CN113125373A - 有毒易爆危险气体远程监测预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了有毒易爆危险气体远程监测预警系统,包括数据采集处理装置、数据分析发布及预警装置、视场控制及扫描装置、电源控制装置;视场控制及扫描装置设为视场控制的执行终端,并与数据分析发布及预警装置相配合以控制数据采集处理装置,视场控制及扫描装置的电源部分受电源控制装置控制;数据分析发布及预警装置用于对其它子装置发布各项指令,收集数据采集处理装置上传的数据,并对数据进行深度分析、比较以及显示处理,实时发布监测动态及预警信息。采用本发明的方案,可以对有毒易爆危险气体进行远程监测。
Description
技术领域
本发明涉及消防监测技术领域,具体来说,是有毒易爆危险气体远程监测预警系统。
背景技术
在事故发生现场,往往会散发出有毒易爆危险气体,如果不能及时地对有毒易爆危险气体进行监测,就会危害附近居民的生命健康。
发明内容
本发明的目的是提供有毒易爆危险气体远程监测预警系统,可以对有毒易爆危险气体进行远程监测。
本发明的目的是这样实现的:有毒易爆危险气体远程监测预警系统,包括数据采集处理装置、数据分析发布及预警装置、视场控制及扫描装置、电源控制装置;
其中,所述数据采集处理装置至少包括用于捕获检测区域分布情况的视场传感器,和用于获取目标气体的红外特性的红外光谱仪;
所述视场控制及扫描装置设为视场控制的执行终端,并与数据分析发布及预警装置相配合以控制数据采集处理装置,所述视场控制及扫描装置的电源部分受电源控制装置控制;
所述数据分析发布及预警装置用于对其它子装置发布各项指令,收集数据采集处理装置上传的数据,并对数据进行深度分析、比较以及显示处理,实时发布监测动态及预警信息。
进一步地,所述数据采集处理装置包括构成其控制中枢的数据处理控制模块,所述数据处理控制模块与视场传感器、红外光谱仪连接并对两者获得的数据进行分析处理;所述数据处理控制模块与数据分析发布及预警装置电信号连接,所述数据处理控制模块接收数据分析发布及预警装置下发的指令,所述数据处理控制模块将处理后的数据上传到数据分析发布及预警装置。
进一步地,所述数据分析发布及预警装置包括数据分析模块,所述数据分析模块对数据采集处理装置回传的数据进行处理。
进一步地,所述数据分析发布及预警装置还包括数据显示模块,所述数据显示模块与数据分析模块电信号连接并将数据分析模块处理后的信息及控制指令显示出来。
进一步地,所述数据采集处理装置包括给其内部各部件供电的电源模块,所述数据采集处理装置的电源模块受电源控制装置控制。
进一步地,所述数据采集处理装置包括用于实现不同温度环境下的数据采集的自动校准的校准模块。
进一步地,所述数据采集处理装置的数据处理控制模块包括根据获取的红外光干涉信号进行干扰信号消除、特征提取和识别的部分。
进一步地,所述数据采集处理装置的数据处理控制模块还包括将实测光谱与标准光谱进行比对以识别污染气体的部分。
本发明的有益效果在于:
1、通过系统化配置,可以对有毒易爆危险气体进行远程监测,从而增强现场监测的安全性;
2、红外光谱仪获取红外光信号后,经过校准模块的处理,获取相对纯净的红外光干涉信号,经过数据处理控制模块进行干扰信号消除、特征提取和识别后,上传至数据分析发布及预警装置,经过数据分析模块的分析处理,将结果送至数据显示模块,以便进行伪彩显示及声光报警显示。
附图说明
图1是本发明的系统布置图。
图2是对有毒易爆危险气体进行远程监测的方法示意图。
图中,1数据采集处理装置,2数据处理控制模块,3红外光谱仪,4视场传感器,5校准模块,6电源模块,7数据分析发布及预警装置,8数据显示模块,9数据分析模块,10视场控制及扫描装置,11电源控制装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
如图1所示,有毒易爆危险气体远程监测预警系统,包括数据采集处理装置1、数据分析发布及预警装置7、视场控制及扫描装置10、电源控制装置11。
上述数据采集处理装置1包括:
用于捕获检测区域分布情况的视场传感器4;
用于获取目标气体的红外特性的红外光谱仪3;
给其内部各部件供电的电源模块6,数据采集处理装置1的电源模块6受电源控制装置11控制;
包括用于实现不同温度环境下的数据采集的自动校准的校准模块5;
构成其控制中枢的数据处理控制模块2,数据处理控制模块2与视场传感器4、红外光谱仪3连接并对两者获得的数据进行分析处理,数据处理控制模块2与数据分析发布及预警装置7电信号连接,数据处理控制模块2接收数据分析发布及预警装置7下发的指令,数据处理控制模块2将处理后的数据上传到数据分析发布及预警装置7。
另外,上述视场控制及扫描装置10设为视场控制的执行终端,并与数据分析发布及预警装置7相配合以控制数据采集处理装置1,视场控制及扫描装置10的电源部分受电源控制装置11控制。
上述数据分析发布及预警装置7用于对其它子装置发布各项指令,收集数据采集处理装置1上传的数据,并对数据进行深度分析、比较以及显示处理,实时发布监测动态及预警信息。
上述数据分析发布及预警装置7包括:
数据分析模块9,数据分析模块9对数据采集处理装置1回传的数据进行处理;
数据显示模块8,数据显示模块8与数据分析模块9电信号连接并将数据分析模块9处理后的信息及控制指令显示出来。
其中,上述数据采集处理装置1的数据处理控制模块2包括根据获取的红外光干涉信号进行干扰信号消除、特征提取和识别的部分;上述数据采集处理装置1的数据处理控制模块2还包括将实测光谱与标准光谱进行比对以识别污染气体的部分。
在现场监测时,红外光谱仪3获取红外光信号后,经过校准模块5的处理,获取相对纯净的红外光干涉信号,经过数据处理控制模块2进行干扰信号消除、特征提取和识别后,上传至数据分析发布及预警装置7,经过数据分析模块9的分析处理,将结果送至数据显示模块8,以便进行伪彩显示及声光报警显示。
本实施例中提到的红外光谱仪3可以是被动遥感傅立叶变换红外光谱仪,对其视场中的目标云团进行探测时,红外光谱仪3测得的辐射信号既包含了光谱仪视场中的背景信号,也有目标云团信号和大气的信号。如图2所示,可以用一个三层模型来对测量的过程进行介绍,第一层是大气,第二层是目标气体云团,第三层是视场背景(如低平天空、建筑物、树木、山峰等)。
在这一模型中,认为各层都是均匀的而且充满了仪器视场。由于选择的波段是1300cm-1到700cm-1波段,在这个波段,大气及背景物自身的辐射是总辐射的主要部分,可以略去其对阳光的反射、散射及周围环境的多次散射。
入射到红外光谱仪3的辐射亮度L(W/m2·Sr·cm-1)为:
L=(1-τ1)B1+τ1((1-τ2)B2+τ2L3) (1)
其中,τi:第i层的透过率;
Bi:第i层温度下的黑体辐射亮度;
L3:在污染气体云团之前的光谱辐亮度。
假设云团厚度同云团与光谱仪之间的距离相比比较小,光谱仪视场中没有污染气体云团出现时,即τ2=1,则入射到光谱仪的辐射亮度L0:
L0=(1-τ1)B1+τ1L3 (2);
综合公式(1)和公式(2)得到L和L0的关系为:
L=L0+τ1(1-τ2)(B2-L3) (3);
在有无目标云团时,入射到探测器上的辐亮度之差可表示为:
ΔL=L-L0=τ1(1-τ2)(B2-L3) (4);
差谱ΔL扣除了大部分的背景辐射,可以表征目标云团的光谱特征。
进一步假设,云团的温度与大气的温度相等。这一假设的根据在于,云团初生时可能与大气温度有较大的温差,但随着云团的扩散,与大气进行热交换,其温度迅速地接近于大气温度,而仿真的目标显然是云团已经扩散到一定的程度,所以这一假设是基本合理的。那么可以把式(4)简化为:
ΔL=τ1(1-τ2)(B1-L3) (5);
而式(2)可以变化为:
τ1(B1-L3)=B1-L0 (6);
将式(6)代入式(5),可以得到:
ΔL=(1-τ2)(B1-L0) (7);
式中的云团透过率τ2则可以通过下面公式计算:
τ2(ν)=e-α(ν)CL (8);
式(8)中:α(ν):云团的吸收系数((ppm·m)-1);
CL:云团的浓度程长积(ppm·m),即在视场轴方向上大气云团的浓度与云团的厚度的乘积。
目标云团的光谱特征根据式(7)得到,背景和云团的温差(B1-L0)作为一个常量,通常通过光谱的归一化消除;目标云团的吸收系数谱α(ν)已知,ΔL是实测光谱,利用回归算法可估计浓度程长积CL的值,记为CL0。
以上是本发明的优选实施例,本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进,在不脱离本发明总的构思的前提下,这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。
Claims (8)
1.有毒易爆危险气体远程监测预警系统,其特征在于:包括数据采集处理装置(1)、数据分析发布及预警装置(7)、视场控制及扫描装置(10)、电源控制装置(11);
其中,所述数据采集处理装置(1)至少包括用于捕获检测区域分布情况的视场传感器(4),和用于获取目标气体的红外特性的红外光谱仪(3);
所述视场控制及扫描装置(10)设为视场控制的执行终端,并与数据分析发布及预警装置(7)相配合以控制数据采集处理装置(1),所述视场控制及扫描装置(10)的电源部分受电源控制装置(11)控制;
所述数据分析发布及预警装置(7)用于对其它子装置发布各项指令,收集数据采集处理装置(1)上传的数据,并对数据进行深度分析、比较以及显示处理,实时发布监测动态及预警信息。
2.根据权利要求1所述的有毒易爆危险气体远程监测预警系统,其特征在于:所述数据采集处理装置(1)包括构成其控制中枢的数据处理控制模块(2),所述数据处理控制模块(2)与视场传感器(4)、红外光谱仪(3)连接并对两者获得的数据进行分析处理;所述数据处理控制模块(2)与数据分析发布及预警装置(7)电信号连接,所述数据处理控制模块(2)接收数据分析发布及预警装置(7)下发的指令,所述数据处理控制模块(2)将处理后的数据上传到数据分析发布及预警装置(7)。
3.根据权利要求1所述的有毒易爆危险气体远程监测预警系统,其特征在于:所述数据分析发布及预警装置(7)包括数据分析模块(9),所述数据分析模块(9)对数据采集处理装置(1)回传的数据进行处理。
4.根据权利要求3所述的有毒易爆危险气体远程监测预警系统,其特征在于:所述数据分析发布及预警装置(7)还包括数据显示模块(8),所述数据显示模块(8)与数据分析模块(9)电信号连接并将数据分析模块(9)处理后的信息及控制指令显示出来。
5.根据权利要求1所述的有毒易爆危险气体远程监测预警系统,其特征在于:所述数据采集处理装置(1)包括给其内部各部件供电的电源模块(6),所述数据采集处理装置(1)的电源模块(6)受电源控制装置(11)控制。
6.根据权利要求1所述的有毒易爆危险气体远程监测预警系统,其特征在于:所述数据采集处理装置(1)包括用于实现不同温度环境下的数据采集的自动校准的校准模块(5)。
7.根据权利要求2所述的有毒易爆危险气体远程监测预警系统,其特征在于:所述数据采集处理装置(1)的数据处理控制模块(2)包括根据获取的红外光干涉信号进行干扰信号消除、特征提取和识别的部分。
8.根据权利要求7所述的有毒易爆危险气体远程监测预警系统,其特征在于:所述数据采集处理装置(1)的数据处理控制模块(2)还包括将实测光谱与标准光谱进行比对以识别污染气体的部分。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210716 |
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