[发明专利]地下流体二氧化碳连续在线监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种地下流体二氧化碳连续在线监测系统，其特征在于包括进气口(1)、可恢复除湿管(2)、阵列式红外二氧化碳传感器(3)、电磁泵(4)、出气口(5)和主控单元(6)，进气口(1)、可恢复除湿管(2)、阵列式红外二氧化碳传感器(3)、电磁泵(4)和出气口(5)依次通过管路相连，可恢复除湿管(2)、阵列式红外二氧化碳传感器(3)及电磁泵(4)分别和主控单元(6)电连接；所述的阵列式红外二氧化碳传感器(3)包括两个以上相间隔设置在气路上的红外二氧化碳传感单元，红外二氧化碳传感单元按响应范围由宽到窄方向性排布；所述的红外二氧化碳传感单元包括气室及设于气室中的半导体激光器光源、锗掺杂光学滤光片、双通道探测器、温湿度探测单元和信号处理单元，锗掺杂光学滤光片位于双通道探测器的前方，双通道探测器、温湿度探测单元分别和信号处理单元电连接，信号处理单元的输出端和所述的主控单元(6)相连；所述的信号处理单元包括依次相连的带通滤波器、放大器和模数转换器，带通滤波器的输入端和所述的双通道探测器的输出端相连，所述的温湿度探测单元的输出端和模数转换器相连，模数转换器的输出端和所述的主控单元(6)相连；所述的可恢复除湿管(2)包括石英管、设于石英管内的可恢复除湿剂及相间隔地缠绕在石英管外的电热丝，电热丝和所述的主控单元(6)电连接；包括干燥过滤管(7)和第一电磁阀(11)、第二电磁阀(12)、第三电磁阀(13)、第四电磁阀(14)，第一电磁阀(11)设在所述的进气口(1)和可恢复除湿管(2)之间的管路上，第二电磁阀(12)设在可恢复除湿管(2)和所述的阵列式红外二氧化碳传感器(3)之间的管路上，第三电磁阀(13)设在阵列式红外二氧化碳传感器(3)和所述的电磁泵(4)之间的管路上，第四电磁阀(14)设在电磁泵(4)和所述的出气口(5)之间的管路上，所述的干燥过滤管(7)的一端通过管路和第二电磁阀(12)相连，干燥过滤管(7)的另一端通过管路和第四电磁阀(14)相连，第一电磁阀(11)、第二电磁阀(12)、第三电磁阀(13)及第四电磁阀(14)均为二选一三通电磁阀，四个电磁阀分别和所述的主控单元(6)电连接；所述的主控单元(6)包括中央处理单元(61)、数据采集单元(62)、滤波补偿单元(63)、外部环境参数监测单元(64)、中继控制单元(65)、存储单元(66)、通讯单元(67)和显示单元(68)及为整个主控单元(6)提供工作电压的电源单元(69)，数据采集单元(62)、滤波补偿单元(63)、外部环境参数监测单元(64)、中继控制单元(65)、存储单元(66)、通讯单元(67)及显示单元(68)分别和中央处理单元(61)相连，数据采集单元(62)的输入端和所述的阵列式红外二氧化碳传感器(3)的输出端相连，中继控制单元(65)的输出端分别和所述的可恢复除湿管(2)、电磁泵(4)、第一电磁阀(11)、第二电磁阀(12)、第三电磁阀(13)及第四电磁阀(14)电连接。

2.一种如权利要求1所述的地下流体二氧化碳连续在线监测系统的监测方法，其特征在于监测方法为：监测时，在主控单元(6)的控制下，第一电磁阀(11)连通进气口(1)和可恢复除湿管(2)，第二电磁阀(12)连通可恢复除湿管(2)和阵列式红外二氧化碳传感器(3)，第三电磁阀(13)连通阵列式红外二氧化碳传感器(3)和电磁泵(4)，第四电磁阀(14)连通电磁泵(4)和出气口(5)；在所述的主控单元(6)的控制下，所述的电磁泵(4)启动，抽入待测样气，样气从所述的进气口(1)流入，由所述的可恢复除湿管(2)对流经的气体进行除湿，分离出溶解二氧化碳气体，通过所述的阵列式红外二氧化碳传感器(3)检测出二氧化碳气体浓度，阵列式红外二氧化碳传感器(3)中的各个传感单元具有不同响应范围，反应二氧化碳气体浓度的电压信号输送给所述的主控单元(6)，中央处理单元(61)控制滤波补偿单元(63)对数据采集单元(62)采集的原始数据使用复合滤波补偿方法，即使用六个数据宽度窗口对原始数据进行滑动滤波，再采用卡尔曼滤波算法，抑制系统的白噪声，有效降低随机误差，实现数据快速稳定的运算，外部环境参数监测单元(64)实时采集外部环境的温湿度以及气压的变化数据，并送中央处理单元(61)对获得的二氧化碳浓度值进行实时补偿，剔除环境变化的干扰，经主控单元(6)处理后将测得的二氧化碳气体浓度值进行显示，最后气体流经电磁泵(4)，从所述的出气口(5)流出；

还包括传感器清洗方法：清洗时，第二电磁阀(12)连通阵列式红外二氧化碳传感器(3)和干燥过滤管(7)，第四电磁阀(14)连通电磁泵(4)和干燥过滤管(7)，通过电磁泵(4)将残留在阵列式红外二氧化碳传感器(3)内部的气体抽出并输送给干燥过滤管(7)，经干燥过滤管(7)的除湿干燥，再把气体送回给阵列式红外二氧化碳传感器(3)，形成一个循环气路，对阵列式红外二氧化碳传感器(3)进行循环清洗。