CN109975508B - 一种气固两相混合可燃物动态智能监测系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气固两相混合可燃物动态智能监测系统及其方法，解决了气固两相混合可燃物质爆炸危险参数动态监测和预警问题。以气固两相混合可燃物浓度监测设备为技术基础，通过对气固混合可燃物浓度及环境参数的监测、数据转换、数据传输、数据计算，得到相应数据。通过对监测得到的温度参数的判断，确定动态阈值计算方法，实时计算对应阈值，智能判断预警系统动作条件。本发明解决了预警系统的误报和失效，准确对危险情况发出警报，为生产、运输、储存安全提供保障。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域，尤其涉及一种气固两相混合可燃物动态智能监测系统及其方法。
背景技术
在危险化学品的生产、运输、储存过程中，可能发生气体、固体粉尘的泄漏情况，在空间中形成高浓度气固混合可燃物云团，云团内包括可燃气体、粉尘、空气，在气固混合可燃物达到一定浓度后，该云团遇刺激源易发生爆炸，在固体粉尘的高密度分布和气体的易爆性质共同作用下发生体积爆炸，爆炸具有能量高、范围广、超压持续时间长的特点，会给物质和人员造成巨大的损害。因此需对气固混合可燃物浓度进行监测保证空间内气固混合可燃物浓度小于爆炸临界浓度，消除安全隐患。
现有监测技术对气固两相混合爆炸物的监测处于非常基础和模糊的阶段，尤其是其爆炸下限的判断仅限于文献资料中提供的单一物质的固定值，没有对动态的混合物爆炸预警阈值进行判定，这就造成了预警判断失真，造成预警系统的误报和失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供了一种气固两相混合可燃物动态智能监测系统及其方法，解决了气固两相混合爆炸物浓度准确监测、预警的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气固两相混合可燃物动态智能监测系统，其改进之处在于：所述系统包括：监测模块、数据转换模块、数据处理模块、供电模块和声光报警模块；
所述监测模块实时采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数，通过所述数据转换模块进行模数转换后传输到所述数据处理模块进行计算，数据结果与设定值比较，从而判定所述声光报警模块是否报警；
所述供电模块为所述监测模块、所述数据转换模块、所述数据处理模块和所述声光报警模块供电；
所述数据结果包括：气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值、混合可燃气体浓度值百分比和固体粉尘浓度值；
其中，计算混合可燃气体浓度值百分比，包括依次计算出n种可燃气体的浓度百分比，包括：
计算第i种可燃气体浓度值：
式中，fi为第i种可燃气体浓度值，i∈[1,n]；Nti为采集到的第i种气体的浓度值数字量；Li为第i种气体的爆炸下限，单位为％VOL；
计算第i种可燃气体浓度值百分比：
式中，mi为第i种可燃气体浓度值百分比；
其中，计算所述固体粉尘浓度值，包括：
式中，Ntk为固体粉尘浓度监测模块第k个通道采集得到的数字量；Ls为固体粉尘爆炸极限；s的单位为g/m3，Ls的单位为g/m3；
其中，计算所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值的步骤包括：
计算所述n种可燃气体的标定参数：
式中，aij为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定参数；
为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定数值；
为可燃气体i对混合可燃气体浓度监测模块i的标定数值；
计算混合可燃气体浓度：
0≦z<1
式中，z为混合可燃气体浓度，单位为％VOL；n为可燃气体种数；
计算第i种可燃气体组分比例：
0≦pi<1
式中，pi为第i种可燃气体组分比例；
计算第i种可燃气体浓度：
ri＝pi·z·ρi
式中，ri为第i种可燃气体浓度；ρi为第i种可燃气体的密度；
计算气固两相混合可燃物浓度：
式中，q为气固两相混合可燃物浓度，单位为g/m3；
计算第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比和固体粉尘占混合可燃物的百分比：
0≦ui<1
式中，ui为第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比；un+1为固体粉尘占混合可燃物的百分比；
计算可燃气体动态阈值：
式中，y为气固两相混合可燃物的动态阈值；Lgi为第i种可燃气体的爆炸下限；Lgi＝Li·ρi；
计算气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值：
0≦w<1
式中，w为气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值。
优选的：所述监测模块包括混合可燃气体浓度监测模块、固体粉尘浓度监测模块和环境参数监测模块；
所述混合可燃气体浓度监测模块，用于实时采集可燃气体浓度值，并计算得到混合可燃气体浓度值；所述混合可燃气体浓度监测模块个数与混合可燃气体种数匹配；
所述固体粉尘浓度监测模块，用于将实时采集的固体粉尘浓度输出；
所述环境参数监测模块，用于监测温度并输出，温度监测范围-30℃～70℃。
较优选的：所述数据转换模块用于将所述监测模块输出的数据进行模数转换，得到数字量Nt，数字量范围为819-4095，数值大小与模拟量呈线性对应关系；
所述数据转换模块与计算机通讯协议采用标准MODBUS协议。
对应的，本发明提供的一种气固两相混合可燃物动态智能监测方法，其改进之处在于：包括上述的系统外，进行监测方法包括如下步骤：
(1)监测模块实时采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数；
(2)数据转换模块将所述采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数的模拟信号转换为数字量；
(3)数据处理模块进行计算，得到气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值、混合可燃气体浓度值百分比和固体粉尘浓度值；
(4)所述数据处理模块分别将所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值、混合可燃气体浓度值百分比、固体粉尘浓度值与设定值比较，超出设定值时，对声光报警模块发出信号进行报警。
优选的：步骤(3)计算混合可燃气体浓度值百分比，包括依次计算出n种可燃气体的浓度百分比，包括：
计算第i种可燃气体浓度值：
式中，fi为第i种可燃气体浓度值，i∈[1,n]；Nti为采集到的第i种气体的浓度值数字量；Li为第i种气体的爆炸下限，单位为％VOL；
计算第i种可燃气体浓度值百分比：
式中，mi为第i种可燃气体浓度值百分比。
较优选的：计算所述固体粉尘浓度值，包括：
式中，Ntk为固体粉尘浓度监测模块第k个通道采集得到的数字量；Ls为固体粉尘爆炸极限；s的单位为g/m3，Ls的单位为g/m3。
较优选的：计算所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值的步骤包括：
计算所述n种可燃气体的标定参数：
式中，aij为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定参数；
为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定数值；
为可燃气体i对混合可燃气体浓度监测模块i的标定数值；
计算混合可燃气体浓度：
0≦z<1
式中，z为混合可燃气体浓度，单位为％VOL；n为可燃气体种数；
计算第i种可燃气体组分比例：
0≦pi<1
式中，pi为第i种可燃气体组分比例；
计算第i种可燃气体浓度：
ri＝pi·z·ρi
式中，ri为第i种可燃气体浓度；ρi为第i种可燃气体的密度；
计算气固两相混合可燃物浓度：
式中，q为气固两相混合可燃物浓度，单位为g/m3；
计算第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比和固体粉尘占混合可燃物的百分比：
0≦ui<1
式中，ui为第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比；un+1为固体粉尘占混合可燃物的百分比；
计算可燃气体动态阈值：
式中，y为气固两相混合可燃物的动态阈值；Lgi为第i种可燃气体的爆炸下限；Lgi＝Li·ρi；
计算气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值：
0≦w<1
式中，w为气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值。
较优选的：所述环境参数包括温度；
所述数据处理模块计算温度值的公式为：
式中，t为温度值；NT为环境参数监测模块实时采集的温度值数字量。
较优选的：所述声光报警模块包括USB继电器和蜂鸣器；
步骤(4)所述超出设定值时，对声光报警模块发出信号进行报警，包括：
当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s和第i种可燃气体浓度值百分比mi均不超过25％时，所述USB继电器闭合；
当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s、第i种可燃气体浓度值百分比mi任意一个百分比数大于25％，同时所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s和第i种可燃气体浓度值百分比mi均小于50％时，所述USB继电器打开；
当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s、第i种可燃气体浓度值百分比mi任意一个百分比数大于50％时，所述USB继电器打开，所述蜂鸣器报警。
实施本发明的，具有以下有益效果：
解决了气固两相混合物爆炸准确监测预警技术问题，准确对危险情况发出警报，为生产、运输、储存安全提供保障。
针对监测混合物质性质的不同，进行处理计算，对数据准确性进行优化，得到动态阈值，解决了当前监测技术中阈值无法根据物质配比及环境参数进行实时变化的技术缺陷，改善了监测技术中预警误报、失效的情况。
附图说明
图1是本发明提出的气固两相混合可燃物动态智能监测系统示意图；
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种气固两相混合可燃物动态智能监测系统，示意图如图1所示，所述系统包括：监测模块、数据转换模块、数据处理模块、供电模块和声光报警模块；
所述监测模块实时采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数，通过所述数据转换模块进行模数转换后传输到所述数据处理模块进行计算，得到的数据结果与设定值比较，从而判定所述声光报警模块是否报警；其中所述供电模块为所述监测模块、所述数据转换模块和所述声光报警模块供电。
具体的，监测模块包括：
混合可燃气体浓度监测模块，用于实时采集可燃气体浓度值，单位为：g/m3，使用4-20mA信号将监测浓度值进行输出，监测浓度范围为0-100％LEL，其中100％LEL为监测模块对应目标监测物质的爆炸下限。所述混合可燃气体浓度监测模块个数与混合可燃气体种数匹配。本实施例以乙醇、丙酮、乙酸乙酯3个气体和铁粉。乙醇气体对应乙醇气体监测模块，丙酮气体对应丙酮气体监测模块，乙酸乙酯气体对应乙酸乙酯气体监测模块。
固体粉尘浓度监测模块，使用4-20mA信号用于将实时采集的铁粉粉尘浓度输出，监测浓度范围根据监测目标理化特性进行选择，单位为：g/m3；和
环境参数监测模块，使用4-20mA信号将监测温度并输出，温度监测范围-30℃～70℃。
具体的，数据转换模块用于将所述监测模块输出的数据进行模数转换，得到数字量Nt，数字量范围为819-4095，数值大小与模拟量呈线性对应关系；数据转换模块与计算机通讯协议采用标准MODBUS协议。
具体的，声光报警模块，对环境存在高浓度可燃气体情况发出声光警报，发出声音强度不低于90dB，光强度在1800-2400mcd范围。
具体的，供电模块包括交流供电和直流供电两部分，220V交流电供电模块、12V直流电供电模块和24V直流电供电模块，分别为对应的模块进行供电。
优选的，本实施例在上述基础上，还可添加数据可视化模块，将数据更直接的向客户显示。可视化模块分为生产现场数据可视化模块和公共监控场所数据可视化模块，两个模块数值更新频率均为1次/s，满足可视化要求。生产现场数据可视化模块，将重要数据进行可视化处理展示在生产现场进行展示，展示内容包括：
1)混合物浓度与动态阈值比值，数值范围：0-100，单位：％；
2)900s内平均混合物浓度与动态阈值比值，数值范围：0-100，单位：％；
3)900s内混合物浓度与动态阈值比值曲线，数据密度5s/个；
4)动态阈值，数值范围根据监测目标理化特性选择，单位：g/m3；
5)900s内平均动态阈值，数值范围根据监测目标理化特性选择，单位：g/m3；
6)900s内动态阈值曲线，数据密度5s/个；
7)气固混合物浓度，数值范围根据监测目标理化特性选择，单位：g/m3；
8)混合可燃气体浓度，数值范围：0-100，单位：％LEL；
9)可燃雾滴浓度，数值范围根据监测目标理化特性选择，单位：g/m3；
10)温度，数值范围-30-70，单位℃；
11)低限值报警次数，数值范围：≧0，单位：次；
12)高限值报警次数，数值范围：≧0，单位：次；
公共监控场所数据可视化模块，以已有显示手段为基础，对重要数据进行可视化处理，在监控室进行实时展示，展示内容包括：
1)混合物浓度与动态阈值比值，数值范围：0-100，单位：％；
2)900s内平均混合物浓度与动态阈值比值，数值范围：0-100，单位：％；
3)900s内混合物浓度与动态阈值比值曲线，数据密度5s/个；
4)气固混合物浓度，数值范围根据监测目标理化特性选择，单位：g/m3；
5)900s内平均气固混合物浓度，数值范围根据监测目标理化特性选择，单位：g/m3；
6)900s内气固混合物浓度曲线，数据密度5s/个；
7)温度，数值范围-30-70，单位℃；
8)900s内平均温度，数值范围-30-70，单位℃；
9)900s内温度曲线，数据密度5s/个；
10)混合可燃气体浓度，数值范围：0-100，单位：％LEL；
11)900s内平均混合可燃气体浓度，数值范围：0-100，单位：％LEL；
12)900s内混合可燃气体浓度曲线，数据密度5s/个；
13)可燃雾滴浓度，数值范围根据监测目标理化特性选择，单位：g/m3；
14)900s内平均可燃雾滴浓度，数值范围根据监测目标理化特性选择，单位：g/m3；
15)900s内平均可燃雾滴浓度曲线，数据密度5s/个；
16)动态阈值，数值范围根据监测目标理化特性选择，单位：g/m3；
17)900s内平均动态阈值，数值范围根据监测目标理化特性选择，单位：g/m3；
18)900s内动态阈值曲线，数据密度5s/个；
19)低限值报警次数，数值范围：≧0，单位：次；
20)高限值报警次数，数值范围：≧0，单位：次；
21)物质比例，数值范围：0-100，单位：％。
对应的，基于上述监测系统，其监测方法包括如下步骤：
(1)监测模块实时采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数；环境参数包括温度等。
(2)数据转换模块用4-20mA信号将所述采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数的模拟信号转换为数字量Nt，数字量范围：819-4095，数值大小与4-20mA模拟量呈线性对应关系。例如：数值为1150，即表示当前电流值大小为5.6mA，对应气体浓度值大小为10％LEL，对应固体粉尘浓度值大小为12g/m3。数据转换模块与计算机通讯协议采用标准MODBUS协议，计算机通过串口读取该模块转换得到的数据，计算机向相应串口发出的数据请求命令，命令长度为8BYTE，得到的回馈信息长度为21BYTE，其中4-19BYTE为数据位，每一通道数据占2BYTE，数据形式为16进制，转换为10进制数即为数据Nt。
(3)数据处理模块进行计算，得到气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值、混合可燃气体浓度值百分比和固体粉尘浓度值。具体的：
①计算混合可燃气体浓度值百分比，包括依次计算出n种可燃气体的浓度百分比，包括：
计算第i种可燃气体浓度值：
式中，fi为第i种可燃气体浓度值，i∈[1,n]，0≤fi＜1；Nti为采集到的第i种气体的浓度值数字量；Li为第i种气体的爆炸下限，单位为％VOL；
计算第i种可燃气体浓度值百分比：
式中，mi为第i种可燃气体浓度值百分比。
②计算所述固体粉尘浓度值，包括：
式中，s为固体粉尘浓度值，单位为g/m3；Ntk为固体粉尘浓度监测模块第k个通道采集得到的数字量；Ls为固体粉尘爆炸极限；Ls的单位为g/m3。
③计算所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值的步骤包括：
计算所述n种可燃气体的标定参数：
式中，aij为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定参数；
为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定数值；
为可燃气体i对混合可燃气体浓度监测模块i的标定数值；例如，(乙醇、丙酮、乙酸乙酯混合气体监测模块标定实验中，使用25％LEL浓度气体进行实验，得到3个气体监测模块对应标定实验数值：φ11＝25.1；φ12＝19.7；φ13＝15.2；φ21＝31.7；φ22＝25.0；φ23＝19.3；φ31＝4.3；φ32＝18.9；φ33＝25.4。通过计算得到a的值为：a11＝1；a12＝0.785；a13＝0.606；a21＝1.268；a22＝1；a23＝0.772；a31＝0.169；a32＝0.744；a33＝1。根据物质性质设置参数L1＝3.3；L2＝2.5；L3＝2.0；设置可燃气体物理属性：乙醇气体密度ρ1＝2060g/m3，丙酮气体密度ρ2＝2450g/m3，乙酸乙酯气体密度ρ3＝3680g/m3；铁粉爆炸下限Ls＝120g/m3。
计算混合可燃气体浓度：
0≦z<1
式中，z为混合可燃气体浓度，单位为％VOL；n为可燃气体种数；
计算第i种可燃气体组分比例：
0≦pi<1
式中，pi为第i种可燃气体组分比例；
计算第i种可燃气体浓度：
ri＝pi·z·ρi
式中，ri为第i种可燃气体浓度，单位为g/m3；ρi为第i种可燃气体的密度；
计算气固两相混合可燃物浓度：
式中，q为气固两相混合可燃物浓度，单位为g/m3；
计算第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比和固体粉尘占混合可燃物的百分比：
0≦ui<1
式中，ui为第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比；un+1为固体粉尘占混合可燃物的百分比；
计算可燃气体动态阈值：
式中，y为气固两相混合可燃物的动态阈值；Lgi为第i种可燃气体的爆炸下限；其中：
Lgi＝Li·ρi
式中，Lgi为第i种可燃气体的爆炸下限单位是g/m3，单位为g/m3。Li为第i种气体的爆炸下限，单位是％VOL；
本实施例的环境参数包括温度；数据处理模块计算温度值的公式为：
式中，t为温度值；NT为环境参数监测模块实时采集的温度值数字量。根据实验结果，使用多项式拟合方法进行数据拟合，根据不同温度条件给出动态阈值计算方法，判断不同温度条件，对应计算气固混合可燃物动态阈值y，定制实验采用正交实验设计方法进行组别设计，得到拟合公式组变量数量为n，其中n为混合气体内气体组分数量；
式中，y为气固两相混合可燃物的动态阈值。
以30℃为例，动态阈值计算方法为：
计算气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值：
0≦w<1
式中，w为气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值。
优选的，本实施例的数据处理模块还包括存储功能，还可通过其调取历史数据进行查询。
(4)所述数据处理模块分别将所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值、混合可燃气体浓度值百分比、固体粉尘浓度值与设定值比较，超出设定值时，对声光报警模块发出信号进行报警。声光报警模块包括USB继电器和蜂鸣器，对声光报警模块发出信号进行报警，包括：
当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s和第i种可燃气体浓度值百分比mi均不超过25％时，所述USB继电器闭合；
当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s、第i种可燃气体浓度值百分比mi任意一个百分比数大于25％，同时所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s和第i种可燃气体浓度值百分比mi均小于50％时，所述USB继电器打开，报警次数加1(从小与25％，变为大于等于25％时报警次数加1，持续大于25％报警次数按1次算，如第一秒2％，低值报警次数显示0，第二秒26％，报警次数加1，显示1，第三秒28％，报警次数不加，报警次数依然显示1)。还可通过所述数据可视化模块界面显示报警次数，并进行红色闪烁；
当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s、第i种可燃气体浓度值百分比mi任意一个百分比数大于50％时，所述USB继电器打开，蜂鸣器报警。还可通过数据可视化模块界面显示“WARNING”。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种气固两相混合可燃物动态智能监测系统，其特征在于：所述系统包括：监测模块、数据转换模块、数据处理模块、供电模块和声光报警模块；
所述监测模块实时采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数，通过所述数据转换模块进行模数转换后传输到所述数据处理模块进行计算，数据结果与设定值比较，从而判定所述声光报警模块是否报警；
所述供电模块为所述监测模块、所述数据转换模块、所述数据处理模块和所述声光报警模块供电；
所述数据结果包括：气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值、混合可燃气体浓度值百分比和固体粉尘浓度值；
其中，计算混合可燃气体浓度值百分比，包括依次计算出n种可燃气体的浓度百分比，包括：
计算第i种可燃气体浓度值：
式中，fi为第i种可燃气体浓度值，i∈[1,n]；Nti为采集到的第i种气体的浓度值数字量；Li为第i种气体的爆炸下限，单位为％VOL；
计算第i种可燃气体浓度值百分比：
式中，mi为第i种可燃气体浓度值百分比；
其中，计算所述固体粉尘浓度值，包括：
式中，Ntk为固体粉尘浓度监测模块第k个通道采集得到的数字量；Ls为固体粉尘爆炸极限；s的单位为g/m3，Ls的单位为g/m3；
其中，计算所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值的步骤包括：
计算所述n种可燃气体的标定参数：
式中，aij为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定参数；
为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定数值；
为可燃气体i对混合可燃气体浓度监测模块i的标定数值；
计算混合可燃气体浓度：
0≦z<1
式中，z为混合可燃气体浓度，单位为％VOL；n为可燃气体种数；
计算第i种可燃气体组分比例：
0≦pi<1
式中，pi为第i种可燃气体组分比例；
计算第i种可燃气体浓度：
ri＝pi·z·ρi
式中，ri为第i种可燃气体浓度；ρi为第i种可燃气体的密度；
计算气固两相混合可燃物浓度：
式中，q为气固两相混合可燃物浓度，单位为g/m3；
计算第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比和固体粉尘占混合可燃物的百分比：
0≦ui<1
式中，ui为第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比；un+1为固体粉尘占混合可燃物的百分比；
计算可燃气体动态阈值：
式中，y为气固两相混合可燃物的动态阈值；Lgi为第i种可燃气体的爆炸下限；Lgi＝Li·ρi；
计算气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值：
0≦w<1
式中，w为气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述监测模块包括混合可燃气体浓度监测模块、固体粉尘浓度监测模块和环境参数监测模块；
所述混合可燃气体浓度监测模块，用于实时采集可燃气体浓度值，并计算得到混合可燃气体浓度值；所述混合可燃气体浓度监测模块个数与混合可燃气体种数匹配；
所述固体粉尘浓度监测模块，用于将实时采集的固体粉尘浓度输出；
所述环境参数监测模块，用于监测温度并输出，温度监测范围-30℃～70℃。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述数据转换模块用于将所述监测模块输出的数据进行模数转换，得到数字量Nt，数字量范围为819-4095，数值大小与模拟量呈线性对应关系；
所述数据转换模块与计算机通讯协议采用标准MODBUS协议。
4.一种气固两相混合可燃物动态智能监测方法，其特征在于：包括如权利要求1-3任一项所述的系统，进行监测方法包括如下步骤：
(1)监测模块实时采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数；
(2)数据转换模块将所述采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数的模拟信号转换为数字量；
(3)数据处理模块进行计算，得到气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值、混合可燃气体浓度值百分比和固体粉尘浓度值；
(4)所述数据处理模块分别将所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值、混合可燃气体浓度值百分比、固体粉尘浓度值与设定值比较，超出设定值时，对声光报警模块发出信号进行报警；
其中，步骤(3)计算混合可燃气体浓度值百分比，包括依次计算出n种可燃气体的浓度百分比，包括：
计算第i种可燃气体浓度值：
式中，fi为第i种可燃气体浓度值，i∈[1,n]；Nti为采集到的第i种气体的浓度值数字量；Li为第i种气体的爆炸下限，单位为％VOL；
计算第i种可燃气体浓度值百分比：
式中，mi为第i种可燃气体浓度值百分比；
其中，计算所述固体粉尘浓度值，包括：
式中，Ntk为固体粉尘浓度监测模块第k个通道采集得到的数字量；Ls为固体粉尘爆炸极限；s的单位为g/m3，Ls的单位为g/m3；
其中，计算所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值的步骤包括：
计算所述n种可燃气体的标定参数：
式中，aij为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定参数；
为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定数值；
为可燃气体i对混合可燃气体浓度监测模块i的标定数值；
计算混合可燃气体浓度：
0≦z<1
式中，z为混合可燃气体浓度，单位为％VOL；n为可燃气体种数；
计算第i种可燃气体组分比例：
0≦pi<1
式中，pi为第i种可燃气体组分比例；
计算第i种可燃气体浓度：
ri＝pi·z·ρi
式中，ri为第i种可燃气体浓度；ρi为第i种可燃气体的密度；
计算气固两相混合可燃物浓度：
式中，q为气固两相混合可燃物浓度，单位为g/m3；
计算第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比和固体粉尘占混合可燃物的百分比：
0≦ui<1
式中，ui为第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比；un+1为固体粉尘占混合可燃物的百分比；
计算可燃气体动态阈值：
式中，y为气固两相混合可燃物的动态阈值；Lgi为第i种可燃气体的爆炸下限；Lgi＝Li·ρi；
计算气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值：
0≦w<1
式中，w为气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值。
5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于：所述环境参数包括温度；
所述数据处理模块计算温度值的公式为：
式中，t为温度值；NT为环境参数监测模块实时采集的温度值数字量。
6.根据权利要求5所述的监测方法，其特征在于：所述声光报警模块包括USB继电器和蜂鸣器；
步骤(4)所述超出设定值时，对声光报警模块发出信号进行报警，包括：
当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s和第i种可燃气体浓度值百分比mi均不超过25％时，所述USB继电器闭合；
当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s、第i种可燃气体浓度值百分比mi任意一个百分比数大于25％，同时所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s和第i种可燃气体浓度值百分比mi均小于50％时，所述USB继电器打开；
当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s、第i种可燃气体浓度值百分比mi任意一个百分比数大于50％时，所述USB继电器打开，所述蜂鸣器报警。
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| CN106406199A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-15 | 聚光科技(杭州)股份有限公司 | 危化品监测装置及方法 |
| CN206236238U (zh) * | 2016-11-22 | 2017-06-09 | 马程超 | 可燃气体报警控制系统 |
| CN107749148A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-02 | 安徽大学 | 一种粉尘智能预警装置 |
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