一种智能化苯类物质警报装置

一种智能化苯类物质警报装置

技术邻域

本发明涉及智能化警报装置，具体地，涉及一种智能化苯类物质警报装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人们的生活水平日益提高，起居环境也越来越现代化， 人们对居住环境的要求也越来越高，具体表现为智能家居的普及，物联网的家用电器等的 延伸。但是随着家庭环境的深度装修，生活中的安全隐患也越来越多，如过度装修如实木地 板，墙漆的大量使用，后果是家庭环境的空气质量的下降，空气的污染物更复杂。人们逐渐 意识到监控预警和消防工作的重要性，良好的监控系统和及时的报警机制可以大大降低空 气污染给人体造成的伤害。我们知道家庭装修后苯类污染物是非常常见的，但是现在市面 上还没有一款专门的检测警报装置。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种智能化苯类物质警报装置，以解决 上述技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案得以实现：

一种智能化苯类物质警报装置，包括微处理器模块、无线WIFI模块、气敏传感器模 块、报警模块和移动终端模块；所述微处理器模块与无线WIFI模块相连接；所述气敏传感器 模块和报警模块均与微处理器模块相连接；所述无线WIFI模块和移动终端模块无线连接。

相对于现有技术，本发明的有益效果：

本发明的集成度高，体积小，成本低，本发明的无线WIFI模块是利用无线WIFI网络 来传输数据，因此传送距离远。用户可以通过移动终端实时监控家居环境中的空气质量，当 家居环境中苯类物质超标时，警报模块可以发出警报，WIFI模块也会通过无线WIFI网络传 送警报到用户的移动终端，提醒用户及时检查家居环境中的污染源，及时消除安全隐患。本 发明的智能化苯类物质警报装置可以检测甲醛、乙醛和邻苯二甲酸二丁酯类等挥发性有机 气体，灵敏度高，响应速度快，重复性好，且稳定性较好。检测甲醛、乙醛和邻苯二甲酸二丁 酯的极限浓度分别达到0.039、0.025、0.015ppm，响应频率也较好，达到250Hz/ppm的水平本 发明对智能家居的发展和应用有重要的意义，具有广阔的市场前景。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施 例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明的结构示意图。

图2为本发明的气敏传感器结构示意图。

其中，差频计-A，频数计数器-B，振荡器-C，进气孔-D，测试晶振-E1，空白晶振-E2.

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

图1是本发明的结构示意图，如图1所示，包括微处理器模块、无线WIFI模块、气敏 传感器模块、报警模块和移动终端模块；所述微处理器模块与无线WIFI模块相连接；所述气 敏传感器模块和报警模块均与微处理器模块相连接；所述无线WIFI模块和移动终端模块无 线连接。

优选地，所述报警模块包括语音播报单元和LED闪烁灯。

优选地，所述移动终端模块为手机或者平板电脑。

优选地，所述气敏传感器模块包括苯类特异性气敏传感器。

本发明的智能化苯类物质警报装置的响应频率通过以下算式计算而得：式中，ΔM表示质量该变量，f₀表示气敏传感器的基频，本实验采用的基频为10MHz；A表示气敏传感器的反应面积。

本发明的无线WIFI模块是利用无线WIFI网络来传输数据，因此传送距离远。用户 可以通过移动终端实时监控家居环境中的空气质量，当家居环境中苯类物质超标时，警报 模块可以发出警报，WIFI模块也会通过无线WIFI网络传送警报到用户的移动终端，提醒用 户及时检查家居环境中的污染源，及时消除安全隐患。

下面介绍一下本发明的实施例中所提供的一种智能化苯类物质警报装置所采用 的苯类特异性气敏传感器的结构。

气敏传感器包括气敏传感器外壳，所述气敏传感器外壳内设置有检测气室、振荡 器、频率计数器和差频计；所述检测气室上下两端分别设置有进气孔，检测气室内设置有空 白晶振和测试晶振，空白晶振和测试晶振均分别与相对应的振荡器和频率计数器电联接， 所述差频计的两端分别连接有频率计数器，所述差频计的第三端与微电脑控制器电联接； 所述检测气室上设置2～4个进气孔，同时空白晶振的数量相应地设置为1～3个，测试晶振 的数量设置为3～6个。

为了便于数据追踪和查阅数据，在微电脑控制器上还设置有微显示器和控制面 板，为了节约成本和该气敏传感器的外形更加美观，。

优选的，气敏传感器包括气敏传感器外壳，所述气敏传感器外壳内设置有检测气 室、振荡器、频率计数器和差频计；所述检测气室上下两端分别设置有进气孔，检测气室内 设置有空白晶振和测试晶振，空白晶振和测试晶振均分别与相对应的振荡器和频率计数器 电联接，所述差频计的两端分别连接有频率计数器，所述差频计的第三端与微电脑控制器 电联接；所述检测气室上设置2～3个进气孔，同时空白晶振的数量相应地设置为1～2个，测 试晶振的数量设置为3～5个。

在本实施例中，如图1所示，气敏传感器包括气敏传感器外壳，所述气敏传感器外 壳内设置有检测气室、振荡器、频率计数器和差频计；所述检测气室上下两端分别设置有进 气孔，检测气室内设置有空白晶振和测试晶振，空白晶振和测试晶振均分别与相对应的振 荡器和频率计数器电联接，所述差频计的两端分别连接有频率计数器，所述差频计的第三 端与微电脑控制器电联接；检测气室上设置有2个进气孔，1个空白晶振，1个测试晶振，其 中，测试晶振的表面涂布有气敏涂层，该气敏涂层由纳米聚苯胺-活性炭制成，由于气敏传 感器的气敏性能主要取决于其表面涂覆的气敏涂层，因此，下面给出本发明中制备纳米聚 苯胺-活性炭涂层的具体步骤，以供参考：

S1.将定量的苯胺和过硫酸铵加入到盐酸溶液中，保持苯胺单体与过硫酸铵的物 质的量之比为1:1～1.2；

S2.超声仪中振荡半个小时，静置3～5h获得纳米纤维聚苯胺；

S3.将一定比例的纳米活性炭粉末和纳米纤维聚苯胺的盐酸溶液混合(纳米活性 炭粉末：纳米纤维聚苯胺＝1:5～8)，置于超声仪中超声30min，使苯胺吸附于活性炭上；

S4.再将过硫酸铵溶于盐酸溶液中，在磁力搅拌的条件下，将过硫酸铵盐酸溶液缓 慢的滴加入吸附了聚苯胺的活性炭盐酸溶液中，控制实验温度为4～8℃，反应2～5h；

S5.为了增大所得的目标产物的表面吸附比，将上述溶液放置到非含氟烯烃气氛 中，钴-60辐照场内进行辐照聚合，辐照聚合时间为3～6h，辐照剂量为100～200Gy/min；

S6.待反应结束后真空抽滤，将反应产物用去离子水、酒精洗涤至无，于60～80 ℃真空干燥，即得到纳米聚苯胺-活性炭，使该气敏材料的多孔结构孔径扩大，比表面积增 大。

本发明的表面涂覆的气敏涂层，上涂有气体敏感膜，当被测气体分子吸附在气体 敏感膜上时，薄膜的质量增加，导致石英晶振的谐振频率降低。具有极高的灵敏度，检测下 限可以达到气体浓度的ppm甚至ppb级。气敏传感器具有结构简单、成本低廉、灵敏度高、稳 定性好等优点，后前已经成为气敏传感器研究的一个热点。

实验例

对采用纳米聚苯胺-活性炭作为气敏材料涂层的气敏传感器对甲醛、乙醛和邻苯 二甲酸二丁酯四种气体进行测试，评价该气敏传感器对不同气体的响应速度和极限浓度， 进而评价本发明的实施例提供的一种智能化苯类物质警报装置的检测域的大小。该智能化 苯类物质警报装置的数据和采用HPLC法检测数据的比较如下表1所示：

表1 智能化苯类物质警报装置的数据和HPLC法检测数据的比较

极限浓度(ppm) 响应频率(Hz/ppm) HPLC(ppm)

甲醛 0.039 254 0.045

乙醛 0.025 238 0.035

邻苯二甲酸二丁酯 0.015 265 0.020

上述智能化苯类物质警报装置的数据表明，上述智能化苯类物质警报装置可以检 测甲醛、乙醛和邻苯二甲酸二丁酯类等挥发性有机气体，灵敏度高，响应速度快，重复性好， 且稳定性较好。检测甲醛、乙醛和邻苯二甲酸二丁酯的极限浓度分别达到0.039、0.025、 0.015ppm，响应频率也较好，达到250Hz/ppm的水平，在监测甲醛、乙醛和邻苯二甲酸二丁酯 的极限返回浓度超过HPLC的检出极限浓度。与现有的消防用智能化苯类物质警报装置相 比，其外形和体积都更轻量，且返回数据的时间和准确率都大为提升，可以作为家居消防智 能化苯类物质警报装置的使用。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保 护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本邻域的普通技术人员应 当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实 质和范围。