专利名称：空气污染源、火源位置快捷辨识仪的制作方法
技术领域：
该装置属于空气环境监测、防灭火、自动检测领域，涉及一种空气污染源、火源位
置快捷辨识仪。
背景技术：
当建筑物发生火灾时，获知火源发生的位置至关重要。由于火源附近烟气浓度非
常高，可以通过辨别烟气浓度的办法来迅速确定火源的位置。鉴于建筑物内任何区域都可
能是引发火灾的位置，必须开发一种对可疑火点进行迅速定位的新技术。 此外，日益增多的室内空气污染事件特别是空气传播疾病的威胁(如甲型H1N1流
感，非典病毒，禽流感等)，使得采取合理的措施来保障人员的健康以及室内居住安全就显
得尤为重要。当发生室内污染事件时，获知污染源的位置信息最为关键。同样，可以通过比
较可疑点处的污染物浓度来迅速确定污染源的位置。但非常遗憾的是，目前尚未发现可以
快速辨识空气污染源或火源位置相关技术的公开报道。 但空气污染物多点采样技术的专利文献却可以检索到。例如，张红星等人设计了一种多通量箱自动控制装置(专利号ZL200720142957. 5)，实现了多点检测，但是该装置仅对0)2进行检测。刘俊杰设计了一种空气多点采样自动循检仪(专利申请号为CN200610129635，公开号为CN1963438A)，实现了空气样品的多点采样，但是该循检仪不能对污染源的位置进行快速定位。McanDless等人研制了一种自动空气采样分析设备(专利号US 4869117-A;CA 1334054-C)，该技术可以在线自动测量空气中含有的污染物，但是无法对多个污染源可疑点进行定位。 本申请运用了逻辑学中的"二分查找"基本原理来实现污染源或火源的快速定位，即在仪器中通过构建"二叉树"形式的管网结构，并结合单片机的自动控制功能来驱动电磁阀的动作，实现管网拓扑结构的变换，并通过检测管网中气体浓度进行污染源或火源位置的快速定位。

实用新型内容该装置提供了一种空气污染源、火源位置快捷辨识仪。[0007] 本装置的技术方案如下 —种空气污染源、火源位置快捷辨识仪，主要由自控电路、电磁阀、真空泵、冲刷管路、二分管网结构和控制面板组成，电磁阀和真空泵使用胶皮软管按照"二叉树"形式的管网结构连接，整个管路由一个真空泵提供吸气动力； 该装置用胶皮软管来收集气体样品，用电磁阀来控制各个节点的启闭，电磁阀由自控电路控制；电磁阀平时处于常开状态，通电时为"闭"，断电为"开";气体样品通至外部传感器，由传感器检测烟气或污染物的浓度； 自控电路核心采用单片机，单片机的输出信号经由三极管与继电器组成的开关电路控制电磁阀，每个开关电路对应一个电磁阀；单片机由直流+5V压降的直流变压器供电，并且在变压器前设置开关，实现自动或手动的切换； 该装置的二分管网结构(5)包含一个与清洁空气相连接的冲刷管路，冲刷管路通过电磁阀与管路相连接； 控制面板实现人机交互，上面设有操作按钮，该控制面板给自控电路提供二分管网结构的操作指令，并且控制面板提供真空泵的启停指令； 该装置设置n个采集点对可疑火点或污染位置进行气体采样，每个采集点分别作
为末端子节点，按照二分管网结构连接；所述二分管网结构是先将每2个采集点分成一组，
如Ll和L2采集点汇合成Ll-2，作为子节点的父节点；同理将父节点Ll-2和L3-4汇合成
上层父节点，最后所有节点汇合成一个根部节点Ll-n，如此形成的管网结构； 在火灾发生或污染物释放以前，外部传感器监测管路Ll-n，当监测出烟气或污染
物浓度的升高超过安全值时，立即控制管路切换到相邻两个后继子节点，开始二分寻找，直
到最后检测出烟气或污染物来自哪个采集点。 该装置主要由自控电路、电磁阀、真空泵、冲刷管路、二分管网结构和控制面板组成。其中电磁阀和真空泵使用胶皮软管按照"二叉树"形式的管网结构连接，整个管路由一个真空泵提供吸气动力，由与其连接的外部传感器对采样烟气或污染气体进行浓度分析。[0016] 该装置的电磁阀由自控电路控制。自控电路核心采用单片机，单片机的输出信号控制由三极管与继电器组成的开关电路，每个开关电路对应一个电磁阀，从而实现电磁阀的启闭。电磁阀平时处于常开状态，通电时为"闭"，断电为"开"。单片机由直流+5V压降的直流变压器供电。 该装置的二分管网结构包含一个与清洁空气相连接的冲刷管路，用于输入洁净空
气来清洗各个胶皮软管中残存的污染物，保证外部传感器对气样分析的准确性。控制面板
实现人机交互，上面设有多个操作按钮，该控制面板给自控电路提供二分管网结构的操作
指令，并且提供真空泵的启停指令。上述外部传感器，可为烟感器、烟气分析仪、粒子计数
器、生物气溶胶颗粒检测设备、二氧化硫检测器、三氧化硫检测器、三氧化二硫检测器、一氧
化碳检测器、二氧化碳检测器、臭氧分析仪、氧化亚氮检测器、一氧化氮检测器、二氧化氮检
测器、甲烷检测器、甲醛检测器、含氟气体检测器或含氯气体检测器等等。 该装置设置n个采集点对可疑火点或污染位置进行气体采样，每个采集点分别作
为逻辑结构的末端子节点，按照二分管网结构连接；所述二分管网结构是先将每2个采集
点分成一组，如Ll和L2采集点汇合成Ll-2，作为子节点的父节点；同理将父节点Ll-2和
L3-4汇合成上层父节点，最后所有节点汇合成一个根部节点Ll-n，如此形成的管网结构。
在火灾发生或污染物释放以前，外部传感器监测管路Ll-n，一旦监测出烟气或污染物浓度
的升高超过安全值，立即控制管路切换到相邻两个后继子节点，分别检测各节点支路中的
浓度，判断污染物来自哪个管路分支，开始二分寻找，直到最后检测出烟气或污染物来自哪
个采集点，即可对火源或污染源进行定位。 本申请的效果和益处是该装置优化了现有的多点采样技术，巧妙运用了逻辑学中的"二分查找"基本原理，构造了气体采样管网的二叉树结构，通过外部传感器的浓度分析，赋予了装置对火源或污染源位置的识别功能。本申请结构简单，容易制造和使用，可为单个房间多个可疑点进行火灾监控或空气环境监测分析，也可用于大型工建的防火、防烟及环境保护。
图1是快捷辨识仪的原理示意图 图2是本申请的构造剖面图。 图3是本申请的自动控制部分结构示意图。 图4是本申请的控制面板示意图。
具体实施方式以下结合技术方案和附图详细叙述本申请的具体施例。 如图1所示，本申请采用二分查找的方式进行污染源、火源辨识。每个采集点分别 作为管网结构的末端子节点，先将每两个采集点分成一组，如Ll和L2采集点汇合成Ll-2， 作为子节点的父节点；同理将父节点Ll-2和L3-4汇合成上层父节点，最后所有节点汇合成 一个根部节点Ll-n，如此形成的管网结构。 如图2所示，本申请的内部管路使用胶皮软管与管路连接件，将各个采集点按照 二分管网结构5的方式，连接至真空泵3的吸气端，真空泵3的排气端与外部传感器相连。 自控电路1的主要作用是控制管路中的电磁阀2。 二分管网结构5包括一个与清洁空气相 连接的冲刷管路4，冲刷管路4亦通过电磁阀2与总管路相连接，用于输入洁净空气，清洗各 个胶皮软管中残存的污染物。 如图2所示，本申请进行污染源、火源辨识时，管路中控制每个节点的电磁阀2均 打开，以实现对根节点处气样的监测。当根节点处检测到烟气或污染物时，自控电路l控制 各个阀门按照二分查找的方式动作，开始火源或污染源排查定位。所述二分查找方式是，当 检测某一父节点时，该节点的全部后继子节点均开路，其它节点均闭路；逻辑上，若该节点 中检测到烟气或污染物，则判定在此节点的相邻后继子节点中必有烟气或污染物存在，须 继续对后继子节点按照二分方式查找其来源；若该节点中未检测到烟气或污染物，则判定 此节点的全部后继子节点中均无烟气与污染物，不必对这些节点进行进一步检测。所述检 测到烟气或污染物是指管路中其浓度超过安全值。 如图3所示，本申请的电磁阀2由自控电路1控制。自控核心采用如AT89C51型 号的单片机，单片机的输出信号控制由三极管与继电器组成的开关电路，每个开关电路对 应一个电磁阀2，从而实现单片机对管路开启的控制。所述单片机由直流+5V压降的直流变 压器供电。 如图4，本申请由控制面板6实现人机交互，以4个采集点为例。可按照外部传感 器提供的检测信号进行自动操作，或按照人工手动方式操作。当按照自动方式进行污染物 查找时，应将〃 M/A〃控制按钮指向〃 AUT0〃 (自动)，此时设备将通过自控电路l控制各 个电磁阀2的启闭，当外部传感器反馈存在污染物时，开始进行二分查找，最终确定污染物 来自〃 Ll〃至〃 L4〃的哪一支。按照手动方式设置阀门开启工况时，应将〃 M/A〃控制开 关指向〃 MUNUAL〃 (手动)，此时可以通过面板上的7个手动开关(〃 VI"至〃 V7〃 )直 接控制各个阀门。本申请的冲刷管路在自动控制方式和手动控制方式下均可实现，在手动 控制方式下，关闭〃 V7〃并打开〃 FLSH〃则可进行冲刷；在自动控制方式下，则可实现管 路的自动冲刷。另外，手动操作时，真空泵3可由按钮〃 P〃进行控制。
权利要求一种空气污染源、火源位置快捷辨识仪，主要由自控电路(1)、电磁阀(2)、真空泵(3)、冲刷管路(4)、二分管网结构(5)和控制面板(6)组成，其特征在于电磁阀(2)和真空泵(3)使用胶皮软管按照“二叉树”形式的管网结构连接，整个管路由一个真空泵(3)提供吸气动力；该空气污染源、火源位置快捷辨识仪用胶皮软管来收集气体样品，用电磁阀(2)来控制各个节点的启闭，电磁阀(2)由自控电路(1)控制；电磁阀(2)平时处于常开状态，通电时为“闭”，断电为“开”；气体样品通至外部传感器，由传感器检测烟气或污染物的浓度；自控电路(1)核心采用单片机，单片机的输出信号经由三极管与继电器组成的开关电路控制电磁阀(2)，每个开关电路对应一个电磁阀(2)；单片机由直流+5V压降的直流变压器供电，并且在变压器前设置开关，实现自动或手动的切换；该空气污染源、火源位置快捷辨识仪的二分管网结构(5)包含一个与清洁空气相连接的冲刷管路(4)，冲刷管路(4)通过电磁阀(2)与管路相连接；控制面板(6)实现人机交互，上面设有操作按钮，该控制面板(6)给自控电路(1)提供二分管网结构(5)的操作指令，并且控制面板(6)提供真空泵(3)的启停指令；该空气污染源、火源位置快捷辨识仪设置n个采集点对可疑火点或污染位置进行气体采样，每个采集点分别作为末端子节点，按照二分管网结构连接；所述二分管网结构是先将每2个采集点分成一组，作为子节点的父节点；将父节点L1-2和L3-4汇合成上层父节点，最后所有节点汇合成一个根部节点L1-n，如此形成的管网结构；在火灾发生或污染物释放以前，外部传感器监测管路L1-n，当监测出烟气或污染物浓度的升高超过安全值时，立即控制管路切换到相邻两个后继子节点，开始二分寻找，直到最后检测出烟气或污染物来自哪个采集点。
2. 根据权利要求1所述的空气污染源、火源位置快捷辨识仪，其特征在于所述外部传感器可为烟感器、烟气分析仪、粒子计数器、生物气溶胶颗粒检测设备、二氧化硫检测器、三氧化硫检测器、三氧化二硫检测器、一氧化碳检测器、二氧化碳检测器、臭氧分析仪、氧化亚氮检测器、一氧化氮检测器、二氧化氮检测器、甲烷检测器、甲醛检测器、含氟气体检测器或含氯气体检测器。
专利摘要空气污染源、火源位置快捷辨识仪，属于空气环境监测、防灭火、自动检测领域。其特征是该装置包括自控电路、电磁阀、真空泵、冲刷管路、二分管网结构和控制面板，其中二分管网结构是先在火源或污染源的可疑区域布置气样采集点，分别作为管网末端子节点，之后按照每连续两个子节点为一个集合分别连接成父节点，再对同级的父节点进行类似的组合直至最上层唯一的根节点，如此构成。工作时，根据父节点检测到的烟气或污染物浓度大小判别烟气或污染物的来源，如此自上而下排查到末端字节点。二分查找功能通过自控电路控制电磁阀实现。本申请优化了现有的多点采样技术，构建了“二叉树”形式的管路结构，可为多个可疑点进行火灾监控或环境监测分析。
文档编号G01N1/24GK201522484SQ200920305800
公开日2010年7月7日 申请日期2009年7月8日 优先权日2009年7月8日
发明者张腾飞, 房天宇, 王树刚 申请人:大连理工大学