[发明专利]一种基于朗肯循环的智能监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能传感器领域，特别涉及一种基于朗肯循环的智能监测装置及方法，应用于有机朗肯循环系统系统中，通过加入算法来提高精度、剔除野值。

背景技术

目前工业生产大量消耗煤、石油、天然气等化石燃料，而在生产过程中产生的大量低品位废热被排入大气环境中。为了提高工业生产能源利用效率，减缓化石燃料的枯竭速度和减轻环境污染，许多学者根据有机工质蒸发温度低、汽化潜热小等特点，基于朗肯循环，提出了有机朗肯循环，用于回收工业生产中所产生的废热等品位较低的热能。目前，泄漏问题是有机朗肯循环发电技术所面临的一个主要问题，而且有机工质易挥发、价格昂贵，甚至少数工质具有毒性，对臭氧层具有破坏能力或易造成温室效应。因此开发一套专门针对有机朗肯循环工质泄漏的检测装置显得尤为重要。

传统的检测方法包括气压式泄漏检测法、流量式泄漏检测法、卤素泄漏检测法、氦质谱泄漏检测法等，均由于实用性、稳定性等问题不能准确、快速地发现泄漏。而随着红外技术的广泛应用，其在气体检测方面的优势也得以显现。红外传感器具有响应速度快、操作简单、精度高，功耗低、体积小、便于携带和检测范围广等优点，非常适合用于有机朗肯循环发电系统工质泄漏的检测。

在工业现场的使用过程中，设备会受到诸多外界干扰(电压、温度、电磁场、空气流速等)，使得测量的结果不准确。而现有的野值剔除方法针对动态测量又存在诸多缺陷，经常将变化量较大的真实值误判别为野值，造成系统的不稳定。

发明内容

为了解决现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种基于朗肯循环的智能监测装置及方法，利用红外传感器采集目标气体的浓度，通过RS232将采集结果发送到单片机的存储芯片中，并利用之前采集的历史数据对当前结果进行估计，利用动态估计方法来检测当前值是否为野值，如果不是则记录下来，如果是就用估计值替换测量值并保存，从而提高装置测量精度，使得量测结果更加可靠。

为了实现上述过程，本发明采用的技术设计如下：

一种基于朗肯循环的智能监测装置，包括对腔室内的气体进行监测的多个红外传感器；加快腔室内外空气流通速度的多个抽气泵，接收传感器数据的中央处理器；为中央处理器提供存储空间的临时存储模块和存储模块；用于控制整个装置运行、更改参数、查阅历史数据的按键控制模块；用于人机交互的LCD显示模块；为整个中央处理器提供时刻数据以及警示的时钟和警示模块。

所述的中央处理器将传输值存入数据接收模块，使用3σ准则与最大变化范围进行判别，如果满足3σ准则，则将数据存入临时存储模块；如果都不满足，则数据为野值，将其删除，将拟合后的数据存入临时存储模块；如果数据不满足3σ准则，但在最大变化范围之内，将该值存入临时存储模块并使用三阶差分法判断数据的变化趋势是否异常，如果趋势正常，则该存疑点为正常值；如果趋势异常，则该存疑点为野值点，用拟合数据替换；当时间达到要求的存储数据时间时，将进行过野值判别的正常数据从临时存储模块存入存储模块，方便查看历史数据，更好的掌握现场的情况。

基于上述一种基于朗肯循环的智能监测装置的监测方法，包括以下步骤：

步骤一：通过红外传感器对工作现场进行采样，采样周期T＝1s，抽气泵加速保护腔室内外的气体交换；

步骤二：将采集到的信号通过RS-232发送到中央处理器，并通过LRC校验保证传输准确性；

步骤三：中央处理器将传输值存入数据接收模块，将临时存储单元中以前的数据计算观测误差的标准差σ、最大变化范围的参数a_max和V，利用求得的结果，计算3σ与最大变化范围哪个更大，如果3σ更大，使用3σ准则与最大变化范围进行判别；如果数据小于3σ为正常值，则满足3σ准则，则将数据存入临时存储模块；如果数据大于最大变化范，则数据为野值，将其删除，将拟合后的数据存入临时存储模块；如果数据不满足3σ准则，但在最大变化范围之内，将该值存入临时存储模块并使用三阶差分法判断数据的变化趋势是否异常，如果趋势正常，则该存疑点为正常值；如果趋势异常，则该存疑点为野值点，用拟合数据替换；当时间达到要求的存储数据时间时，将进行过野值判别的正常数据从临时存储模块存入存储模块，方便查看历史数据，更好的掌握现场的情况。

所述的使用3σ准则与最大变化范围进行判别，其具体步骤为：