專(zhuān)利名稱(chēng)：一種焊接現(xiàn)場(chǎng)全方位有害氣體檢測(cè)報(bào)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及焊接現(xiàn)場(chǎng)全方位有害氣體檢測(cè)與報(bào)警方法。
背景技術(shù)：
在焊接生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體，尤其在大規(guī)模機(jī)械加工場(chǎng)合如造船、鍋爐、汽車(chē)等加工車(chē)間。這些有害氣體包括CO、C02、03、N02、HF等，會(huì)使人產(chǎn)生如胸悶、肺氣腫、哮喘和中樞神經(jīng)紊亂等病理反應(yīng)，嚴(yán)重影響施工人員的健康。但由于工作場(chǎng)域大、焊接量大、氣流復(fù)雜，難以對(duì)整個(gè)焊接車(chē)間的有害氣體的濃度狀態(tài)做出安全的評(píng)估。當(dāng)前針對(duì)焊接現(xiàn)場(chǎng)有害氣體處理的方法主要側(cè)重于抽吸與排放，如專(zhuān)利(200910043693. I)、專(zhuān)利(201010505553. 4)、專(zhuān)利(CN2170120)、專(zhuān)利(CN2759599)均提出 了如何抽吸或排放有害煙氣，但沒(méi)有對(duì)焊接現(xiàn)場(chǎng)有害氣體的濃度狀態(tài)進(jìn)行整體評(píng)估和報(bào)警；為了能夠獲得具體點(diǎn)位置的氣體濃度信息，專(zhuān)利(CN2884363)采用了便攜式氣體檢測(cè)報(bào)警儀，可讀取所處位置的濃度信息，但各孤立節(jié)點(diǎn)之間不能交流信息；在通常安裝氣體探測(cè)器時(shí)，氣體傳感器的位置也往往是固定的，沒(méi)有提出對(duì)整個(gè)車(chē)間焊エ所處位置的氣體濃度檢測(cè)方法，所以不能對(duì)整個(gè)焊接生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)氣體的濃度狀態(tài)做出安全評(píng)估或詳細(xì)有效的報(bào)警方法。因此針對(duì)焊接現(xiàn)場(chǎng)的焊エ操作位置移動(dòng)、氣流復(fù)雜的特點(diǎn)，尋求新的、可靠的有害氣體檢測(cè)和報(bào)警方法，對(duì)提高焊接煙塵處理的效率、凈化焊接操作環(huán)境有著重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)上述現(xiàn)有存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的是提供了ー種焊接現(xiàn)場(chǎng)全方位有害氣體檢測(cè)報(bào)警裝置，它以提供靈活可靠全方位、成本低廉的焊接現(xiàn)場(chǎng)氣體濃度的檢測(cè)與報(bào)警方法為目的，從而改善焊接工作環(huán)境、保護(hù)焊接操作人員的健康。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種焊接現(xiàn)場(chǎng)全方位有害氣體檢測(cè)報(bào)警裝置，包括固定式探測(cè)器陣列、流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)和控制及報(bào)警器，其中所述固定式探測(cè)器陣列，包括多個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)，并固定設(shè)在焊接現(xiàn)場(chǎng)的上空，用于檢測(cè)焊接現(xiàn)場(chǎng)高空的有害氣體濃度；所述流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)，包括多個(gè)能無(wú)線發(fā)送信息的探測(cè)節(jié)點(diǎn)，該探測(cè)節(jié)點(diǎn)由操作人員隨身攜帯或設(shè)于焊接面罩上，用于檢測(cè)操作人員所處位置的有害氣體濃度；所述無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)，包括多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)，并與固定式探測(cè)器陣列的探測(cè)節(jié)點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)，用于接收固定式探測(cè)器列陣和流動(dòng)時(shí)無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的有害氣體濃度的信息，并對(duì)操作人員所處位置進(jìn)行定位；所述控制及報(bào)警器，與固定式探測(cè)器陣列和無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)連接，井根據(jù)無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的信息控進(jìn)行制并報(bào)警。進(jìn)ー步的，所述無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)的各采集節(jié)點(diǎn)包括無(wú)線通訊模塊、三維角度傳感器、無(wú)線電測(cè)向模塊和測(cè)向模塊驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述無(wú)線通訊模塊，用于接收流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中各探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的有害氣體濃度信息；所述三維角度傳感器，與無(wú)線電測(cè)向模塊固定，并對(duì)流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中探測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位；所述無(wú)線電測(cè)向模塊，用于測(cè)定與其通訊的流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中探測(cè)節(jié)點(diǎn)的位置；所述測(cè)向模塊驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)無(wú)線電測(cè)向模塊，使其能迅速對(duì)準(zhǔn)與之通訊的流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)的探測(cè)節(jié)點(diǎn)。進(jìn)ー步，所述無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)對(duì)操作人員所處位置的定位方法如下建立坐標(biāo)系，通過(guò)3個(gè)采集節(jié)點(diǎn)對(duì)流動(dòng)式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中探測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，該3個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)已知，分別為O1 (X1, Y1, Z1)、02 (x2, j2, z2)、03(x3, y3, z3),同時(shí)設(shè)所述探測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為(\，3個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的無(wú)線電測(cè)向模塊對(duì)準(zhǔn)該流動(dòng)式探測(cè)節(jié)點(diǎn)后，通過(guò)三維角度傳感器獲得相應(yīng)采集節(jié)點(diǎn)與該探測(cè)節(jié)點(diǎn)的在坐標(biāo)系中的三維角度；@0U為線段O1Ol上一點(diǎn)，(\2為線段02(\上一點(diǎn)，Ou為線段03(\上一點(diǎn)，當(dāng)這三點(diǎn)在ー個(gè)水平面上吋，z坐標(biāo)值相等，設(shè)這三點(diǎn)坐標(biāo)分別為(x0l，y0l, z0)、(xo2, jo2, z0)、(xo3, yo3, z0)，計(jì)算線段 OliOl2> 0L20L3> OliOl3 的長(zhǎng)度，求取這三個(gè)線段長(zhǎng)度平方之和，如式(I)所示
(X01-X02) 2+ (x02_x03)2+ (xOI-xOs)2+ (y0i_y02)2+2+ (Yoi-Yos)2⑴式(I)中，Xtjl=X1-(ZrZ0)cos a I/cos Y 1，Yol=Y1- (Z1-Z0) cos β I/cos γ I;xo2=x2- (Z2-Z0) cos α 2/cos γ 2，yo2=y2- (z2~z0) cos β 2/cos Y 2;Xo3=X3- (z3-z。)cos a 3/cos Y 3，yo3=y3- (z3-z0) cos β 3/cos Y 3;上式中，坐標(biāo)(X1,Y1, Z1)、(x2, j2, z2)、(x3, y3, z3)、三維角度(a 1，β 1，γ I)、(a 2，β 2, Y 2)>( a 3, β 3，Y 3)均為已知,只剩下ζ。一個(gè)自變量,則就變成對(duì)式(I)求ー維極小值問(wèn)題，當(dāng)求得使上式的值最小的三個(gè)坐標(biāo)后，則這三個(gè)坐標(biāo)的重心即為點(diǎn)的位置，其坐標(biāo)值為( (xo1+xo2+xo3)/3, (yol+yo2+yo3)/3, ζ。)(2)。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)解決了焊接生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)立體空間各點(diǎn)處的有毒氣體濃度檢測(cè)、整體車(chē)間安全評(píng)估、報(bào)警問(wèn)題；采用流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)能夠快捷地獲得整個(gè)焊接車(chē)間各焊接操作人員位置的氣體濃度信息；采用固定和流動(dòng)同時(shí)檢測(cè)的途徑，可以獲得焊接車(chē)間全方位的有害氣體濃度分布情況，為氣體安全評(píng)估和報(bào)警提供了可靠信息；依據(jù)相關(guān)準(zhǔn)則對(duì)焊接車(chē)間氣體安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估、報(bào)警，使其余焊接煙氣處理系統(tǒng)可以根據(jù)這些信息進(jìn)行相關(guān)動(dòng)作，進(jìn)ー步提升了焊接煙氣處理的效率和可靠性。


圖I為本發(fā)明所述有害氣體濃度檢測(cè)報(bào)警裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明所述固定式探測(cè)器陣列與無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的位置示意圖；圖3為本發(fā)明所述無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)中采集節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明所述無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)中采集節(jié)點(diǎn)與流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器中探測(cè)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置示意圖；圖5為本發(fā)明所述流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器中探測(cè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)中采集節(jié)點(diǎn)的三維角度示意圖； 圖6為本發(fā)明所述流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)工作流程示意圖；圖7為本發(fā)明所述無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)工作流程。
其中，固定式探測(cè)器陣列I、流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)2、無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3、控制及報(bào)警器4、探測(cè)節(jié)點(diǎn)5、采集節(jié)點(diǎn)3-1、第一采集節(jié)點(diǎn)3-1-1、第二采集節(jié)點(diǎn)3-1-2、第三采集節(jié)點(diǎn)3-1-3。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)ー步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所 附權(quán)利要求所限定的范圍。①本發(fā)明采用的總體方案采用固定和流動(dòng)檢測(cè)相結(jié)合的途徑，即在車(chē)間的中、高位置安裝固定探測(cè)器陣列，在焊接操作人員身上或焊接面具上安裝流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器并形成無(wú)線測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)這些固定探測(cè)器陣列和無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)，獲取焊接現(xiàn)場(chǎng)的立體空間中多點(diǎn)濃度信息；在這些立體空間的多點(diǎn)濃度信息基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)焊接車(chē)間內(nèi)的有害氣體濃度狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果發(fā)出四種等級(jí)不同的報(bào)警信號(hào)。②有害氣體濃度檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖I所示，有害氣體濃度檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成固定式探測(cè)器陣列I、流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)2、無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3、控制及報(bào)警器4。固定式探測(cè)器陣列I用于檢測(cè)車(chē)間中或高位置處的有害氣體濃度，陣列中各探測(cè)節(jié)點(diǎn)5位置固定；在焊接車(chē)間中、高位置(4-8m范圍)選取一系列點(diǎn)，用于安裝探測(cè)器，這些探測(cè)器形成固定式探測(cè)器陣列1，各節(jié)點(diǎn)均掛接于現(xiàn)場(chǎng)總線上，因此各節(jié)點(diǎn)所測(cè)的濃度數(shù)據(jù)可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)往控制及報(bào)警裝置。上述固定式探測(cè)器陣列I中各節(jié)點(diǎn)可采用帶有485通訊接ロ協(xié)議的AM-CO—氧化碳探測(cè)器和RBT6000型C02探測(cè)器，為公開(kāi)技術(shù)；485總線為公開(kāi)的現(xiàn)場(chǎng)總線技木。流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)用于檢測(cè)焊接操作人員所處位置的有害氣體濃度，流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中的各探測(cè)節(jié)點(diǎn)5由焊接操作人員隨身攜帯或安裝于焊接面罩上，這樣可以實(shí)時(shí)反映操作人員所處位置的有害氣體濃度。無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3用于接受流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的信息，包括兩種信息焊接操作人員位置信息和各流動(dòng)節(jié)點(diǎn)的有害氣體濃度信息。如圖2所示，固定式探測(cè)器陣列I中各節(jié)點(diǎn)和無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3中各節(jié)點(diǎn)的安裝位置一一對(duì)應(yīng)，固定式探測(cè)器陣列I中各節(jié)點(diǎn)和無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3中各節(jié)點(diǎn)均掛接于現(xiàn)場(chǎng)總線上，所采集的固定點(diǎn)濃度信息、流動(dòng)點(diǎn)位置和氣體濃度信息通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線，被傳輸至控制及報(bào)警器4。③焊接區(qū)域固定式探測(cè)器陣列I與流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)信息獲取方法如圖4、圖6所示，流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)處于無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3各節(jié)點(diǎn)的下方，當(dāng)無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到新的位置或系統(tǒng)剛開(kāi)機(jī)時(shí)，無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)必須向外發(fā)送自己的地址信號(hào)，無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3中接收到該信息的節(jié)點(diǎn)并給予回應(yīng)，確認(rèn)節(jié)點(diǎn)地址；然后無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3中參與通訊的節(jié)點(diǎn)，利用各流動(dòng)探測(cè)器的地址，采用逐一輪詢(xún)的方式獲取各流動(dòng)點(diǎn)氣體濃度數(shù)據(jù)。如圖3、圖7所示，無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3中各節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)部分組成■ 無(wú)線通訊模塊、三維角度傳感器、無(wú)線電測(cè)向模塊、測(cè)向模塊驅(qū)動(dòng)裝置、微處理器、通訊接ロ ；無(wú)線通訊模塊用于接收流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)發(fā)出的濃度信息，三維角度傳感器與無(wú)線電測(cè)向模塊固定在一起，無(wú)線電測(cè)向模塊用于測(cè)定與之通訊的流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的位置，測(cè)向模塊驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)無(wú)線電測(cè)向模塊，使之能夠迅速對(duì)準(zhǔn)與之通訊的節(jié)點(diǎn)，從而通過(guò)三維角度傳感器確定流動(dòng)探測(cè)器節(jié)點(diǎn)的位置。無(wú)線通訊模塊可采用短距離RF射頻無(wú)線收發(fā)模塊，為公開(kāi)技術(shù)；三維角度傳感器可采用L3G4200D型三軸數(shù)字陀螺儀模塊，為公開(kāi)技術(shù)；無(wú)線電測(cè)向模塊可采用PJ-2D型無(wú)線電測(cè)向機(jī)，為公開(kāi)技術(shù)；測(cè)向模塊驅(qū)動(dòng)裝置可采用三維電動(dòng)云臺(tái)(355度旋轉(zhuǎn)，垂直90度)，為公開(kāi)技術(shù)；微處理器的核心硬件部分可采用TMS320LF2812型DSP或PIC16F877A型單片機(jī) 等，為公開(kāi)技術(shù)；通訊接ロ可由MAX485芯片的標(biāo)準(zhǔn)電路組成，為公開(kāi)技術(shù)。④流動(dòng)探測(cè)器節(jié)點(diǎn)的位置確定方法通過(guò)多個(gè)(至少3個(gè))無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3節(jié)點(diǎn)的三維角度傳感器確定流動(dòng)探測(cè)器節(jié)點(diǎn)位置的原理如下(以3個(gè)節(jié)點(diǎn)為例)如圖4、圖5所示，設(shè)絕對(duì)坐標(biāo)系XYZ，坐標(biāo)系原點(diǎn)為O ;01、02、03分別為絕對(duì)坐標(biāo)系XYZ平移至無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3中的第一采集節(jié)點(diǎn)(3-1-1)、第二采集節(jié)點(diǎn)(3-1-2)、第三采集節(jié)點(diǎn)(3-1-3)形成的相對(duì)坐標(biāo)；測(cè)向模塊驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)準(zhǔn)與之通訊的流動(dòng)式探測(cè)器后，設(shè)某流動(dòng)式探測(cè)器中心的坐標(biāo)為，則通過(guò)三維角度傳感器測(cè)出線段O1Ol在坐標(biāo)系(Xl-Yl-Zl)中三維角度為(α I, β I, Y I);與此類(lèi)似，可以獲得線段02(\在相對(duì)坐標(biāo)系(Χ2-Υ2-Ζ2)的三維角度為(α 2，β 2，Y 2)，線段03(\在相對(duì)坐標(biāo)系(Χ3-Υ3-Ζ3)中的三維角度(α 3，β 3，Y 3)。由于無(wú)線電測(cè)向模塊中各節(jié)點(diǎn)的中心在絕對(duì)坐標(biāo)系中的位置為已知，即01、02、03點(diǎn)在絕對(duì)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(X1, Yi, Z1)、(x2, Y2, Z2)、(x3, y3, z3)為已知,設(shè)Oli為線段O1Ol上一點(diǎn)，(\2為線段02(\上一點(diǎn)，Ou為線段03(\上一點(diǎn)，當(dāng)這三點(diǎn)在ー個(gè)水平面上吋，ζ坐標(biāo)值相等，設(shè)這三點(diǎn)坐標(biāo)分別為(x0l，y0l, ζ0)、(χο2, γο2, z0)、(xo3, yo3, z0)，計(jì)算線段 OliOl2、Ol2Ol3、OliOl3的長(zhǎng)度，求取這三個(gè)線段長(zhǎng)度平方之和，如式(I)所示(X01-X02) 2+ (X02_X03) 2+ (xOI-xOs) 2+ (y0l_y02) 2+2+ (Yol-Yos) 2⑴式(I)中，X01=X1-(Z1-Z0)cos α I/cos Y I, Y01=Y1- (Z1-Z0) cos β I/cos y I;Xo2=X2- (z2-z。)cos a 2/cos y 2, yo2=y2- (z2_z。)cos β 2/cos y 2;Xo3=X3- (z3-z。) cos a 3/cos y 3, yo3=y3- (z3_z。) cos β 3/cos y 3;由上文可知，坐標(biāo)(X1,Y1, Z1)、(x2, y2, z2)、(x3, y3, z3)、三維角度(a I, β I, y I)、(a 2，β 2, Y 2)>( a 3, β 3，Y 3)均為已知,只剩下z。一個(gè)自變量,則就變成對(duì)式(I)求ー維極小值問(wèn)題，可用爬山法、順序搜索法解決。當(dāng)求得使上式的值最小的三個(gè)坐標(biāo)后，則這三個(gè)坐標(biāo)的重心即為點(diǎn)的位置,其坐標(biāo)值為( (χο1+χο2+χο3)/3, (Υοι+Υο2+Υο3)/3, ζ0)(2)。獲取各節(jié)點(diǎn)氣體濃度信息方法請(qǐng)結(jié)合圖4，當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作后，無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3的各節(jié)點(diǎn)接受其下方的流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)2各節(jié)點(diǎn)發(fā)出的濃度信息；由于焊接操作人員是移動(dòng)的，具有不同的數(shù)字地址編號(hào)的流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)安裝于焊接面罩上或由焊接操作人員隨身攜帯，這樣可實(shí)時(shí)反映操作人員所處位置有害氣體濃度狀態(tài)；為了防止信息擁堵，限制流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)2各節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳輸距離(小于15m)，使無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3的各節(jié)點(diǎn)在単位時(shí)間內(nèi)接收到的流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量有限。請(qǐng)結(jié)合圖6，當(dāng)流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)開(kāi)始工作后，工作流程如下Stepl :首先自動(dòng)上報(bào)自身的地址，直至無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中有節(jié)點(diǎn)回應(yīng)；Step2 :等待無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中參與通訊的節(jié)點(diǎn)發(fā)出輪詢(xún)指令；Step3 :如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到輪詢(xún)指令，返回Stepl ；Step4:如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收到了輪詢(xún)指令，則發(fā)送本流動(dòng)探測(cè)器所處位置氣體濃度，返回Step2。流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)一直處于上述循環(huán)工作的流程中，直至斷電結(jié)束?！ふ?qǐng)結(jié)合圖7，無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3的各節(jié)點(diǎn)的工作流程如下Stepl :首先等待是否有流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上報(bào)地址，如果有，記錄相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的地址并作出回應(yīng)；St印2 :經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)后，繼續(xù)判斷是否有新的地址上報(bào)，如果有新的地址上報(bào)，則返回到Stepl，如果沒(méi)有，轉(zhuǎn)到下一歩；St印3 :根據(jù)已經(jīng)記錄的地址，發(fā)出輪詢(xún)指令，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有回應(yīng)，則返回Stepl，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有回應(yīng)則轉(zhuǎn)入下ー步；St印4 :繼續(xù)向該地址發(fā)出輪詢(xún)指令，與該地址的流動(dòng)探測(cè)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，同時(shí)接受相應(yīng)地址的濃度信息，為測(cè)向模塊工作提供信號(hào)源；St印5 :判斷測(cè)向工作是否結(jié)束，如果沒(méi)有結(jié)束，返回Step4，如果已經(jīng)結(jié)束，轉(zhuǎn)到下一歩；St印6:通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)送相應(yīng)地址濃度信息和三維角度傳感器輸出的空間角度信息，返回Step3。無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)33的各節(jié)點(diǎn)一直處于上述循環(huán)工作的流程中，直至斷電結(jié)束?？刂萍皥?bào)警裝置4接收到各流動(dòng)探測(cè)點(diǎn)的濃度和相對(duì)于三個(gè)(或三個(gè)以上)無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)3節(jié)點(diǎn)的三維角度后，根據(jù)公式(I)、公式(2)可計(jì)算出該流動(dòng)探測(cè)器的位置，從而獲得焊接現(xiàn)場(chǎng)全方位的氣體濃度分布狀況。⑤有害氣體濃度狀態(tài)評(píng)估與報(bào)警當(dāng)獲取了焊接現(xiàn)場(chǎng)空間多點(diǎn)的有害氣體濃度信息后，就需要對(duì)這些信息進(jìn)行處理，做出相應(yīng)的判斷，系統(tǒng)會(huì)按照以下方法進(jìn)行分析評(píng)估和報(bào)警。按照歐盟對(duì)職業(yè)性接觸有害物質(zhì)的限定值(參見(jiàn)文獻(xiàn)Dipl. -Ing, V. -E, Spiegel-Ciobanu.在焊接及相關(guān)エ藝過(guò)程中的有害物質(zhì)(一)·焊接技術(shù).第31卷第2期2002年4月)，C02、CO氣體在空氣中的濃度限定值分別為30mL/m3、5000mL/m3，控制及報(bào)警裝置(4)接收到各固定點(diǎn)濃度和流動(dòng)點(diǎn)濃度和位置信號(hào)時(shí)，做出以下報(bào)警形式當(dāng)60%或以上數(shù)目的探測(cè)器的濃度達(dá)到限制濃度的60%吋，發(fā)出藍(lán)色預(yù)警信號(hào)，提醒現(xiàn)場(chǎng)操作人員有害氣體濃度正在積聚；當(dāng)60%或以上數(shù)目的探測(cè)器的濃度達(dá)到限制濃度的80%吋，發(fā)出黃色預(yù)警信號(hào)，提醒現(xiàn)場(chǎng)操作人員有害氣體濃度已經(jīng)接近限制值，需要加強(qiáng)通風(fēng)措施；當(dāng)60%或以上數(shù)目的探測(cè)器的濃度達(dá)到限制濃度的100%時(shí)，發(fā)出橙色報(bào)警信號(hào)，提醒現(xiàn)場(chǎng)操作人員有害氣體濃度已經(jīng)達(dá)到限制值，需要立即強(qiáng)制通風(fēng)措施或疏散；當(dāng)60%或以上數(shù)目的探測(cè)器的濃度達(dá)到限制濃度的120%及以上時(shí)，發(fā)出紅色報(bào)警 信號(hào)，提醒現(xiàn)場(chǎng)操作人員有害氣體濃度已經(jīng)超過(guò)限制值，需要立即強(qiáng)制通風(fēng)或疏散。
權(quán)利要求
1.一種焊接現(xiàn)場(chǎng)全方位有害氣體檢測(cè)報(bào)警裝置，其特征在于包括固定式探測(cè)器陣列、流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)和控制及報(bào)警器，其中 所述固定式探測(cè)器陣列，包括多個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)，并固定設(shè)在焊接現(xiàn)場(chǎng)的上空，用于檢測(cè)焊接現(xiàn)場(chǎng)高空的有害氣體濃度； 所述流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)，包括多個(gè)能無(wú)線發(fā)送信息的探測(cè)節(jié)點(diǎn)，該探測(cè)節(jié)點(diǎn)由操作人員隨身攜帶或設(shè)于焊接面罩上，用于檢測(cè)操作人員所處位置的有害氣體濃度； 所述無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)，包括多個(gè)采集節(jié)點(diǎn)，并與固定式探測(cè)器陣列的探測(cè)節(jié)點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)，用于接收固定式探測(cè)器列陣和流動(dòng)時(shí)無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的有害氣體濃度的信息，并對(duì)操作人員所處位置進(jìn)行定位； 所述控制及報(bào)警器，與固定式探測(cè)器陣列和無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)連接，并根據(jù)無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的信息控進(jìn)行制并報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述焊接現(xiàn)場(chǎng)全方位有害氣體檢測(cè)報(bào)警裝置，其特征在于所述無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)的各采集節(jié)點(diǎn)包括無(wú)線通訊模塊、三維角度傳感器、無(wú)線電測(cè)向模塊和測(cè)向模塊驅(qū)動(dòng)裝置，其中 所述無(wú)線通訊模塊，用于接收流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中各探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的有害氣體濃度 目息; 所述三維角度傳感器，與無(wú)線電測(cè)向模塊固定，并對(duì)流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中探測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位； 所述無(wú)線電測(cè)向模塊，用于測(cè)定與其通訊的流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)中探測(cè)節(jié)點(diǎn)的位置； 所述測(cè)向模塊驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)無(wú)線電測(cè)向模塊，使其能迅速對(duì)準(zhǔn)與之通訊的流動(dòng)式探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)的探測(cè)節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述焊接現(xiàn)場(chǎng)全方位有害氣體檢測(cè)報(bào)警裝置，其特征在于所述無(wú)線信息采集網(wǎng)絡(luò)對(duì)操作人員所處位置的定位方法如下 建立坐標(biāo)系，通過(guò)3個(gè)采集節(jié)點(diǎn)對(duì)流動(dòng)式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中探測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，該3個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)已知，分別為O1 (X1, Y1, Z1)、02 (x2, y2, z2)、03(x3, y3, z3),同時(shí)設(shè)所述探測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為(\，3個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的無(wú)線電測(cè)向模塊對(duì)準(zhǔn)該流動(dòng)式探測(cè)節(jié)點(diǎn)后，通過(guò)三維角度傳感器獲得相應(yīng)采集節(jié)點(diǎn)與該探測(cè)節(jié)點(diǎn)的在坐標(biāo)系中的三維角度；設(shè)Oli為線段0從上一點(diǎn)，(\2為線段02(\上一點(diǎn)，Ou為線段03(\上一點(diǎn)，當(dāng)這三點(diǎn)在一個(gè)水平面上時(shí)，z坐標(biāo)值相等，設(shè)這三點(diǎn)坐標(biāo)分別為(Xtjl, y0l, z0)、(xo2, jo2, z0)、(xo3, yo3, z0)，計(jì)算線段 0u0l2、Ol2Ol3> OliOl3 的長(zhǎng)度，求取這三個(gè)線段長(zhǎng)度平方之和，如式(I)所示(Χο1~Χο2) 2+ (Χ02_Χ03) 2+ (Χο1_Χο3) 2+ (Υ0 102) 2+ (Yο2~Υ2+ (Υο1_Υο3) 2⑴式⑴中，X01=X1-(Z1-Z0) cos α I/cos y I, Y01=Y1- (Z1-Z0) cos β I/cos y I;Xo2=X2- (Z2-Z0) cos a 2/cos y 2, yo2=y2- (z2-z0) cos β 2/cos y 2;Xo3=X3- (Z3-Z0) cos a 3/cos y 3, yo3=y3- (z3_z0) cos β 3/cos y 3; 上式中，坐標(biāo)(X1, Y1, Z1)、(x2, y2, z2)、(x3, y3, z3)、三維角度(a 1，β 1，γ I)、(a 2，β 2, Y 2)>( a 3, β 3，Y 3)均為已知,只剩下ζ。一個(gè)自變量,則就變成對(duì)式(I)求一維極小值問(wèn)題，當(dāng)求得使上式的值最小的三個(gè)坐標(biāo)后，則這三個(gè)坐標(biāo)的重心即為點(diǎn)的位置，其坐標(biāo)值為 ((xo1+xo2+xo3) /3, (y0l+y02+y03)/3，Z0)(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種焊接現(xiàn)場(chǎng)全方位有害氣體檢測(cè)報(bào)警裝置，在車(chē)間的中、高位置安裝固定探測(cè)器陣列，在焊接操作人員身上或焊接面具上安裝流動(dòng)式無(wú)線探測(cè)器并形成無(wú)線測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)這些固定探測(cè)器陣列和無(wú)線探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)，獲取焊接現(xiàn)場(chǎng)的立體空間中多點(diǎn)濃度信息；在這些立體空間的多點(diǎn)濃度信息基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)焊接車(chē)間內(nèi)的有害氣體濃度狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果發(fā)出四種等級(jí)不同的報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)解決了焊接生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)立體空間各點(diǎn)處的有毒氣體濃度檢測(cè)、整體車(chē)間安全評(píng)估、報(bào)警問(wèn)題；采用固定和流動(dòng)同時(shí)檢測(cè)的途徑，可以獲得焊接車(chē)間全方位的有害氣體濃度分布情況，為氣體安全評(píng)估和報(bào)警提供了可靠信息。
文檔編號(hào)G08B21/12GK102855737SQ20121032874
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者陳書(shū)錦, 戚順順, 盧阿麗, 朱文琪 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)