CN106430070B - 一种加油站油气监测与收集处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加油站油气监测及收集处理系统及方法，与现有技术相比，本发明针对加油站储存有大量易燃、易爆油品，存在较大安全隐患，且容易引发火灾爆炸事故的情况，在综合考虑加油站设计布局与实际需求的基础上，在必要的关键位置设置了一个或多个油气状态实时监测单元，并在易发事故或存在安全隐患的相应监控范围内布设了多个油气收集口，实现监测和收集处理的一体化控制，并且根据油气状态实际风险大小来控制系统的收集处理装置，多点监控，多模式控制收集处理，另外还利用加油站采光面积大的优点配置了太阳能发电充电模块。本发明不仅降低了加油站的安全风险，将事故防患于未然，还符合节能环保的理念。

Description

一种加油站油气监测与收集处理系统及方法

技术领域

本发明属于油气收集处理与智能控制领域，具体来说，涉及一种加油站油气监测与收集处理系统及方法。

背景技术

加油站经营的是危险化学品，易燃易爆，作业环节多，易发生混油、油气跑冒、火灾爆炸、中毒窒息等安全事故。比如：国内大部分加油站未采取密封加油技术，加油时，大量油气外泄，极有可能在加油口附近形成一个爆炸危险区域；油气密度比空气密度大，易沉积于管沟、电缆沟、下水道、操作井等低洼处，积极于加油站角落，一旦遇到火源就会爆炸燃烧；油气四处蔓延把加油站和作业区内外沟通起来，将站外火源引至站内，将会造成严重的燃烧爆炸；卸油胶管破裂、密封垫破损、快速接头紧固螺栓松动等原因，使油品滴露至地面蒸发至周围大气中；卸油时对液位监测不及时造成油品跑冒并溢出罐外后，周围空气中油气浓度迅速上升，存在较大安全隐患。

因此，如何降低加油站的安全风险，已成为现在急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前的加油站存在较大的安全隐患。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种加油站油气监测与收集处理系统，包括均与嵌入式控制单元连接的油气状态实时监测单元、数据存储模块、无线网络传输模块、实时数据显示模块、声光报警模块、油气收集装置、油气处理装置、太阳能发电充电模块、储能模块和供电模块：

所述油气状态实时监测单元，用于监测所处位置周围空气中的油气实际状态，并将实时的监测数据传输至嵌入式控制单元；

所述数据存储模块，用于存储系统的运行程序、设置的阈值、曲线和各种监测数据；

所述无线网络传输模块，用于把经过预处理后的实时数据，监测结果、预警信息数据传输至系统中心服务器或者消防监控中心；

所述实时数据显示模块，用于显示嵌入式控制单元输出的实时数据；

所述声光报警模块，用于在系统及其各部分出现故障(比如传感器、供电模块、油气处理装置、油气处理装置故障)和现场油气浓度过高时，提供警示灯及语音提示；

所述油气收集装置，用于收集加油站空气中的油气；

所述油气处理装置，用于处理油气收集装置收集的油气，处理后可回收再利用；

所述太阳能发电充电模块，用于将太阳能转化成电能并经过适配处理后充入储能模块；

所述储能模块，用于存储电能；

所述供电模块，为系统的各用电单元提供电能；

所述嵌入式控制单元，用于控制系统中与其相连的各个单元、模块和装置，包括接收数据、处理数据、传输数据、发送控制信号，以保证系统各部分正常高效的工作。

进一步的，所述太阳能发电充电模块包括由多块太阳能电池板组成的太阳能发电组件和充电控制器，充电控制器用于控制太阳能发电组件发电和充电时与储能模块进行适配；

所述油气状态实时监测单元由压力传感器、温度传感器、湿度传感器、浓度传感器组成，且在加油站关键监控点布设一个或多个油气状态实时监测单元。

本发明还请求保护一种应用于上述系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

S101，系统通电，运行系统自检程序及初始化，自检通过，整个系统初始化后开始运行，如果自检未通过，声光报警模块故障灯亮起，同时语音提示故障部件及类型，待故障解除后系统初始化并开始运行；

S102，供电模块通电后，给嵌入式控制单元发送通电信号，嵌入式控制单元接到信号后，查看储能模块中的电能情况，若电压电流满足系统供电要求，则优先使用储能模块中电能，若电压电流不满足供电要求，则使用供电模块为系统中用电部分供电；

S103，油气状态实时监测单元开始监测周围油气实际状态，包括压力、温度、湿度、浓度，油气状态实时监测单元将从相应传感器中实时采集到的信号进行放大、整形、电压转换、和滤波预处理后，传输至嵌入式控制单元；

S104，嵌入式控制单元根据油气状态实时监测单元传回的实时监测数据综合计算后得出此时的油气状态风险系数λ，与存储模块中存储的风险阈值曲线对比后，产生对应风险级别的控制信号，控制油气收集装置和油气处理装置不同级别的工作状态；

S105，当油气状态风险系数λ为0≤λ＜1时，油气状态处于正常状态，系统进入安全模式，若0≤λ＜0.3，油气收集装置和油气处理装置不工作处于休眠状态，若0.3≤λ＜1，嵌入式处理单元控制油气收集装置和油气处理装置低功耗运行，直至油气状态风险系数λ值返回0≤λ＜0.3，油气收集装置和油气处理装置停止工作返回休眠状态，安全模式中，声光报警模块的正常指示灯常亮，同时实时数据显示模块一直显示从嵌入式处理单元接收的实时监测信息，；

S106，当油气状态风险系数λ为1≤λ＜2时，油气状态处于异常状态，系统进入预警模式，声光报警模块预警指示灯亮起，语音提示当前状态；嵌入式处理单元根据具体的油气状态风险系数λ与系统存储模块中存储的“风险系数—收集效率曲线”对比后，产生相应控制信号并传输至油气收集装置和油气处理装置，油气收集装置和油气处理装置按照接收的控制信号开始工作，并将工作参数反馈回嵌入式处理单元，嵌入式处理单元综合实时的油气状态监测数据与反馈回来的工作参数，实时调整控制油气收集装置和油气处理装置的工作效率，直至油气状态返回正常状态，进入安全模式，整个过程中，实时数据显示模块一直显示从嵌入式处理单元接收的实时监测信息；

S107，当油气状态风险系数λ为λ≥2时，油气状态处于危险状态，系统进入主动收集处理模式，油气收集装置和油气处理装置全速工作，同时声光报警模块危险指示灯亮起，语音提示现场人员撤离，直至油气状态恢复到异常状态，系统进入预警模式，嵌入式控制单元才开始调整控制油气收集装置和油气处理装置的工作状态；

S108，当油气状态恢复到正常状态时，系统回到安全模式，加油站油气监测与收集处理系统根据现场实际情况在安全模式、预警模式和主动处理收集模式三种模式中切换，直到系统关闭。

进一步的，所述的方法中，整个控制过程中，系统一直通过无线网络传输模块把预处理后的实时数据，监测结果、油气状态风险系数λ值及预警信息数据实时地传输至系统中心服务器，作为监控数据存档并备份，同时这些信息传输至附近的消防监控中心，供附近的消防部门参考，并为其采取消防行动提供重要依据和信息。

进一步的，所述油气状态风险系数λ，由油气状态的影响因素压力、温度、湿度、浓度及其对应权重系数决定，对应权重系数中参数与实际温湿度下的饱和蒸汽压、露点温度、比湿等有关，为动态变量，具体公式如下：

λ＝k₁·P+k₂·T+k₃·α+k₄·C

其中，λ——油气状态风险系数；

k₁——油气压力权重系数；

k₂——油气温度权重系数；

k₁——油气湿度权重系数；

k₁——油气浓度权重系数；

P——油气压力监测值；

T——油气温度监测值；

α——油气湿度监测值；

C——油气浓度监测值。

与现有技术相比，本发明针对加油站储存有大量易燃、易爆油品，存在较大安全隐患，且容易引发火灾爆炸事故的情况，在综合考虑加油站设计布局与实际需求的基础上，在必要的关键位置设置了一个或多个油气状态实时监测单元，并在易发事故或存在安全隐患的相应监控范围内布设了多个油气收集口，实现监测和收集处理的一体化控制，并且根据油气状态实际风险大小来控制系统的收集处理装置，多点监控，多模式控制收集处理，另外还利用加油站采光面积大的优点配置了太阳能发电充电模块。本发明不仅降低了加油站的安全风险，将事故防患于未然，还符合节能环保的理念。

附图说明

图1：一种加油站油气监测与收集处理系统结构示意图；

图2：一种加油站油气监测与收集处理系统的控制方法流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1所示，本发明请求保护一种加油站油气监测与收集处理系统，包括均与嵌入式控制单元连接的油气状态实时监测单元、数据存储模块、无线网络传输模块、实时数据显示模块、声光报警模块、油气收集装置、油气处理装置、太阳能发电充电模块、储能模块和供电模块；

所述油气状态实时监测单元用于监测所处位置周围空气中的油气实际状态，并将实时的监测数据传输至嵌入式控制单元；

所述数据存储模块用于存储系统的运行程序、设置的阈值、曲线和各种监测数据；

所述无线网络传输模块用于把预处理后的实时数据，监测结果、预警信息等数据传输至系统中心服务器或者消防监控中心；

所述实时数据显示模块用于显示嵌入式控制单元输出的实时数据；

所述声光报警模块用于在系统及其各部分出现故障(比如传感器、供电模块、油气处理装置、油气处理装置故障)和现场油气浓度过高时，提供警示灯及语音提示；

所述油气收集装置用于收集加油站空气中的油气；

所述油气处理装置用于处理油气收集装置收集的油气，处理后可回收再利用；

所述太阳能发电充电模块用于将太阳能转化成电能并经过适配处理后充入储能模块；

所述储能模块用于存储电能；

所述供电模块为系统的各用电单元提供电能；

所述嵌入式控制单元用于控制系统中与其相连的各个单元、模块和装置，包括接收数据、处理数据、传输数据、发送控制信号等，以保证系统各部分正常高效的工作。

所述太阳能发电充电模块包括由多块太阳能电池板组成的太阳能发电组件和充电控制器，充电控制器用于控制太阳能发电组件发电和充电时与储能模块进行适配。

所述油气状态实时监测单元由压力传感器、温度传感器、湿度传感器、浓度传感器组成，且综合考虑加油站的设计布局和实际需要在其关键监控点布设一个或多个油气状态实时监测单元。

所述的一种加油站油气监测及收集处理系统，配合油气状态实时监测单元的布置情况，在易发事故或存在安全隐患的相应监控范围内设置多个油气收集口。

如图2，在本发明的另一个实施例当中，本申请还请求保护一种应用于上述加油站油气监测与收集处理系统的控制方法，该方法包括以下步骤：

S101，系统通电，运行系统自检程序及初始化，自检通过，整个系统初始化后开始运行，如果自检未通过，声光报警模块故障灯亮起，同时语音提示故障部件及类型，待故障解除后系统初始化并开始运行；

S102，供电模块通电后，给嵌入式控制单元发送通电信号，嵌入式控制单元接到信号后，查看储能模块中的电能情况，若电压电流满足系统供电要求，则优先使用储能模块中电能，若电压电流不满足供电要求，则使用供电模块为系统中用电部分供电；

S103，油气状态实时监测单元开始监测周围油气实际状态(包括压力、温度、湿度、浓度等)，油气状态实时监测单元将从相应传感器中实时采集到的信号进行放大、整形、电压转换、和滤波等预处理后，传输至嵌入式控制单元；

S104，嵌入式控制单元根据油气状态实时监测单元传回的实时监测数据综合计算后得出此时的油气状态风险系数λ，与存储模块中存储的风险阈值曲线对比后，产生对应风险级别的控制信号，控制油气收集装置和油气处理装置不同级别的工作状态；

S105，当油气状态风险系数λ为0≤λ＜1时，油气状态处于正常状态，系统进入安全模式，若0≤λ＜0.3，油气收集装置和油气处理装置不工作处于休眠状态，若0.3≤λ＜1，嵌入式处理单元控制油气收集装置和油气处理装置低功耗运行，直至油气状态风险系数λ值返回0≤λ＜0.5，油气收集装置和油气处理装置停止工作返回休眠状态，安全模式中，声光报警模块的正常指示灯常亮，同时实时数据显示模块一直显示从嵌入式处理单元接收的实时监测信息，；

S106，当油气状态风险系数λ为1≤λ＜2时，油气状态处于异常状态，系统进入预警模式，声光报警模块预警指示灯亮起，语音提示当前状态；嵌入式处理单元根据具体的油气状态风险系数λ与系统存储模块中存储的“风险系数—收集效率曲线”对比后，产生相应控制信号并传输至油气收集装置和油气处理装置，油气收集装置和油气处理装置按照接收的控制信号开始工作，并将工作参数反馈回嵌入式处理单元，嵌入式处理单元综合实时的油气状态监测数据与反馈回来的工作参数，实时调整控制油气收集装置和油气处理装置的工作效率，直至油气状态返回正常状态，进入安全模式，整个过程中，实时数据显示模块一直显示从嵌入式处理单元接收的实时监测信息；

S107，当油气状态风险系数λ为λ≥2时，油气状态处于危险状态，系统进入主动收集处理模式，油气收集装置和油气处理装置全速工作，同时声光报警模块危险指示灯亮起，语音提示现场人员撤离，直至油气状态恢复到异常状态，系统进入预警模式，嵌入式控制单元才开始调整控制油气收集装置和油气处理装置的工作状态；

S108，当油气状态恢复到正常状态时，系统回到安全模式，加油站油气监测与收集处理系统根据现场实际情况在安全模式、预警模式和主动处理收集模式三种模式中切换，直到系统关闭。

所述的方法，整个控制过程中，系统一直通过无线网络传输模块把预处理后的实时数据，监测结果、油气状态风险系数λ值及预警信息等数据实时地传输至系统中心服务器，作为监控数据存档并备份，同时这些信息传输至附近的消防监控中心，供附近的消防部门参考，并为其采取消防行动提供重要依据和信息；

所述油气状态风险系数λ，由油气状态的影响因素压力、温度、湿度、浓度及其对应权重系数决定，对应权重系数中参数与实际温湿度下的饱和蒸汽压、露点温度、比湿等有关，为动态变量，具体公式如下：

λ＝k₁·P+k₂·T+k₃·α+k₄·C

其中，λ——油气状态风险系数；

k₁——油气压力权重系数；

k₂——油气温度权重系数；

k₁——油气湿度权重系数；

k₁——油气浓度权重系数；

P——油气压力监测值；

T——油气温度监测值；

α——油气湿度监测值；

C——油气浓度监测值。

本发明中应用具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，对于本领域的一般技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护的范围。

Claims (3)

1.一种加油站油气监测与收集处理系统的控制方法，所述的加油站油气监测与收集处理系统包括均与嵌入式控制单元连接的油气状态实时监测单元、数据存储模块、无线网络传输模块、实时数据显示模块、声光报警模块、油气收集装置、油气处理装置、太阳能发电充电模块、储能模块和供电模块，其特征在于：

所述油气状态实时监测单元，用于监测所处位置周围空气中的油气实际状态，并将实时的监测数据传输至嵌入式控制单元；

所述数据存储模块，用于存储系统的运行程序、设置的阈值、曲线和各种监测数据；

所述无线网络传输模块，用于把经过预处理后的实时数据，监测结果、预警信息数据传输至系统中心服务器或者消防监控中心；

所述实时数据显示模块，用于显示嵌入式控制单元输出的实时数据；

所述声光报警模块，用于在系统及其各部分出现故障和现场油气浓度过高时，提供警示灯及语音提示；

所述油气收集装置，用于收集加油站空气中的油气；

所述油气处理装置，用于处理油气收集装置收集的油气，处理后可回收再利用；

所述太阳能发电充电模块，用于将太阳能转化成电能并经过适配处理后充入储能模块；

所述储能模块，用于存储电能；

所述供电模块，为系统的各用电单元提供电能；

所述嵌入式控制单元，用于控制系统中与其相连的各个单元、模块和装置，包括接收数据、处理数据、传输数据、发送控制信号，以保证系统各部分正常高效的工作；

所述太阳能发电充电模块包括由多块太阳能电池板组成的太阳能发电组件和充电控制器，充电控制器用于控制太阳能发电组件发电和充电时与储能模块进行适配；

所述油气状态实时监测单元由压力传感器、温度传感器、湿度传感器、浓度传感器组成，且在加油站关键监控点布设一个或多个油气状态实时监测单元；

所述的控制方法包括以下步骤：

S101，系统通电，运行系统自检程序及初始化，自检通过，整个系统初始化后开始运行，如果自检未通过，声光报警模块故障灯亮起，同时语音提示故障部件及类型，待故障解除后系统初始化并开始运行；

S102，供电模块通电后，给嵌入式控制单元发送通电信号，嵌入式控制单元接到信号后，查看储能模块中的电能情况，若电压电流满足系统供电要求，则优先使用储能模块中电能，若电压电流不满足供电要求，则使用供电模块为系统中用电部分供电；

S103，油气状态实时监测单元开始监测周围油气实际状态，包括压力、温度、湿度、浓度，油气状态实时监测单元将从相应传感器中实时采集到的信号进行放大、整形、电压转换、和滤波预处理后，传输至嵌入式控制单元；

S104，嵌入式控制单元根据油气状态实时监测单元传回的实时监测数据综合计算后得出此时的油气状态风险系数λ，与存储模块中存储的风险阈值曲线对比后，产生对应风险级别的控制信号，控制油气收集装置和油气处理装置不同级别的工作状态；

S105，当油气状态风险系数λ为0≤λ＜1时，油气状态处于正常状态，系统进入安全模式，若0≤λ＜0.3，油气收集装置和油气处理装置不工作处于休眠状态，若0.3≤λ＜1，嵌入式处理单元控制油气收集装置和油气处理装置低功耗运行，直至油气状态风险系数λ值返回0≤λ＜0.3，油气收集装置和油气处理装置停止工作返回休眠状态，安全模式中，声光报警模块的正常指示灯常亮，同时实时数据显示模块一直显示从嵌入式处理单元接收的实时监测信息；

S106，当油气状态风险系数λ为1≤λ＜2时，油气状态处于异常状态，系统进入预警模式，声光报警模块预警指示灯亮起，语音提示当前状态；嵌入式处理单元根据具体的油气状态风险系数λ与系统存储模块中存储的“风险系数—收集效率曲线”对比后，产生相应控制信号并传输至油气收集装置和油气处理装置，油气收集装置和油气处理装置按照接收的控制信号开始工作，并将工作参数反馈回嵌入式处理单元，嵌入式处理单元综合实时的油气状态监测数据与反馈回来的工作参数，实时调整控制油气收集装置和油气处理装置的工作效率，直至油气状态返回正常状态，进入安全模式，整个过程中，实时数据显示模块一直显示从嵌入式处理单元接收的实时监测信息；

S107，当油气状态风险系数λ为λ≥2时，油气状态处于危险状态，系统进入主动收集处理模式，油气收集装置和油气处理装置全速工作，同时声光报警模块危险指示灯亮起，语音提示现场人员撤离，直至油气状态恢复到异常状态，系统进入预警模式，嵌入式控制单元才开始调整控制油气收集装置和油气处理装置的工作状态；

S108，当油气状态恢复到正常状态时，系统回到安全模式，加油站油气监测与收集处理系统根据现场实际情况在安全模式、预警模式和主动收集处理模式三种模式中切换，直到系统关闭。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法中，整个控制过程中，系统一直通过无线网络传输模块把预处理后的实时数据，监测结果、油气状态风险系数λ值及预警信息数据实时地传输至系统中心服务器，作为监控数据存档并备份，同时这些信息传输至附近的消防监控中心，供附近的消防部门参考，并为其采取消防行动提供重要依据和信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油气状态风险系数λ，由油气状态的影响因素压力、温度、湿度、浓度及其对应权重系数决定，对应权重系数中参数与实际温湿度下的饱和蒸汽压、露点温度、比湿有关，为动态变量，具体公式如下：

λ＝k₁·P+k₂·T+k₃·α+k₄·C

其中，λ——油气状态风险系数；

k₁——油气压力权重系数；

k₂——油气温度权重系数；

k₃——油气湿度权重系数；

k₄——油气浓度权重系数；

P——油气压力监测值；

T——油气温度监测值；

α——油气湿度监测值；

C——油气浓度监测值。