阅读说明：本技术 智能磷化氢发生器系统 (Intelligent phosphine generator system ) 是由 沈义龙 杨阳 邵和江 孙玉柱 田梦 宋扬 于 2019-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种智能磷化氢发生器系统,主要包括智能控制系统、与智能控制系统相连的磷化氢生成装置、浓度在线监测系统、应急处理系统；所述磷化氢生成装置包括设置在粮仓外的磷化氢气体发生仓,磷化氢气体发生仓的进气口与出气口均通过磷化氢流通管路与粮仓连接,构成气体发生循环回路；所述浓度在线监测系统与粮仓连接,构成气体检测循环回路；所述应急处理系统包括报警装置、短信装置、与磷化氢气体发生仓连接的消解液喷洒装置；所述智能控制系统用于智能控制各系统的启停。本发明结合了粮库多种传统熏蒸作业的优点,在仓外利用动态潮解的方式产生磷化氢气体,避免了人员入仓作业,有效确保作业人员的作业安全,节约了大量的人力物力成本。(The invention discloses an intelligent phosphine generator system which mainly comprises an intelligent control system, a phosphine generation device connected with the intelligent control system, an online concentration monitoring system and an emergency treatment system; the phosphine generation device comprises a phosphine gas generation bin arranged outside the granary, and a gas inlet and a gas outlet of the phosphine gas generation bin are both connected with the granary through a phosphine circulation pipeline to form a gas generation circulation loop; the concentration online monitoring system is connected with the granary to form a gas detection circulation loop; the emergency treatment system comprises an alarm device, a short message device and a digestion liquid spraying device connected with the phosphine gas generation cabin; the intelligent control system is used for intelligently controlling the start and stop of each system. The invention combines the advantages of various traditional fumigation operations of grain depots, and generates phosphine gas by utilizing a dynamic deliquescence mode outside the granary, thereby avoiding the operation of personnel entering the granary, effectively ensuring the operation safety of the operating personnel and saving a large amount of manpower and material resources.)

智能磷化氢发生器系统

技术领域

本发明涉及粮库智能系统领域，特别是涉及一种智能磷化氢发生器系统。

背景技术

1990年开始，我国在筒仓等仓房开始使用环流熏蒸技术，采用粮面或风道投药的动态潮解产气法，解决深粮层仓型熏蒸杀虫难的问题。1998年以后开始在新建粮仓中大力推广环流熏蒸技术，1999年制定了3个有关环流熏蒸的规范与国家标准，将钢瓶装PH₃-CO₂混合气、仓外磷化氢发生器作为主要产气方式与环流熏蒸相配套。然而，目前磷化氢发生器存在的弊端如下：

(1)仓外磷化氢发生器熏蒸作业的弊端：每次作业需要购买大量的二氧化碳气体，作业过程需要专人看管仓外磷化氢发生器的工作情况，增加了人力及财力；

(2)粮面及风道投药熏蒸作业的弊端：需要操作人员进入粮食仓库，在粮堆表面投放磷化铝，进行自然潮解释放磷化氢，因磷化氢为剧毒气体，对作业人员的人身安全具有很大的安全隐患，已经发生多起安全事故；

(3)在停电时环流风机不工作，不能有效进行环流，易造成发生器内气体压力过大，有极小发生***的可能性。

因此亟需提供一种新型的智能磷化氢发生器系统来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能磷化氢发生器系统，能够避免作业人员入仓作业，有效确保作业人员的作业安全。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种智能磷化氢发生器系统，主要包括智能控制系统、与智能控制系统相连的磷化氢生成装置、浓度在线监测系统、应急处理系统；

所述磷化氢生成装置包括设置在粮仓外的磷化氢气体发生仓，磷化氢气体发生仓的进气口与出气口均通过磷化氢流通管路与粮仓连接，构成气体发生循环回路；

所述浓度在线监测系统通过一路磷化氢测量管路与磷化氢气体发生仓出气口连接，并通过磷化氢测量取样管路、磷化氢测量尾气管路与粮仓连接，构成气体检测循环回路；

所述应急处理系统包括报警装置、短信装置、与磷化氢气体发生仓连接的消解液喷洒装置；

所述智能控制系统用于智能控制磷化氢生成装置、浓度在线监测系统、应急处理系统的启停。

在本发明一个较佳实施例中，所述磷化氢生成装置还包括离心风机、设置在磷化氢气体发生仓出气口处的阀门，离心风机设置在磷化氢气体发生仓出气口与粮仓连接的磷化氢流通管路上。

在本发明一个较佳实施例中，所述浓度在线监测系统包括依次连接的电磁阀组、抽气泵、磷化氢检测仪、若干路磷化氢测量取样管路，每路磷化氢测量取样管路及磷化氢测量管路通过电磁阀组与智能控制系统连接，磷化氢检测仪的输出端与智能控制系统连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述消解液喷洒装置包括消解液池、离心泵、喷淋装置、消解液管路，消解液池通过消解液管路与磷化氢气体发生仓连接，离心泵设置在消解液管路上，喷淋装置设置在伸入至磷化氢气体发生仓的消解液管路的末端。

在本发明一个较佳实施例中，所述智能控制系统包括电源系统、控制器、与控制器连接的继电器组、人机交互装置；

所述电源系统用于为系统各模块供电；

所述继电器组的输入端通过RS485通讯模块与控制器连接、输出端连接磷化氢气体发生仓的出气口、浓度在线监测系统、应急处理系统的报警装置、消解液喷洒装置；

所述人机交互装置通过RS232通讯模块与控制器连接。

进一步的，所述电源系统采用UPS，UPS的输出端连接控制器。

进一步的，所述RS485通讯模块包括RS485通信芯片、与控制器连接的光耦隔离电路、放电保护电路。

进一步的，所述智能控制系统还包括与控制器连接的SRAM芯片U10，型号为IS62WV51216，用于存储程序运行中的产生的变量。

进一步的，所述智能控制系统还包括与控制器连接的温度传感器模块，该模块包括温度传感器U8、电容C36、电阻R33，所述温度传感器U8采用DHT11，电容C36并联在温度传感器U8的第3、4端口之间，电阻R36并联在温度传感器U9的第2、4端口之间。

在本发明一个较佳实施例中，所述短信模块包括SIM900A模块、电源隔离降压电路、通讯隔离电路，SIM900A模块负责短信收发功能，电源隔离降压电路为SIM900A模块供电，通讯隔离电路连接于智能控制系统与SIM900A模块之间。

本发明的有益效果是：本发明结合了粮库多种传统熏蒸作业的优点，在仓外利用动态潮解的方式产生磷化氢气体，避免了人员入仓作业及二氧化碳气体的购置，有效确保作业人员的作业安全，节约了大量的人力物力成本；

所述智能控制系统提供一键启动系统的功能，在一定程度上避免了人员在操作过程中，漏开相关阀门引起的安全隐患，同时省时省力，提高了该系统的智能化水平；

所述浓度在线监测系统可以有效地对作业过程中的气体浓度进行监测，也一定程度上避免了人工测量的不规律性及需要接近仓房的安全隐患；

所述应急处理系统能够在智能控制系统接收到市电断开的反馈信号后，由短信模块发送短信通知至指定手机号码，通过将故障信息实时推送给作业人员，为安全熏蒸作业提供了有力的保障；另外在停电时及时喷洒消解液能有效阻止气体的继续产生，提高了整个系统的安全性能。

附图说明

图1是本发明智能磷化氢发生器系统一较佳实施例的结构示意图；

图2是所述智能磷化氢发生器系统的结构框图；

图3是所述电源系统的电路图；

图4是所述RS485通讯模块的电路图；

图5是所述RS232通讯模块的电路图；

图6是所述短信模块的电路图；

图7是所述控制器及***电路的电路图；

图8是所述外接SRAM芯片的电路图；

图9是所述温湿度传感器模块的电路图；

附图中各部件的标记如下：1、磷化氢流通管路，2、磷化氢测量管路，3、磷化氢测量取样管路，4、磷化氢测量尾气管路，5、阀门，6、离心风机，7、离心泵，8、喷淋装置，9、消解液管路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1和图2，本发明实施例包括：

一种智能磷化氢发生器系统，主要包括智能控制系统、与智能控制系统相连的磷化氢生成装置、浓度在线监测系统、应急处理系统。

所述磷化氢生成装置包括设置在粮仓外的磷化氢气体发生仓，磷化氢气体发生仓的进气口与出气口均通过磷化氢流通管路1与粮仓连接，构成气体发生循环回路。所述浓度在线监测系统通过一路磷化氢测量管路2与磷化氢气体发生仓出气口连接，并通过磷化氢测量取样管路3、磷化氢测量尾气管路4与粮仓连接，构成气体检测循环回路。所述应急处理系统包括报警装置、短信装置、与磷化氢气体发生仓连接的消解液喷洒装置。优选的，所述报警装置可采用声光报警器。所述智能控制系统用于智能控制磷化氢生成装置、浓度在线监测系统、应急处理系统的启停。

具体的，所述磷化氢生成装置还包括离心风机6、设置在磷化氢气体发生仓出气口处的阀门5，离心风机6设置在磷化氢气体发生仓出气口与粮仓连接的磷化氢流通管路1上。阀门5打开后，由离心风机6将磷化氢气体发生仓内的磷化氢气体由磷化氢流通管路1吹至粮仓内。通过在仓外利用动态潮解的方式产生磷化氢气体，避免了人员入仓作业及二氧化碳气体的购置，有效确保作业人员的作业安全，节约了大量的人力物力成本。

所述浓度在线监测系统包括依次连接的电磁阀组、抽气泵、磷化氢检测仪、若干路磷化氢测量取样管路3，每路磷化氢测量取样管路3及磷化氢测量管路2通过电磁阀组与智能控制系统连接，磷化氢检测仪的输出端与智能控制系统连接。优选的，在粮仓布设三个仓内监测点(图中未示出)、一个磷化氢气体发生仓出口监测点，对应的，所述电磁阀组组成四位五通电磁阀，入气口连接三路磷化氢测量取样管路3及一路磷化氢测量管路2，出气口连接抽气泵。所述浓度在线监测系统可以有效地对作业过程中的气体浓度进行监测，也一定程度上避免了人工测量的不规律性及需要接近仓房的安全隐患。

所述消解液喷洒装置包括消解液池、离心泵7、喷淋装置8、消解液管路9，消解液池通过消解液管路9与磷化氢气体发生仓连接，离心泵7设置在消解液管路9上，喷淋装置8设置在伸入至磷化氢气体发生仓的消解液管路9的末端。

所述智能控制系统包括电源系统、控制器、与控制器连接的继电器组、人机交互装置、外接SRAM芯片、温度传感器模块。

所述电源系统用于为系统各模块供电，优选的，所述电源系统采用UPS，UPS的输出端连接控制器、输入端连接市电。市电接入后经过便携式UPS电源再接入24VDC开关电源，整个控制系统在工作过程中由UPS直接供电，UPS具有市电输入监测装置，在发生停电时会UPS会自动启用并给予控制器断电的反馈信号

所述继电器组的输入端通过RS485通讯模块与控制器连接、输出端连接磷化氢气体发生仓的出气口、浓度在线监测系统的电磁阀组、应急处理系统的报警装置、消解液喷洒装置的离心泵。进一步的，所述磷化氢生成装置的离心风机通过交流接触器与继电器组连接，由继电器组驱动交流接触器用于离心风机的启停控制。继电器组由多个DC24V中间继电器组成，承接控制器与各动作设备的衔接，如将控制器输出的电流进行放大或转换供抽气泵、离心泵7、声光报警器、交流接触器、电磁阀使用。

在浓度在线监测时，继电器组根据控制器的检测逻辑控制各电磁阀的闭合，在需要进行监测时，打开对应通道的电磁阀，再打开抽气泵将对应通道气体抽出至磷化氢检测仪进行所对应通道浓度监测，在进行下一个通道检测时，先关闭抽气泵再关闭上个通道的电磁阀，然后重复上述步骤。

所述人机交互装置通过RS232通讯模块与控制器连接，包含触摸显示屏，用于现场输入管理员信息、磷化氢浓度报警上下限，巡检周期等信息，并显示磷化氢发生器的当前工作状态和各组件的运行状态。

所述应急处理系统能够在智能控制系统接收到UPS的市电断开的反馈信号后，驱动控制短信模块发送短信通知至指定手机号码，并输出控制信号至继电器组，由继电器组控制离心泵及声光报警装置的启动，离心泵启动后将消解液抽出喷洒至发生仓，有效阻止气体的继续产生，提高了整个系统的安全性能。通过将故障信息实时推送给作业人员，为安全熏蒸作业提供了有力的保障。

所述智能控制系统提供一键启动系统的功能，在一定程度上避免了人员在操作过程中，漏开相关阀门引起的安全隐患，同时省时省力，提高了该系统的智能化水平。

下面对该系统中各模块的电路结构及原理进行具体描述：

结合图3，所述电源模块为智能控制系统的各单元电路供电，包括隔离电路、5V降压电路、3.3V降压电路，将外界输入的供电电压(12V—24V)经过隔离以及DC-DC降压后，分别转换成5V和3.3V，输出给智能控制系统的各个子模块。各电路元器件及其连接关系如图所示。所述隔离电路包括共模滤波器D2、极性电容C55、电感L3、二极管D12、热敏电阻PTC3，将外界供电电压(12V—24V)的噪音消除。所述5V降压电路包括降压芯片U2、电阻R9、R10、R13、电容C1、C5、C6、C8、C9、电感L1、二极管D1，所述降压芯片U2采用MP2359，用于将(12V—24V)电压转换为5V电源。经过隔离的供电电压(12V—24V)与U2的输入端口IN相连，输入端外接C8、C9的旁路电容接地，进一步消除电源输入噪声。供电电压(12V—24V)经过电阻R10接到使能端口EN，使EN始终处于高电平有效，反馈端口FB电压为0.8V，经过改变分压电阻R9和R13阻值，可以得出不同的输出电压VBTN，将R9与R13分别定为9.53K与49.9K，可得到5V的输出电压，输出端经过电感L1、电容C5、C6滤波后得到所需DC5V电压。所述3.3V降压电路包括降压芯片U1、电容C2—C4，所述降压芯片U1采用AMS1117，用于将5V电压转换为3.3V电源。DC5V电压经过消噪后与U1的输入端相连，输出端经过滤波后得到所需DC3.3V电压。

结合图4，所述RS485通讯模块包括RS485通信芯片U5、光耦隔离和放电保护电路。各电路元器件及其连接关系如图所示。通信芯片U3采用MAX487，通信的输出端(U5-A、U5-B)由放电管FD1、FD2、FD3与压敏电阻YM1-YM3构成输入端的过压保护电路，热敏电阻PTC1、PTC2构成输入端的过流保护，防止输入异常时对RS485通信芯片造成损坏。与智能控制系统控制器通信端口的接收、发送端连接通过U4、U7两个光电耦合器形成光电隔离，有效确保通信不受内部电路干扰，同样U5的接收器使能端(MAX487EN)与驱动器使能端(485EN)也经过光电耦合器U6与智能控制系统控制器连接。

结合图5，所述RS232通讯模块包括RS232通信芯片U9、电容C17、C18、C32、C33、C35、C56、TVS瞬态抑制二极管D14，各电路元器件及其连接关系如图所示。通信芯片U9采用SP3232EEN，C17作为倍压电荷泵电容并联在U9的C1+和C1-引脚之间，C35作为反相电荷泵电容并联在U9的C2+和C2-引脚之间，V+是电荷泵产生的+5.5V电压，V-是电荷泵产生的-5.5V电压，分别经过C32和C35接GND。RS232通讯模块负责与触摸屏通讯，触摸屏提供数据显示、功能控制、参数设定的友好型的人机操作界面。

结合图6，所述短信模块包括SIM900A模块、电源降压电路、通讯隔离电路，各电路元器件及其连接关系如图所示。SIM900A模块负责短信收发功能，电源隔离电路包含电源隔离器U11(URB_YMD-10WR3A2S)，电容C38、C41-C44、C46、压敏电阻YM4、电感L1，将输入电源(12V—24V)隔离并降压输出5V电压，通讯隔离电路包含隔离芯片U13(ISO7221)、电容C39、C40，连接智能控制系统控制器和SIM900A模块的通讯引脚，在电源隔离的情况下进行通讯，消除信号干扰。

结合图7，所述智能控制系统控制器采用的微处理器U3为STM32F407ZET6，体积小，功能强大，用于处理触摸屏发送的命令、用户的短信命令以及控制下接的PH₃气体检测仪和继电器组控制板，读取状态信息，控制各执行机构。微处理器U3外接SRAM芯片U10，其***电路元器件及连接关系如图8所示，型号为IS62WV51216，用于存储程序运行中的产生的变量。

结合图9，在智能控制系统内还设计了温度传感器模块，该模块电路包括温度传感器U8(DHT11)、电容C36、电阻R33，电容C36并联在温度传感器U8的第3、4端口之间，电阻R36并联在温度传感器U9的第2、4端口之间。所述温度传感器模块用于检测智能控制系统的工作温度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。