CN109030731A - 一种实验室安全监测系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实验室安全监测系统及其工作方法。该系统包括后台服务器和设置在实验室内的监测装置，监测装置包括控制装置和有毒有害气体检测装置，有毒有害气体检测装置包括设置在实验室顶部的呈网格状的轨道网络以及设置在轨道网络上且可沿轨道网络移动的若干个气体检测模块，气体检测模块包括基座，基座下表面设有若干个不同的气体传感器，气体传感器围成圆形且沿圆形等间距设置，基座顶部设有可沿导轨移动的移动机构，基座上还设有微处理器和第一无线通信模块，控制装置包括控制器、报警模块和第二无线通信模块。本发明能够有效监测实验室的安全情况，当检测到实验室泄漏有毒有害气体时，能够及时报警。

Description

一种实验室安全监测系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及实验室安全监测技术领域，尤其涉及一种实验室安全监测系统及其工作方法。
背景技术
在进行化学反应的时候，往往会产生很多有害气体，如氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲苯等，这些化学反应后生成的有害气体都对人体有一定的伤害，具有毒性或者易燃易爆，而在化学实验室中，如果反应后的有毒有害、易燃易爆气体泄漏，就会导致危害实验人员的人身安全，因此，必须早发现、早预报，并及时稳妥的解决泄漏问题，才能最大程度的保障实验室安全。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供了一种实验室安全监测系统及其工作方法，其能够有效监测实验室的安全情况，当检测到实验室泄漏有毒有害气体时，能够及时报警，避免实验人员受到危害。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明的一种实验室安全监测系统，包括后台服务器和设置在实验室内的监测装置，所述监测装置包括控制装置和有毒有害气体检测装置，所述有毒有害气体检测装置包括设置在实验室顶部的呈网格状的轨道网络以及设置在轨道网络上且可沿轨道网络移动的若干个气体检测模块，所述气体检测模块包括基座，所述基座下表面设有若干个不同的气体传感器，所述气体传感器围成圆形且沿圆形等间距设置，基座顶部设有可沿导轨移动的移动机构，所述基座上还设有微处理器和第一无线通信模块，所述控制装置包括控制器、报警模块和第二无线通信模块，所述微处理器分别与气体传感器、第一无线通信模块和移动机构电连接，所述控制器分别与报警模块和第二无线通信模块电连接，所述第一无线通信模块能够与第二无线通信模块无线通信，所述第二无线通信模块能够与后台服务器无线通信。
在本技术方案中，气体检测模块内的每个气体传感器用于检测一种有毒有害气体，微处理器读取气体检测模块的检测数据，并通过第一无线通信模块将其发送到控制装置，当气体检测模块检测到实验室内某种有毒有害气体浓度超标时，报警模块发出报警，并通过第二无线通信模块将报警信息发送到后台服务器。
气体检测模块可沿轨道网络移动，能够根据需要将各个气体检测模块设置在需要进行重点检测的位置，气体检测模块设置更灵活，保证了检测的精确度。
作为优选，所述控制装置还包括显示屏和按键，所述控制器分别与显示屏和按键电连接。
作为优选，所述若干个不同的气体传感器分别为ME4-C6H6传感器、TD400-SH-MDK传感器、SK-600-C8H10传感器、TGS-826传感器、TGS-202传感器、TGS-825传感器和ME3-C7H8传感器。
ME4-C6H6传感器用于检测苯，TD400-SH-MDK传感器用于检测丙酮气体，SK-600-C8H10传感器用于检测二甲苯，TGS-826传感器用于检测氨气，TGS-202传感器用于检测二氧化碳，TGS-825传感器用于检测硫化氢，ME3-C7H8传感器用于检测甲苯。
作为优选，所述监测装置还包括设置在实验室顶部的若干个摄像头，所述控制器与摄像头电连接。摄像头采集实验室内的图像，控制装置将图像发送到后台服务器。
作为优选，所述监测装置还包括温度传感器和湿度传感器，所述控制器分别与温度传感器和湿度传感器电连接。温度传感器检测实验室内温度，湿度传感器检测实验室内湿度，当实验室内的温度不符合条件或湿度不符合条件时，报警模块发出报警。
作为优选，所述监测装置还包括烟雾传感器，所述控制器与烟雾传感器电连接。当烟雾传感器检测到实验室内烟雾浓度超过设定值时，报警模块发出报警。
作为优选，所述报警模块包括报警灯和语音输出模块，所述控制器分别与报警灯和语音输出模块电连接。
作为优选，所述控制器还与实验室的通风系统电连接。当检测到实验室内存在有毒有害气体浓度超标时，通风系统工作，将实验室内的气体排出到实验室外。
作为优选，所述轨道网络包括若干根横向导轨和若干根纵向导轨，所述横向导轨和纵向导轨的交汇处设有导向盘，所述导向盘顶部设有驱动导向盘转动的电机，所述导向盘下表面设有弧形导轨，所述弧形导轨的两端分别与一根横向导轨和一根纵向导轨相接，所述控制器与电机电连接。
控制器可控制导向盘转动，当气体检测模块需要移动到轨道网络的某个指定位置时，控制器计算出气体检测模块移动到指定位置的路径，控制路径上的导向盘转动将路径上相互断开的横向导轨和纵向导轨通过弧形导轨连通，接着，气体检测模块沿路径移动到指定位置。
如果气体检测模块只需要沿直线移动到某个指定位置时，如果该直线上有导向盘，则气体检测模块沿直线移动，当移动到某个导向盘位置时，该导向盘先转动到其上的弧形导轨一端与气体检测模块当前移动线路一端相接，接着气体检测模块移动到该导向盘的弧形导轨上，然后该导向盘转动到其上的弧形导轨另一端与气体检测模块下面要移动的线路一端相接，最后气体检测模块移动到下面的线路上继续移动。
作为优选，所述移动机构包括两个轨道轮以及驱动轨道轮转动的驱动模块，所述两个轨道轮分别位于导轨两侧且与导轨接合，所述微处理器与驱动模块电连接。
本发明的一种实验室安全监测系统的工作方法，用于上述的一种实验室安全监测系统，基座下表面设有N个不同的气体传感器，气体传感器为金属氧化物气体传感器，包括以下步骤：
控制装置接收每个气体检测模块输出的数据，对每个气体检测模块输出的数据进行分析，当控制装置分析出某个气体检测模块检测到存在有毒有害气体泄漏时，报警模块发出报警；
控制装置判断t时刻某个气体传感器是否检测到对应有毒有害气体发生泄漏的方法包括以下步骤：
S1：采集气体检测模块的N个不同的气体传感器在t-T时刻至t时刻输出的检测数据，分别计算出第1个气体传感器至第N个气体传感器在t时刻所对应的校准信号值 t为时间变量，T为设定的常数；
S2：以每个气体传感器的校准信号为该传感器响应轴在平面上绘制一个具有N个传感器响应轴的多轴矢量图，所有传感器响应轴的原点为同一点，相邻两个传感器响应轴之间的夹角根据校准信号值在对应的传感器响应轴上标注出相应的响应点，将相邻传感器响应轴上标注出来的响应点通过直线连接围成一个封闭空间，根据响应点的值及夹角θ计算出相邻传感器响应轴及其上响应点连线围成的区域面积，得到N个区域面积Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、……AreN(t)；
S3：构建t时刻传感器响应面包络面积传递向量[Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、……AreN(t)]，并进行二次样条差值，形成t时刻传感器响应面包络面积传递曲线Cur(t)；
S4：将Cur(t)输入一层信号放大模型：
其中，Bar(x，t)为势函数，x(t)为运动行程函数，m、n为设定的常数，η(t)是显式干扰，δ(t)为隐含干扰，为周期性自激发信号，f是信号频率，t为模型行程时间，为相位，η(t)x3(t)为标定分量，设
计算Bar(x，t)对于x的一阶导数、二阶导数、三阶导数，并且使等式等于0，得到三层信号放大模型：
设定η(t)＝0，计算得到x(t)的临界值为
将临界值代入公式(1)中，并设定x0(t)＝0，sf0＝0，采用四阶珑格库塔算法求解公式(1)，得到：
其中，xn(t)为x(t)的n阶导数，sfn-1是input(t)的n-1阶导数在t＝0处的值，snn+1是input(t)的n+1阶导数在t＝0处的值，n＝0，1，2，3…，a、b为设定的常数，
计算得到x1(t)，x2(t)…xn+1(t)的值，对x1(t)，x2(t)…xn+1(t)进行积分得到x(t)，并计算x(t)在一层信号放大模型和三层信号放大模型组成的二阶信号放大系统产生极值时刻计算噪声抑制比NER：
其中，
S5：根据噪声抑制比NER输出噪声抑制比曲线，选取噪声抑制比曲线中的最大值NER最大值，如果NER最大值＞阈值K，则判断在t时刻存在有毒有害气体泄漏，执行步骤S6，如果NER最大值≤阈值K，则判断在t时刻不存在有毒有害气体泄漏；
S6：从校准信号值中选出数值最大的作为最大校准信号值Seb(t)最大值，给每个气体传感器构建一个t时刻对应的响应三角形，每个气体传感t时刻对应的响应三角形的一条边长度为Seb 2(t)最大值，另一条边长度为该气体传感器对应的校准信号值的平方，这两条边的夹角为θ，计算每个气体传感器t时刻对应的响应三角形的面积，如果某个气体传感器t时刻对应的响应三角形的面积大于对应的面积阈值，则判断该气体传感器所检测的有毒有害气体在t时刻发生泄漏。
不同传感器由于检测信号特性不同，其响应面的轮廓范围是不同的，反映了其响应的变化范围是具有一定分布的，如何提取响应面的特征信息用于表征被测物的性质，这是本发明的重点之一。
金属氧化物气体传感器对气体或气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想，容易出现误判。本方法通过综合分析，能够有效避免其他气体对金属氧化物气体传感器的干扰，提高了检测精度，减少误判。
作为优选，所述步骤S1中计算第N个气体传感器在t时刻所对应的校准信号值的方法包括以下步骤：
计算t-T时刻至t时刻第N个气体传感器输出的检测数据的均值AVN(t)，选取t-T时刻至t时刻第N个气体传感器输出的检测数据中的最大值HAN(t)、最小值LAN(t)；
采用以下公式计算出
作为优选，当t时刻只有一个气体传感器检测到对应有毒有害气体发生泄漏时，则判断t时刻的气体泄漏为单一气体泄漏；当t时刻有两个以上气体传感器检测到对应有毒有害气体发生泄漏时，则判断t时刻的气体泄漏为混合气体泄漏，计算t时刻检测到有毒有害气体发生泄漏的各个气体传感器在t时刻对应的响应三角形面积的比值，该比值就是各个气体传感器所测得的对应有毒有害气体在混合气体中的占比。
如：在t时刻，TD400-SH-MDK传感器检测到丙酮气体泄漏，SK-600-C8H10传感器检测到二甲苯泄漏、TGS-826传感器检测到氨气泄漏，且TD400-SH-MDK传感器、SK-600-C8H10传感器、TGS-826传感器所对应的响应三角形面积比值为1∶1∶2，则丙酮气体、二甲苯、氨气在混合气体中的占比为1∶1∶2。
作为优选，当t时刻有P个气体传感器检测到对应有毒有害气体发生泄漏时，P≥2，控制装置将这些气体传感器t时刻对应的响应三角形面积从大到小依次排列，将t时刻最大的响应三角形面积作为第一参考面积REF1，将t时刻第二大的响应三角形面积作为第二参考面积REF2，……，将t时刻第P大的响应三角形面积作为第P参考面积REFp，得到矩阵[REF1，REF2，REF3，……，REFp]，接着采用如下方法确定气体处理方式：
判断是否成立，如果成立，则按照REF1所属气体传感器检测气体对应的处理方式进行处理，如果不成立，则判断是否成立，如果成立，则按照REF1所属气体传感器检测气体、REF2所属气体传感器检测气体构成的组合对应的联合处理方式进行处理，如果不成立，则判断是否成立，如果成立，则按照REF1所属气体传感器检测气体、REF2所属气体传感器检测气体、REF3所属气体传感器检测气体构成的组合对应的联合处理方式进行处理，如果不成立，则判断是否成立，依此类推。
这样确定气体处理方式的好处，在于利用传感器对应的响应三角形面积确定实验室内的主要污染物并进行物理或者化学处置，解决主要危害气体污染问题，残留的少量气体可以采用通风或者其它方式灵活处理。控制装置预先存储有各种气体传感器检测气体组合对应的联合处理方式。
作为优选，预先设定每个气体检测模块在轨道网络上的移动路径，气体检测模块沿移动路径周期性往复移动，气体检测模块在移动中实时采集数据，控制装置根据气体检测模块采集的数据判断气体检测模块是否检测到有毒有害气体发生泄漏，当气体检测模块检测到有毒有害气体发生泄漏时，控制装置根据气体检测模块沿移动路径过程中检测到有毒有害气体发生泄漏的位置确定有毒有害气体发生泄漏的区域。
气体检测模块沿轨道网络移动检测，可以有效减少实验室内的气体检测模块数量，增大单个气体检测模块的检测范围。
本发明的有益效果是：能够有效监测实验室的安全情况，当检测到实验室泄漏有毒有害气体时，能够及时报警，避免实验人员受到危害。
附图说明
图1是本发明的一种电路原理连接框图；
图2是气体检测模块的一种电路原理连接框图；
图3是轨道网络的一种结构示意图；
图4是气体检测模块的一种结构示意图；
图5是气体检测模块的仰视图；
图6是气体传感器的校准信号值在多轴矢量图包络出的区域的示意图。
图中：1、后台服务器，2、气体检测模块，3、基座，4、气体传感器，5、微处理器，6、第一无线通信模块，7、控制器，8、报警模块，9、第二无线通信模块，10、显示屏，11、按键，12、摄像头，13、温度传感器，14、湿度传感器，15、烟雾传感器，16、通风系统，17、横向导轨，18、纵向导轨，19、导向盘，20、电机，21、弧形导轨，22、移动机构，23、轨道轮。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种实验室安全监测系统，如图1、图2、图3、图4、图5所示，包括后台服务器1和设置在实验室内的监测装置，监测装置包括控制装置和有毒有害气体检测装置，有毒有害气体检测装置包括设置在实验室顶部的呈网格状的轨道网络以及设置在轨道网络上且可沿轨道网络移动的六个气体检测模块2，轨道网络包括若干根横向导轨17和若干根纵向导轨18，横向导轨17和纵向导轨18的交汇处设有导向盘19，导向盘19顶部设有驱动导向盘19转动的电机20，导向盘19下表面设有弧形导轨21，弧形导轨21的两端分别与一根横向导轨17和一根纵向导轨18相接，气体检测模块2包括基座3，基座3下表面设有七个不同的气体传感器4，气体传感器4围成圆形且沿圆形等间距设置，基座3顶部设有可沿导轨移动的移动机构22，基座3上还设有微处理器5和第一无线通信模块6，控制装置包括控制器7、报警模块8和第二无线通信模块9，微处理器5分别与气体传感器4、第一无线通信模块6和移动机构22电连接，控制器7分别与报警模块8、第二无线通信模块9和电机20电连接，第一无线通信模块6能够与第二无线通信模块9无线通信，第二无线通信模块9能够与后台服务器1无线通信。
七个不同的气体传感器4分别为ME4-C6H6传感器、TD400-SH-MDK传感器、SK-600-C8H10传感器、TGS-826传感器、TGS-202传感器、TGS-825传感器和ME3-C7H8传感器。
ME4-C6H6传感器用于检测苯，TD400-SH-MDK传感器用于检测丙酮气体，SK-600-C8H10传感器用于检测二甲苯，TGS-826传感器用于检测氨气，TGS-202传感器用于检测二氧化碳，TGS-825传感器用于检测硫化氢，ME3-C7H8传感器用于检测甲苯。
气体检测模块内的每个气体传感器用于检测一种有毒有害气体，微处理器读取气体检测模块的检测数据，并通过第一无线通信模块将其发送到控制装置，当气体检测模块检测到实验室内某种有毒有害气体浓度超标时，报警模块发出报警，并通过第二无线通信模块将报警信息发送到后台服务器。
控制器可控制导向盘转动，当气体检测模块需要移动到轨道网络的某个指定位置时，控制器计算出气体检测模块移动到指定位置的路径，控制路径上的导向盘转动将路径上相互断开的横向导轨和纵向导轨通过弧形导轨连通，接着，气体检测模块沿路径移动到指定位置。
如果气体检测模块只需要沿直线移动到某个指定位置时，如果该直线上有导向盘，则气体检测模块沿直线移动，当移动到某个导向盘位置时，该导向盘先转动到其上的弧形导轨一端与气体检测模块当前移动线路一端相接，接着气体检测模块移动到该导向盘的弧形导轨上，然后该导向盘转动到其上的弧形导轨另一端与气体检测模块下面要移动的线路一端相接，最后气体检测模块移动到下面的线路上继续移动。
气体检测模块可沿轨道网络移动，能够根据需要将各个气体检测模块设置在需要进行重点检测的位置，气体检测模块设置更灵活，保证了检测的精确度。
控制装置还包括显示屏10和按键11，控制器7分别与显示屏10和按键11电连接。
监测装置还包括设置在实验室顶部的若干个摄像头12，控制器7与摄像头12电连接。摄像头采集实验室内的图像，控制装置将图像发送到后台服务器。
监测装置还包括温度传感器13和湿度传感器14，控制器7分别与温度传感器13和湿度传感器14电连接。温度传感器检测实验室内温度，湿度传感器检测实验室内湿度，当实验室内的温度不符合条件或湿度不符合条件时，报警模块发出报警。
监测装置还包括烟雾传感器15，控制器7与烟雾传感器15电连接。当烟雾传感器检测到实验室内烟雾浓度超过设定值时，报警模块发出报警。
报警模块8包括报警灯和语音输出模块，控制器7分别与报警灯和语音输出模块电连接。
控制器7还与实验室的通风系统16电连接。当检测到实验室内存在有毒有害气体浓度超标时，通风系统工作，将实验室内的气体排出到实验室外。
移动机构22包括两个轨道轮23以及驱动轨道轮23转动的驱动模块，两个轨道轮23分别位于导轨两侧且与导轨接合，微处理器5与驱动模块电连接。
本实施例的一种实验室安全监测系统的工作方法，用于上述的一种实验室安全监测系统，气体传感器为金属氧化物气体传感器，包括以下步骤：
控制装置接收每个气体检测模块输出的数据，对每个气体检测模块输出的数据进行分析，当控制装置分析出某个气体检测模块检测到存在有毒有害气体泄漏时，报警模块发出报警；
控制装置判断t时刻某个气体传感器是否检测到对应有毒有害气体发生泄漏的方法包括以下步骤：
S1：采集气体检测模块的七个不同的气体传感器在t-T时刻至t时刻输出的检测数据，分别计算出第1个气体传感器至第七个气体传感器在t时刻所对应的校准信号值 t为时间变量，T为设定的常数；
S2：如图6所示，以每个气体传感器的校准信号为该传感器响应轴在平面上绘制一个具有七个传感器响应轴的多轴矢量图，所有传感器响应轴的原点为同一点，相邻两个传感器响应轴之间的夹角根据校准信号值在对应的传感器响应轴上标注出相应的响应点，将相邻传感器响应轴上标注出来的响应点通过直线连接围成一个封闭空间，根据响应点的值及夹角θ计算出相邻传感器响应轴及其上响应点连线围成的区域面积，得到七个区域面积Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、……Are7(t)；
S3：构建t时刻传感器响应面包络面积传递向量[Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、……Are7(t)]，并进行二次样条差值，形成t时刻传感器响应面包络面积传递曲线Cur(t)；
S4：将Cur(t)输入一层信号放大模型：
其中，Bar(x，t)为势函数，x(t)为运动行程函数，m、n为设定的常数，η(t)是显式干扰，δ(t)为隐含干扰，为周期性自激发信号，f是信号频率，t为模型行程时间，为相位，η(t)x3(t)为标定分量，设
计算Bar(x，t)对于x的一阶导数、二阶导数、三阶导数，并且使等式等于0，得到三层信号放大模型：
设定η(t)＝0，计算得到x(t)的临界值为
将临界值代入公式(1)中，并设定x0(t)＝0，sf0＝0，采用四阶珑格库塔算法求解公式(1)，得到：
其中，xn(t)为x(t)的n阶导数，sfn-1是input(t)的n-1阶导数在t＝0处的值，snn+1是input(t)的n+1阶导数在t＝0处的值，n＝0，1，2，3…，a、b为设定的常数，
计算得到x1(t)，x2(t)…xn+1(t)的值，对x1(t)，x2(t)…xn+1(t)进行积分得到x(t)，并计算x(t)在一层信号放大模型和三层信号放大模型组成的二阶信号放大系统产生极值时刻计算噪声抑制比NER：
其中，
S5：根据噪声抑制比NER输出噪声抑制比曲线，选取噪声抑制比曲线中的最大值NER最大值，如果NER最大值＞阈值K，则判断在t时刻存在有毒有害气体泄漏，执行步骤S6，如果NER最大值≤阈值K，则判断在t时刻不存在有毒有害气体泄漏；
S6：从校准信号值中选出数值最大的作为最大校准信号值Seb(t)最大值，给每个气体传感器构建一个t时刻对应的响应三角形，每个气体传感t时刻对应的响应三角形的一条边长度为Seb 2(t)最大值，另一条边长度为该气体传感器对应的校准信号值的平方，这两条边的夹角为θ，(即第N个气体传感器对应响应三角形的两条边长度分别为Seb 2(t)最大值、这两条边的夹角为θ)，计算每个气体传感器t时刻对应的响应三角形的面积，如果某个气体传感器t时刻对应的响应三角形的面积大于对应的面积阈值，则判断该气体传感器所检测的有毒有害气体在t时刻发生泄漏。
不使用传感器响应值而是使用传感器响应值的平方来作为三角形一边来计算面积，这样做的优势在于一方面可以降低传感器响应值的轻微误差而引起的三角形面积计算误差，提高单个传感器检测对应气体泄漏的准确度。另外一方面的优势在于检测混合气体成分时，采用该方法可以更准确的判断被检测气体中多种成分的分布，从而快速判定所泄漏气体的成分，为进一步的处置方案给出重要的参照。
第N个气体传感器对应三角形的面积为
工作人员预先设定好每个气体传感器对应的三角形面积的面积阈值，每个气体传感器对应的三角形面积的面积阈值不同。
不同传感器由于检测信号特性不同，其响应面的轮廓范围是不同的，反映了其响应的变化范围是具有一定分布的，如何提取响应面的特征信息用于表征被测物的性质，这是本发明的重点之一。
金属氧化物气体传感器对气体或气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想，容易出现误判。本方法通过综合分析，能够有效避免其他气体对金属氧化物气体传感器的干扰，提高了检测精度，减少误判。
当t时刻只有一个气体传感器检测到对应有毒有害气体发生泄漏时，则判断t时刻的气体泄漏为单一气体泄漏；当t时刻有两个以上气体传感器检测到对应有毒有害气体发生泄漏时，则判断t时刻的气体泄漏为混合气体泄漏，计算t时刻检测到有毒有害气体发生泄漏的各个气体传感器在t时刻对应的响应三角形面积的比值，该比值就是各个气体传感器所测得的对应有毒有害气体在混合气体中的占比；
如：在t时刻，TD400-SH-MDK传感器检测到丙酮气体泄漏，SK-600-C8H10传感器检测到二甲苯泄漏、TGS-826传感器检测到氨气泄漏，且TD400-SH-MDK传感器、SK-600-C8H10传感器、TGS-826传感器所对应的响应三角形面积比值为1∶1∶2，则丙酮气体、二甲苯、氨气在混合气体中的占比为1∶1∶2。
当t时刻有P个气体传感器检测到对应有毒有害气体发生泄漏时，P≥2，控制装置将这些气体传感器t时刻对应的响应三角形面积从大到小依次排列，将t时刻最大的响应三角形面积作为第一参考面积REF1，将t时刻第二大的响应三角形面积作为第二参考面积REF2，……，将t时刻第P大的响应三角形面积作为第P参考面积REFp，得到矩阵[REF1，REF2，REF3，……，REFp]，接着采用如下方法确定气体处理方式：
判断是否成立，如果成立，则按照REF1所属气体传感器检测气体对应的处理方式进行处理，如果不成立，则判断是否成立，如果成立，则按照REF1所属气体传感器检测气体、REF2所属气体传感器检测气体构成的组合对应的联合处理方式进行处理，如果不成立，则判断是否成立，如果成立，则按照REF1所属气体传感器检测气体、REF2所属气体传感器检测气体、REF3所属气体传感器检测气体构成的组合对应的联合处理方式进行处理，如果不成立，则判断是否成立，依此类推。
这样确定气体处理方式的好处，在于利用传感器对应的响应三角形面积确定实验室内的主要污染物并进行物理或者化学处置，解决主要危害气体污染问题，残留的少量气体可以采用通风或者其它方式灵活处理。
控制装置预先存储有各种气体传感器检测气体组合对应的联合处理方式。
步骤S1中计算第N个气体传感器在t时刻所对应的校准信号值的方法包括以下步骤：
计算t-T时刻至t时刻第N个气体传感器输出的检测数据的均值AVN(t)，选取t-T时刻至t时刻第N个气体传感器输出的检测数据中的最大值HAN(t)、最小值LAN(t)；
采用以下公式计算出
预先设定每个气体检测模块在轨道网络上的移动路径，气体检测模块沿移动路径周期性往复移动，气体检测模块在移动中实时采集数据，控制装置根据气体检测模块采集的数据判断气体检测模块是否检测到有毒有害气体发生泄漏，当气体检测模块检测到有毒有害气体发生泄漏时，控制装置根据气体检测模块沿移动路径过程中检测到有毒有害气体发生泄漏的位置确定有毒有害气体发生泄漏的区域。
气体检测模块沿轨道网络移动检测，可以有效减少实验室内的气体检测模块数量，增大单个气体检测模块的检测范围。

Claims (8)

1.一种实验室安全监测系统，其特征在于，包括后台服务器(1)和设置在实验室内的监测装置，所述监测装置包括控制装置和有毒有害气体检测装置，所述有毒有害气体检测装置包括设置在实验室顶部的呈网格状的轨道网络以及设置在轨道网络上且可沿轨道网络移动的若干个气体检测模块(2)，所述气体检测模块(2)包括基座(3)，所述基座(3)下表面设有若干个不同的气体传感器(4)，所述气体传感器(4)围成圆形且沿圆形等间距设置，基座(3)顶部设有可沿导轨移动的移动机构(22)，所述基座(3)上还设有微处理器(5)和第一无线通信模块(6)，所述控制装置包括控制器(7)、报警模块(8)和第二无线通信模块(9)，所述微处理器(5)分别与气体传感器(4)、第一无线通信模块(6)和移动机构(22)电连接，所述控制器(7)分别与报警模块(8)和第二无线通信模块(9)电连接，所述第一无线通信模块(6)能够与第二无线通信模块(9)无线通信，所述第二无线通信模块(9)能够与后台服务器(1)无线通信。
2.根据权利要求1所述的一种实验室安全监测系统，其特征在于，所述若干个不同的气体传感器(4)分别为ME4-C6H6传感器、TD400-SH-MDK传感器、SK-600-C8H10传感器、TGS-826传感器、TGS-202传感器、TGS-825传感器和ME3-C7H8传感器。
3.根据权利要求1所述的一种实验室安全监测系统，其特征在于，所述报警模块(8)包括报警灯和语音输出模块，所述控制器(7)分别与报警灯和语音输出模块电连接。
4.根据权利要求1所述的一种实验室安全监测系统，其特征在于，所述轨道网络包括若干根横向导轨(17)和若干根纵向导轨(18)，所述横向导轨(17)和纵向导轨(18)的交汇处设有导向盘(19)，所述导向盘(19)顶部设有驱动导向盘(19)转动的电机(20)，所述导向盘(19)下表面设有弧形导轨(21)，所述弧形导轨(21)的两端分别与一根横向导轨(17)和一根纵向导轨(18)相接，所述控制器(7)与电机(20)电连接。
5.根据权利要求4所述的一种实验室安全监测系统，其特征在于，所述移动机构(22)包括两个轨道轮(23)以及驱动轨道轮(23)转动的驱动模块，所述两个轨道轮(23)分别位于导轨两侧且与导轨接合，所述微处理器(5)与驱动模块电连接。
6.一种实验室安全监测系统的工作方法，用于权利要求1所述的一种实验室安全监测系统，基座下表面设有N个不同的气体传感器，气体传感器为金属氧化物气体传感器，其特征在于，包括以下步骤：
控制装置接收每个气体检测模块输出的数据，对每个气体检测模块输出的数据进行分析，当控制装置分析出某个气体检测模块检测到存在有毒有害气体泄漏时，报警模块发出报警；
控制装置判断t时刻某个气体传感器是否检测到对应有毒有害气体发生泄漏的方法包括以下步骤：
S1：采集气体检测模块的N个不同的气体传感器在t-T时刻至t时刻输出的检测数据，分别计算出第1个气体传感器至第N个气体传感器在t时刻所对应的校准信号值 t为时间变量，T为设定的常数；
S2：以每个气体传感器的校准信号为该传感器响应轴在平面上绘制一个具有N个传感器响应轴的多轴矢量图，所有传感器响应轴的原点为同一点，相邻两个传感器响应轴之间的夹角根据校准信号值在对应的传感器响应轴上标注出相应的响应点，将相邻传感器响应轴上标注出来的响应点通过直线连接围成一个封闭空间，根据响应点的值及夹角θ计算出相邻传感器响应轴及其上响应点连线围成的区域面积，得到N个区域面积Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、……AreN(t)；
S3：构建t时刻传感器响应面包络面积传递向量[Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、……AreN(t)]，并进行二次样条差值，形成t时刻传感器响应面包络面积传递曲线Cur(t)；
S4：将Cur(t)输入一层信号放大模型：
其中，Bar(x，t)为势函数，x(t)为运动行程函数，m、n为设定的常数，η(t)是显式干扰，δ(t)为隐含干扰，为周期性自激发信号，f是信号频率，t为模型行程时间，为相位，η(t)x3(t)为标定分量，设
计算Bar(x，t)对于x的一阶导数、二阶导数、三阶导数，并且使等式等于0，得到三层信号放大模型：
设定计算得到x(t)的临界值为
将临界值代入公式(1)中，并设定x0(t)＝0，sf0＝0，采用四阶珑格库塔算法求解公式(1)，得到：
其中，xn(t)为x(t)的n阶导数，sfn-1是input(t)的n-1阶导数在t＝0处的值，snn+1是input(t)的n+1阶导数在t＝0处的值，n＝0，1，2，3…，a、b为设定的常数，
计算得到x1(t)，x2(t)…xn+1(t)的值，对x1(t)，x2(t)…xn+1(t)进行积分得到x(t)，并计算x(t)在一层信号放大模型和三层信号放大模型组成的二阶信号放大系统产生极值时刻计算噪声抑制比NER：
其中，
S5：根据噪声抑制比NER输出噪声抑制比曲线，选取噪声抑制比曲线中的最大值NER最大值，如果NER最大值＞阈值K，则判断在t时刻存在有毒有害气体泄漏，执行步骤S6，如果NER最大值≤阈值K，则判断在t时刻不存在有毒有害气体泄漏；
S6：从校准信号值中选出数值最大的作为最大校准信号值Seb(t)最大值，给每个气体传感器构建一个t时刻对应的响应三角形，每个气体传感t时刻对应的响应三角形的一条边长度为Seb 2(t)最大值，另一条边长度为该气体传感器对应的校准信号值的平方，这两条边的夹角为θ，计算每个气体传感器t时刻对应的响应三角形的面积，如果某个气体传感器t时刻对应的响应三角形的面积大于对应的面积阈值，则判断该气体传感器所检测的有毒有害气体在t时刻发生泄漏。
7.根据权利要求6所述的一种实验室安全监测系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S1中计算第N个气体传感器在t时刻所对应的校准信号值的方法包括以下步骤：
计算t-T时刻至t时刻第N个气体传感器输出的检测数据的均值AVN(t)，选取t-T时刻至t时刻第N个气体传感器输出的检测数据中的最大值HAN(t)、最小值LAN(t)；
采用以下公式计算出
8.根据权利要求6所述的一种实验室安全监测系统的工作方法，其特征在于，预先设定每个气体检测模块在轨道网络上的移动路径，气体检测模块沿移动路径周期性往复移动，气体检测模块在移动中实时采集数据，控制装置根据气体检测模块采集的数据判断气体检测模块是否检测到有毒有害气体发生泄漏，当气体检测模块检测到有毒有害气体发生泄漏时，控制装置根据气体检测模块沿移动路径过程中检测到有毒有害气体发生泄漏的位置确定有毒有害气体发生泄漏的区域。
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