本發明專利技術提供一種基于網絡傳輸的碳氫可燃氣體泄漏監測裝置及方法，該裝置由紅外光源（1），聚光鏡（2），溫度探測器（3），錐形集光器（4），測量濾光片（5），參比濾光片（6），雙通道紅外探測器（7），反射鏡（8），反射鏡座（9），支架（10），過濾保護罩（11），防水防塵透氣膜（12）和電路板（13）組成一個整體，該裝置采用雙波長紅外監測原理，輔以合理的結構設計，自帶溫度補償、具有網絡輸出功能，具有監測精度高、穩定可靠等優點，滿足基于網絡傳輸的碳氫可燃氣體泄漏監測的需要。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于可燃氣體泄漏監測領域，具體涉及，其為采用雙波長紅外監測原理、自帶溫度補償、具有網絡輸出功能的碳氫可燃氣體泄漏監測裝置及方法。
技術介紹
燃氣的普及，提高了生產效率和人民的生活質量，但在生產和使用燃氣的過程中，因燃氣泄漏、廢氣等原因造成的可燃氣體爆炸、中毒等意外事故時有發生，給人們的生命和財產安全帶來了嚴重的威脅。對燃氣泄漏進行監測報警，能有效監測環境中可燃氣體或毒性氣體的濃度，起到安全防范作用。在燃氣泄漏監測報警裝置中，可燃氣體監測傳感裝置是其核心部件，其性能決定著監測報警儀器的可靠性。目前，常用的自動監測碳氫可燃氣體(CH4)泄漏的裝置，大多采用催化燃燒式和電化學氣體傳感器，但這些氣體傳感器存在著易 受環境影響、準確性和可靠性差、使用壽命短、維護成本高、易產生催化中毒等種種弊端。雙波長紅外氣體泄漏監測是目前研究的熱點之一，具備如下優點能測量多種氣體、測量范圍寬、靈敏度高、精度高、穩定性好、具有良好的選擇性、可靠性高、壽命長。近年來，隨著物聯網技術的發展，物聯網應用領域越來越廣泛，所帶來的便利性和經濟效益也非常巨大，迫切需要基于網絡傳輸的可燃氣體泄漏監測技術和裝置。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供。該裝置采用雙波長紅外監測原理，輔以合理的結構設計，自帶溫度補償、具有網絡輸出功能，具有監測精度高、穩定可靠等優點，滿足基于網絡傳輸的碳氫可燃氣體泄漏監測的需要。本專利技術為了達到上述目的采用的技術方案為一種基于網絡傳輸的碳氫可燃氣體泄漏監測裝置，該裝置包括紅外光源，聚光鏡，溫度探測器，錐形集光器，測量濾光片，參比濾光片，雙通道紅外探測器，反射鏡，反射鏡座，支架，過濾保護罩，防水防塵透氣膜和電路板；具有開孔的所述的支架形成一個中空的氣室，該支架上緊貼一層防水防塵透氣膜，外面再套上過濾保護罩，在支架的一端安裝反射鏡，通過反射鏡座固定并與支架相連，另一端設置紅外光源和雙通道紅外探測器，紅外光源前端設置有聚光鏡，雙通道紅外探測器前面設置有測量濾光片和參比濾光片，測量濾光片和參比濾光片前端設置有錐形集光器，溫度探測器置于氣室中聚光鏡與錐形集光器之間的空隙位置，電路板固定于支架上。其中，所述的電路板包括信號調理模塊、A/D轉換模塊、數據處理模塊、光源驅動模塊和網絡輸出模塊，其中，由光源驅動模塊通過與外部電源相連，提供該裝置工作所需的電壓；該裝置探測被測氣體共產生三個信號溫度信號、測量信號和參比信號；所產生的測量信號和參比信號，通過輸入信號調理模塊進行放大、濾波和輸入A/D轉換模塊轉換成數字信號后，輸入數據處理模塊；而所產生的溫度信號為數字信號，直接輸入數據處理模塊；信號經過數據處理后，計算得到被測氣體濃度值；此值通過網絡輸出模塊輸出到遠程終端，該網絡輸出模塊采用TCP/IP協議。其中，所述的電路板有外殼保護和固定，并與支架之間密封。其中，所述的測量濾光片和參比濾光片均為窄帶干涉濾光片。其中，針對碳氫可燃氣體選擇的測量濾光片的中心波長為3. 4ym±70nm，半帶寬為180nm±20nm,參比濾光片的中心波長為3. 93 μ m±20nm,半帶寬為75nm±10nm。本專利技術另外提供一種基于網絡傳輸的碳氫可燃氣體泄漏監測方法，泄漏的碳氫可燃氣體在與空氣混合后，經自然擴散進入上述的基于網絡傳輸的碳氫可燃氣體泄漏監測裝置中，首先經過過濾保護罩的第一層過濾作用初步濾除大的灰塵雜質，再經過防水防塵透氣膜徹底濾除水分和灰塵，通過支架上的開孔進入氣室，在氣室中，由光源驅動模塊驅動紅外光源發出的紅外光，經過聚光鏡的聚焦、準直作用后，射向氣室中的氣體，經過被測氣體吸收后，到達反射鏡上之后被反射，紅外光再次通過氣室并被吸收，錐形集光器將反射鏡反射來的紅外光進行匯聚，經過測量濾光片和參比濾光片到達雙通道紅外探測器，雙通道紅 外探測器兩個通道分別產生一個包含光源和環境信息的參比信號和一個包含被測氣體濃度信息的測量信號，這兩個信號通過信號調理模塊的放大、濾波和A/D轉換模塊轉換成數字信號之后，輸入到數據處理模塊，數據處理模塊通過數據處理排除掉光源和環境的影響，根據事先寫入的濃度計算模型得到被測氣體濃度，與此同時，溫度探測器也將探測到的被測氣體的溫度輸入到數據處理模塊，數據處理模塊再對被測氣體濃度進行溫度修正，從而得到真實的被測氣體濃度，將此濃度通過網絡輸出模塊輸出到遠程終端。所述的數據處理模塊在數據處理時針對被測氣體的特性，采用多點標定方法，建立被測氣體濃度計算模型。標定時，選擇CH4為被監測碳氫可燃氣體的標準氣體，在監測量程范圍內選擇多個濃度點，配制標準混合氣，根據測量電壓和參比電壓得到一個只包含氣體濃度信息的變量D，根據D值與標準濃度Xtl值之間的對應關系建立被測氣體濃度計算模型，將此模型寫入單片機存儲器內，實際監測時，數據處理模塊接收測量電壓、參比電壓和溫度三個數值，先計算出氣體濃度信息變量D，以排除可能存在的光源波動和環境影響，再根據事先寫入的濃度計算模型計算出對應的濃度值，然后根據溫度進行溫度補償，得到補償后的氣體濃度，此濃度即為被測氣體的真實濃度值，將此數值輸出到網絡輸出模塊，網絡輸出模塊將此數值經網絡輸出接口對外輸出到遠程監控計算機。本專利技術與現有技術相比的優點為本專利技術通過采用雙波長紅外監測原理，輔以合理的結構設計，設計出一種基于網絡傳輸的碳氫可燃氣體泄漏監測裝置。加入反射鏡增加吸收長度，采用錐形集光器匯聚經反射鏡反射的紅外光，這些措施提高了監測裝置的監測精度。采用防水防塵透氣膜進行過濾、保護，在保證監測精度的同時，亦能對氣室中光學元件進行保護。網絡輸出功能，使裝置能夠接入大型、遠程網絡監控系統。該裝置引入了最新的物聯網功能，符合未來技術發展的方向。本專利技術基于網絡傳輸的碳氫可燃氣體泄漏監測方法及裝置是石油、化工、礦業工程等領域碳氫可燃氣體泄漏監測和報警必不可少的關鍵技術，其推廣應用將有利于提升這些行業的安全和保障相關從業人員的安全。附圖說明圖I為本專利技術的裝置的結構示意圖；圖中1.紅外光源、2.聚光鏡、3.溫度探測器、4.錐形集光器、5.測量濾光片、6.參比濾光片、7.雙通道紅外探測器、8.反射鏡、9.反射鏡座、10.支架、11.過濾保護罩、12.防水防塵透氣膜、13.電路板；圖2為本專利技術的裝置的原理框圖；圖3為七點標定方法流程圖；圖4為本專利技術的數據處理流程圖。具體實施例方式本專利技術的最佳實施方案是采用拋物面聚光鏡對紅外光源發出的紅外光進行聚焦和準直，采用球面反射鏡和錐形集光器實現紅外光的反射和匯聚，球面反射鏡表面鍍金，以確保紅外探測器接收到足夠的光強。采用防水防塵透氣膜，既能有效地避免粉塵、水分等雜質對光學元件的影響，又能保證氣體順利進入氣室，以獲得較快的響應速度。本實施例的結構如圖I所示，由紅外光源1，聚光鏡2，溫度探測器3，錐形集光器4，測量濾光片5，參比濾光片6，雙通道紅外探測器7，反射鏡8，反射鏡座9，支架10，過濾保護罩11，防水防塵透氣膜12和電路板13組成。其構造是具有開孔的支架10形成一個中空的氣室，支架10上緊貼一層防水防塵透氣膜12，外面再套上過濾保護罩11，在支架10的一端安裝反射鏡8，通過反射鏡座9固定并與支架相連。另一端設置紅外光源I和雙通道紅外探測器7，紅外光源I前端設置有聚光鏡2，雙通本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于網絡傳輸的碳氫可燃氣體泄漏監測裝置，其特征在于：該裝置包括：紅外光源（1），聚光鏡（2），溫度探測器（3），錐形集光器（4），測量濾光片（5），參比濾光片（6），雙通道紅外探測器（7），反射鏡（8），反射鏡座（9），支架（10），過濾保護罩（11），防水防塵透氣膜（12）和電路板（13）；具有開孔的所述的支架（10）形成一個中空的氣室，該支架（10）上緊貼一層防水防塵透氣膜（12），外面再套上過濾保護罩（11），在支架（10）的一端安裝反射鏡（8），通過反射鏡座（9）固定并與支架（10）相連，另一端設置紅外光源（1）和雙通道紅外探測器（7），紅外光源（1）前端設置有聚光鏡（2），雙通道紅外探測器（7）前面設置有測量濾光片（5）和參比濾光片（6），測量濾光片（5）和參比濾光片（6）前端設置有錐形集光器（4），溫度探測器（3）置于氣室中聚光鏡（2）與錐形集光器（4）之間的空隙位置，電路板（13）固定于支架（10）上。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙建華，陳迎春，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：
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