CN103245757A

CN103245757A - 气体环境应急检测系统

Info

Publication number: CN103245757A
Application number: CN2012100221607A
Authority: CN
Inventors: 刘锐; 谢涛; 姚新
Original assignee: MAPUNI CO Ltd
Current assignee: MAPUNI CO Ltd
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-14

Abstract

一种气体环境应急检测系统，包括气体检测装置、数据采集处理装置、大中型移动应急平台和应急指挥中心系统；所述气体检测装置与所述数据采集处理装置数据连接，所述数据采集处理装置分别与所述应急指挥中心系统和所述大中型移动应急平台数据连接；所述应急指挥中心系统和所述大中型移动应急平台之间数据连接。本发明抗干扰能力强，准确侦检，不易受杂气影响。体积小，操作简单；电化学与半导体传感器组合阵列，在一台仪器上，能自动分辨测量其数据库中记录了特性图谱的各种气体，即可定性又可定量测量。

Description

气体环境应急检测系统

技术领域

本发明涉及气体监控技术领域，特别是涉及一种气体环境应急检测系统。

背景技术

近年来，突发性气体泄漏事件时有发生，如2011年6月17日，遵宝钛业有限公司排污导致桐梓县楚米镇元田小学106名学生中毒住进医院。6月23日，遵宝钛业有限公司附近的育才中学又有80余名学生被污染气体熏倒住进医院。中毒学生在医院接受治疗。该起突发性环境事件造成恶劣影响，引起了各级政府和环保部门的高度重视。遵宝钛业董事长为此事代表公司向全体村民道歉，表示公司将对出现的问题和错误接受相应处罚，并全力按照贵州省、遵义市、桐梓县的要求，积极采取措施整改。目前，遵宝钛业有限公司已无条件停产整顿，省市环保专家深入厂区调查，重点加强环保监测，环保问题不达标，决不允许复产。

大气污染是我国的主要环境问题之一，环境空气质量的监测一直受到广泛关注，传统上采用分析化学方法、光谱分析法或者基于气体传感器的快速检测方法。其中分析化学方法一般需要在测量现场采集样气，带回实验室进行化学分析得到结果；光谱分析方法设备昂贵，操作复杂，不便携带；基于气体传感器的快速检测方法受限与传感器种类，检测指标有限，而且由于气体传感器存在着交叉敏感、选择性差等缺点，且单一传感器往往对被测环境中的各种气体敏感，因此很难有选择地测量出某种气体的成分和含量。

此外，现有的便携式气体检测系统在数据的连续实时获取，即时传输和基于数据结果的空间分析与应急决策方面缺乏有机的系统性整合，使得应急监测前端设备与环境应急决策支持系统之间缺乏紧密的有机关联，限制了系统效能的发挥。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种智能型多气体检测环境应急检测系统，以解决上述气体检测的单一性，无法满足数据传输的即时性，缺乏对数据结果的空间分析功能，难以有效指导应急监控和指挥的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种气体环境应急检测系统，包括气体检测装置、数据采集处理装置、大中型移动应急平台和应急指挥中心系统；

所述气体检测装置与所述数据采集处理装置数据连接，所述数据采集处理装置分别与所述应急指挥中心系统和所述大中型移动应急平台数据连接；所述应急指挥中心系统和所述大中型移动应急平台之间数据连接。

所述气体检测装置包括气体采样系统、气体检测模块和GPS定位模块，所述气体采样系统、所述GPS定位模块均与所述气体监测模块连接，所述气体监测模块通过无线数据传输装置与所述数据采集处理装置、所述大中型移动应急平台之间数据连接；所述数据采集处理装置也通过无线数据传输装置与所述大中型移动应急平台相连，并且能够通过Internet网络与所述应急指挥中心系统数据连接。

所述无线数据传输装置集成有GPRS、CDMA、或3G通信技术的射频收发芯片、以及RS232或RS485通信接口。

所述气体采样系统包括依次连接的采样探头、过滤器和进气泵；所述气体监测模块包括传感器阵列、信号预处理系统、计算机系统和无线传输模块；所述传感器阵列用于检测所述采样探头从检测区域内采集的、并经所述过滤器过滤后由所述进气泵送来的气体；

所述传感器阵列通过所述信号预处理系统与所述计算机系统数据连接，所述计算机系统通过无线传输模块与所述无线数据传输装置数据连接，所述无线数据传输装置与所述数据采集处理装置数据连接。

所述过滤器为水阱过滤器，所述进气泵为自吸式恒流泵，所述气体检测装置设置有操作按键和显示气体检测结果和设备经纬度信息的显示屏，所述操作按键和所述显示屏均与所述计算机系统连接。

所述传感器阵列包括识别多种气体的多种传感器。

所述传感器阵列至少包括检测如下气体的传感器：

CO、H₂S、SO₂、HF、NH₃、NO₂、O₂、HCN、HC、H₂、NO、F₂、Br₂、PH₃、CH₄、ClO₂、C₂H₄O、CO₂、HBr、C₂H₈N₂、COCl₂、POCl₃、VOC。

所述数据采集处理装置为笔记本电脑或掌上电脑。

所述应急指挥中心系统包括用于显示所述具体坐标位置及检测结果的输出终端和用于发出指令的所述输出终端，其中，所述输出终端为显示器。

本发明所谓的GPRS，是指General Packet Radio Service，即通用分组无线服务)。本发明所谓的CDMA，是指Code Division Multiple Access，即码分多址。本发明所谓的3G，是指3rd-generation，即第三代移动通信技术。

本发明中，所述气体检测装置采集并检测气体的种类与浓度，并将检测出的数据、以及所述气体检测装置自身的坐标位置数据发送至数据采集处理装置；所述数据采集处理装置处理接收的数据，基于地理信息系统GIS显示所述气体检测装置的具体坐标位置及检测结果，并转发至所述应急指挥中心系统和所述大中型移动应急平台。

所述传感器阵列检测所述采样探头从检测区域内采集的、并经所述过滤器过滤后由所述进气泵送来的气体，并将检测到的数据通过所述信号预处理系统传输至所述计算机系统，所述计算机系统通过无线传输模块将数据经所述无线数据传输装置传输至所述数据采集处理装置。

本发明涉及一种气体环境应急检测系统，包括：基于气体传感器阵列与模式识别技术，集成了GPS定位模块的气体检测装置，可识别和定量检测多种气体，并获取监测点的位置信息；气体检测装置将检测出的数据发送至连接的无线数据传输装置；无线数据传输装置将接收的数据发送至数据采集处理装置；数据采集处理装置处理接收的数据，并基于地理信息系统(GIS)显示出气体泄漏的具体坐标位置及检测结果，并转发至指挥中心；指挥中心用于显示具体坐标位置及检测结果。本发明可对多种类型的突发性气体泄漏事件进行及时的检测，将检测结果通过GIS地图显示，并传输至大、中型移动应急平台和应急指挥中心系统，对各个泄漏点进行整体监控和指挥。

本发明中的气体采样系统可以调节进气的流速，有效的去处空气中的杂质，从而增加检测时的准确性。

本发明中所述采样探头采集区域内的气体，经过所连接的过滤器去除杂质后，再通过进气泵送入到所述传感器阵列，所述传感器阵列将检测到的数据通过所述信号预处理系统传输至所述计算机系统，所述计算机系统通过无线传输模块将数据经所述无线数据传输装置传输至所述数据采集处理装置。

本发明可对多种类型的突发性气体泄漏事件进行及时的检测，安装方便，检测种类多样，数据准确可靠。检测数据可被即时传输至数据采集处理装置，通过软件进行分析，从而对污染物质扩散的分布情况进行分析，将结果通过GIS地图显示出来，并传输至大中型移动应急平台和应急指挥中心系统，为决策提供依据。

本发明中的掌上电脑，即PDA。

本发明的有益效果如下：

1 抗干扰能力强，准确侦检，不易受杂气影响。体积小，操作简单；

2 电化学与半导体传感器组合阵列，在一台仪器上，能自动分辨测量其数据库中记录了特性图谱的各种气体，即可定性又可定量测量；

3 运用了特定模式识别计算方法及专用气体数据库，且系统扩充性强。可通过增加检测气体特性图谱，扩充专用气体的数据库，使仪器的识别气体种类的能力不断扩展，可识别并测量几十种气体的能力；

4 集成了无线数据传输模块，并可与上位机相连，实现远程通信和远程控制；

5 具有在线和便携两用方式。可实施24小时连续在线监测；内置充电电池，保证在断电和便携使用情况下能连续工作8小时以上；

6 具有故障自检和报告功能，能够采集数据、存储记录功能，有较高的智能化水平。

7 集成了GPS模块，能够可实现监测结果基于GIS的空间分析功能，多台检测设备多点位同步监测，能分析有毒有害气体浓度的空间分布及动态情况。

附图说明

图1是本发明中系统的组成框图；

图2是本发明中系统结构的连接示意图。

具体实施方式

为清楚说明本发明中的技术方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。

本发明中的系统包括各个多种移动应急平台和指挥中心，通过布置在各个位置的气体检测装置对气体进行检测，并将检测结果发送至应急平台和指挥中心。下面通过图1所示的系统结构图，详细说明系统的构成。

参见图1，气体环境应急检测系统包括：数据采集处理装置、气体检测装置、无线数据传输装置、移动应急平台和应急指挥中心系统。

上述气体检测装置包括：气体采样系统、气体检测模块和GPS定位模块，气体采样系统与气体监测模块通过配套设备相连接。气体检测装置通过无线数据传输装置与数据采集处理装置、大中型移动应急平台之间实现数据连接，上述数据采集处理装置也通过无线数据传输装置与大中型移动应急平台相连，并且能够通过Internet(互联网)与应急指挥中心系统数据连接。

可采用多个气体检测装置分别放置在被监控的区域，并在检测到气体后发出报警，将检测的结果以及自身的坐标位置数据发送至无线数据传输装置。其中，气体检测装置内的气体采样系统包括采样探头、水阱过滤器和自吸式恒流泵。

采样探头会不断的采集该区域内气体，当发生气体泄漏事件时，采集到气体后，气体经过采样探头所连接的水阱过滤器去除了空气中的杂质，再通过水阱过滤器所连接的自吸式恒流泵，将气体送入到气体监测模块。气体采样系统可以调节进气的流速，有效的去处空气中的杂质，从而增加检测时的准确性。

上述基于传感器阵列技术可识别多种气体，包括：CO、H₂S、、SO₂、HF、NH₃、NO₂、O₂、HCN、HC、H₂、NO、F₂、Br₂、PH₃、CH₄、ClO₂、C₂H₄O、CO₂、、HBr、C₂H₈N₂、COCl₂、POCl₃、VOC。可根据被检测区域内的气体的泄漏种类选择相应的传感器，对经过气体采样系统的气体进行自动检测，并自动计算测试结果，自动进行数据传输，检测种类多样，数据可靠准确。

气体监测模块将检测后的结果通过连接的无线数据传输装置经过网络发送至数据采集处理装置、以及应急平台、应急指挥中心系统等，如气体的浓度、毒性成分的含量等数据。

无线数据传输装置集成智能网关和便携式无线射频调试解调器、以及各种无线射频芯片，如GPRS、CDMA、3G技术的射频收发芯片，还可采用RS232、RS485等接口的通信方式等。数据采集处理装置与大中型移动应急平台之间的数据传输可选用GPRS、CDMA、3G等方式。

数据采集处理装置为小型移动应急平台，如便携式的笔记本、PDA等通信终端。气体检测装置通过无线数据传输装置传输数据，无线数据传输装置经过网络、或者直接通过有线通讯链路与数据采集处理装置相连接，可实现采集的数据即时传输。数据采集处理装置基于地理信息系统GIS开发，集成有GIS软件，当接收到数据传输装置传输的数据后，对接收到的数据进行分析处理，可实现对气体检测装置所检测区域的位置信息、测点周边信息的综合查询，进而显示气体的泄露位置，对未来时间内的气体扩散情况进行模拟预测。

数据采集处理装置还可集成各种气体检测仪数据接口，能实现对监测数据的实时展示、超标报警和气体扩散模拟。数据采集装置通过无线传输系统与大中型移动应急平台相连，并且能够通过Internet网络与应急指挥中心系统相连。在气体检测装置和数据采集处理装置之间的数据传输通过数据传输装置实现。

上面描述了本发明的系统框架结构、以及各个装置的内部组成，下面通过图2所示的结构图详细说明系统的工作流程。

如图2所示系统结构的连接示意图，包括：气体检测装置2，其内部集成了气体采样系统、气体监测模块3和GPS定位模块4，其中气体监测模块包括传感器阵列、信号预处理系统、计算机系统，模块的内部结构已经结合图1进行了说明，不再赘述。气体检测装置2内的气体监测模块3对连接的来自进气泵1的气体进行检测，并将检测后的数据显示在显示屏5上，通过无线传输模块6传输至无线数据传输装置7，无线数据传输装置7将接收的数据通过有线方式传输至小型移动应急平台8、或大中型移动应急平台9。计算机系统通过电源单元供电。

小型移动应急平台8集成有数据采集处理装置，小型移动应急平台8采用笔记本电脑、掌上PDA等实现。

大中型移动应急平台9可以环境应急监测车或者环境应急监测船等为载体，可以通过无线传输系统与数据采集处理装置(即小型移动应急平台)8相连，对数据采集处理装置传送的数据即时获取，可进行现场指挥。

数据采集处理装置(即小型移动应急平台)8还可将采集的数据通过网络发送至部署于环境应急指挥中心系统的环境应急服务器10。与环境应急服务器10相连的输入/输出终端可对传送的数据即时获取并显示；输入终端包括键盘、麦克等，可实现话音、短信等指示信息的输入，实现远程指挥，并为决策提供支持。

本发明可对突发性气体扩散事件进行应急监测，检测种类多样，数据准确可靠，传输迅速。并可利用数据处理分析系统对污染物的扩散情况进行分析，为应急指挥与决策提供依据。

本气体应急系统可实现对突发气体泄漏事件的应急检测、分析和展示，主要有以下几种方式：

1.针对气体泄漏事件，气体监测装置的微处理器控制单元智能化管理维护所有气体设置和校准的数据库。能够在若干种混合气体复杂的环境中快速、准确地识别出所检测气体是否存在，并作出定量分析，及时报警。

2.对突发性环境事件进行现场检测，并通过无线网络将数据传输至小型移动应急平台。

3.小型移动应急平台对接受的数据进行处理、分析与储存，对污染物扩散情况进行分析。

4.小型移动应急平台基于GIS技术开发，可将检测数据与分析结果在电子地图中显示，对超标情况进行报警，可通过多点监测数据生成污染物浓度分布信息，并直观显示出污染物的扩散情况。

5.小型移动应急平台可通过无线数据传输系与大中型移动应急平台相连。并且能够通过Internet网络与应急指挥中心系统相连，对各个泄漏点进行整体监控和指挥，为决策提供支持。

本发明可对多种类型的突发性气体泄漏事件进行及时的检测，安装方便，检测种类多样，数据准确可靠。检测数据可被即时传输至数据采集处理装置，通过软件进行分析，从而对未来污染物质扩散情况进行分析，将结果通过GIS地图显示出来并传输至大中型移动应急平台和应急指挥中心系统，为决策提供依据。

对于本发明各个实施例中所阐述的系统，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种气体环境应急检测系统，其特征在于，包括气体检测装置、数据采集处理装置、大中型移动应急平台和应急指挥中心系统；

2.根据权利要求1所述的气体环境应急检测系统，其特征在于：所述气体检测装置包括气体采样系统、气体检测模块和GPS定位模块，所述气体采样系统、所述GPS定位模块均与所述气体监测模块连接，所述气体监测模块通过无线数据传输装置与所述数据采集处理装置、所述大中型移动应急平台之间数据连接；所述数据采集处理装置也通过无线数据传输装置与所述大中型移动应急平台相连，并且能够通过Internet网络与所述应急指挥中心系统数据连接。

3.根据权利要求2所述的气体环境应急检测系统，其特征在于：所述无线数据传输装置集成有GPRS、CDMA、或3G通信技术的射频收发芯片、以及RS232或RS485通信接口。

4.根据权利要求2所述的气体环境应急检测系统，其特征在于：所述气体采样系统包括依次连接的采样探头、过滤器和进气泵；所述气体监测模块包括传感器阵列、信号预处理系统、计算机系统和无线传输模块；所述传感器阵列用于检测所述采样探头从检测区域内采集的、并经所述过滤器过滤后由所述进气泵送来的气体；

5.根据权利要求4所述的气体环境应急检测系统，其特征在于：所述过滤器为水阱过滤器，所述进气泵为自吸式恒流泵，所述气体检测装置设置有操作按键和显示气体检测结果和设备经纬度信息的显示屏，所述操作按键和所述显示屏均与所述计算机系统连接。

6.根据权利要求4所述的气体环境应急检测系统，其特征在于：所述传感器阵列包括识别多种气体的多种传感器。

7.根据权利要求6所述的气体环境应急检测系统，其特征在于：所述传感器阵列至少包括检测如下气体的传感器：

8.根据权利要求1所述的气体环境应急检测系统，其特征在于：所述数据采集处理装置为笔记本电脑或掌上电脑。

9.根据权利要求1所述的气体环境应急检测系统，其特征在于：所述应急指挥中心系统包括用于显示所述具体坐标位置及检测结果的输出终端和用于发出指令的所述输出终端，其中，所述输出终端为显示器。