[发明专利]一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于可燃气体泄漏监测领域，具体涉及一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置及方法，其为采用双波长红外监测原理、自带温度补偿、具有网络输出功能的碳氢可燃气体泄漏监测装置及方法。

背景技术

燃气的普及，提高了生产效率和人民的生活质量，但在生产和使用燃气的过程中，因燃气泄漏、废气等原因造成的可燃气体爆炸、中毒等意外事故时有发生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁。对燃气泄漏进行监测报警，能有效监测环境中可燃气体或毒性气体的浓度，起到安全防范作用。在燃气泄漏监测报警装置中，可燃气体监测传感装置是其核心部件，其性能决定着监测报警仪器的可靠性。目前，常用的自动监测碳氢可燃气体（CH4）泄漏的装置，大多采用催化燃烧式和电化学气体传感器，但这些气体传感器存在着易受环境影响、准确性和可靠性差、使用寿命短、维护成本高、易产生催化中毒等种种弊端。

双波长红外气体泄漏监测是目前研究的热点之一，具备如下优点：能测量多种气体、测量范围宽、灵敏度高、精度高、稳定性好、具有良好的选择性、可靠性高、寿命长。

近年来，随着物联网技术的发展，物联网应用领域越来越广泛，所带来的便利性和经济效益也非常巨大，迫切需要基于网络传输的可燃气体泄漏监测技术和装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置及方法。该装置采用双波长红外监测原理，辅以合理的结构设计，自带温度补偿、具有网络输出功能，具有监测精度高、稳定可靠等优点，满足基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测的需要。

本发明为了达到上述目的采用的技术方案为：一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置，该装置包括：红外光源，聚光镜，温度探测器，锥形集光器，测量滤光片，参比滤光片，双通道红外探测器，反射镜，反射镜座，支架，过滤保护罩，防水防尘透气膜和电路板；具有开孔的所述的支架形成一个中空的气室，该支架上紧贴一层防水防尘透气膜，外面再套上过滤保护罩，在支架的一端安装反射镜，通过反射镜座固定并与支架相连，另一端设置红外光源和双通道红外探测器，红外光源前端设置有聚光镜，双通道红外探测器前面设置有测量滤光片和参比滤光片，测量滤光片和参比滤光片前端设置有锥形集光器，温度探测器置于气室中聚光镜与锥形集光器之间的空隙位置，电路板固定于支架上。

其中，所述的电路板包括信号调理模块、A/D转换模块、数据处理模块、光源驱动模块和网络输出模块，其中，由光源驱动模块通过与外部电源相连，提供该装置工作所需的电压；该装置探测被测气体共产生三个信号：温度信号、测量信号和参比信号；所产生的测量信号和参比信号，通过输入信号调理模块进行放大、滤波和输入A/D转换模块转换成数字信号后，输入数据处理模块；而所产生的温度信号为数字信号，直接输入数据处理模块；信号经过数据处理后，计算得到被测气体浓度值；此值通过网络输出模块输出到远程终端，该网络输出模块采用TCP/IP协议。

其中，所述的电路板有外壳保护和固定，并与支架之间密封。

其中，所述的测量滤光片和参比滤光片均为窄带干涉滤光片。

其中，针对碳氢可燃气体选择的测量滤光片的中心波长为3.4μm±70nm，半带宽为180nm±20nm，参比滤光片的中心波长为3.93μm±20nm，半带宽为75nm±10nm。

本发明另外提供一种基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测方法，泄漏的碳氢可燃气体在与空气混合后，经自然扩散进入上述的基于网络传输的碳氢可燃气体泄漏监测装置中，首先经过过滤保护罩的第一层过滤作用初步滤除大的灰尘杂质，再经过防水防尘透气膜彻底滤除水分和灰尘，通过支架上的开孔进入气室，在气室中，由光源驱动模块驱动红外光源发出的红外光，经过聚光镜的聚焦、准直作用后，射向气室中的气体，经过被测气体吸收后，到达反射镜上之后被反射，红外光再次通过气室并被吸收，锥形集光器将反射镜反射来的红外光进行汇聚，经过测量滤光片和参比滤光片到达双通道红外探测器，双通道红外探测器两个通道分别产生一个包含光源和环境信息的参比信号和一个包含被测气体浓度信息的测量信号，这两个信号通过信号调理模块的放大、滤波和A/D转换模块转换成数字信号之后，输入到数据处理模块，数据处理模块通过数据处理排除掉光源和环境的影响，根据事先写入的浓度计算模型得到被测气体浓度，与此同时，温度探测器也将探测到的被测气体的温度输入到数据处理模块，数据处理模块再对被测气体浓度进行温度修正，从而得到真实的被测气体浓度，将此浓度通过网络输出模块输出到远程终端。