該攝像頭用于監(jiān)控機(jī)器安。第一載物板3的側(cè)壁均設(shè)有防護(hù)網(wǎng)16，用于保護(hù)攝像頭15。

4.創(chuàng)新點(diǎn)

該裝置設(shè)計(jì)與制造有很多創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）該檢測裝置通過裝有兩套檢測裝置，可以檢測多種有害氣體，檢測范圍廣。

（2）使用微型處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理，算法更加合理，處理結(jié)果精準(zhǔn)。

（3）該檢測裝置配套有警示燈，揚(yáng)聲器，能及時(shí)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)快速處理。

（4）該檢測裝置配套有攝像頭、防護(hù)網(wǎng)蓋等裝置，有效地保障了裝置的安全和壽命。

（5）該檢測裝置結(jié)構(gòu)精巧，裝置穩(wěn)定性高，針對性強(qiáng)，適用于大面積推廣。

結(jié)論

本裝置正處于開發(fā)和試驗(yàn)階段，面對有毒氣體的檢測問題，提出了一種針對操場的有毒氣體檢測的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)在以下方面取得了研究成果：

①通過對處理系統(tǒng)的分析，得到了處理控制的框圖，使得處理器可以處理各種有毒氣體數(shù)據(jù)。

②對傳感器原理實(shí)行了分析研究，論證了其可行性。

③通過對該檢測裝置的設(shè)計(jì)分析完全可以滿足學(xué)校有毒氣體檢測的需求。

該裝置是一種針對性強(qiáng)、簡單高效的裝置。

參考文獻(xiàn)

[1]龔雪飛，劉萍，簡家文.基于PSO算法集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多元有害氣體檢測系統(tǒng)[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2015（6）：938-942.

[2]龔雪飛，徐景，孫壽通，等.PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在多元有害氣體檢測中的應(yīng)用[J].傳感器與微系統(tǒng)，2015（2）：154-156+160.

[3]柳潤琴.基于氣體傳感器陣列的有害氣體檢測系統(tǒng)的研究[D].寧波大學(xué)，2014.

[4]王煥強(qiáng)，朱秋鴻，余晨.工作場所有毒有害氣體檢測報(bào)警的法規(guī)和技術(shù)要求[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2010（2）：121-129+177.

[5]徐定鈞.基于金屬氧化物氣體傳感器的車內(nèi)有害氣體檢測研究[D].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009.