CN115372566A - 一种气体监测器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气体监测器及其使用方法，气体监测器包括气体采集装置和监测箱，所述气体采集装置包括立柱和多个采样器，所述采样器通过连杆与所述立柱连接，多个所述采样器围绕所述立柱呈辐射状分布，所述采样器包括筒体，所述筒体上设有第一进气阀和第一排气阀，所述监测箱包括气仓和至少一个监测探头，所述监测探头与所述气仓内部气体接触，所述气仓上设有第二进气阀和第二排气阀，多个所述采样器的第一排气阀通过气体输送管道和多通接头与所述第二进气阀连接。本发明气体监测器通过在整个区域内多个位置点布置采样器，能够监测一定区域范围内的有毒有害气体浓度均值，由一台设备实现区域平均浓度监测。

Description

一种气体监测器及其使用方法

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，具体而言，涉及一种气体监测器及其使用方法。

背景技术

隧道、竖井、工业生产等领域都会设置气体监测装置，用于有毒有害气体监测。但当需要对一定区域范围内的有毒有害气体进行监测时，因为监测区域气体的流动性以及有毒有害物质的释放、扩散等因素的影响，导致有毒有害气体在空间范围内分布不均，所以常规的定点监测获得的有毒有害气体浓度与实际区域平均浓度不一致。若在区域内设置多个监测设备虽然能获得比较真实的区域内有毒有害气体的浓度，但这势必大幅度增加监测设备成本；若采用人工或机器携带监测设备进行巡检，由于区域范围内的有毒有害气体浓度随时间而改变，不能实现多点同时采样，这同样会导致监测结果与实际情况差异较大。

发明内容

为此本发明针对实际应用中区域范围内有毒有害气体的监测数值与区域平均浓度存在差异的情况，提供一种气体监测器，以解决如何提高区域内平均有毒有害气体浓度监测准确性的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种气体监测器，包括气体采集装置和监测箱，所述气体采集装置包括立柱和多个采样器，所述采样器通过连杆与所述立柱连接，多个所述采样器围绕所述立柱呈辐射状分布，所述采样器包括筒体，所述筒体上设有第一进气阀和第一排气阀，所述监测箱包括气仓和至少一个监测探头，所述监测探头与所述气仓内部气体接触，所述气仓上设有第二进气阀和第二排气阀，多个所述采样器的所述第一排气阀通过气体输送管道和多通接头与所述第二进气阀连接。

相对于现有技术，本发明气体采集装置具有多个呈辐射状分布采样器，通过在整个区域内多个位置点布置采样器，能够监测一定区域范围内的有毒有害气体浓度均值，由一台设备实现区域平均浓度监测。另外现有的有毒有害气体监测设备一般采用气泵采样，在气泵的抽排作用下，气流内的有毒有害物质浓度为不稳定值，所以得到的数据的稳定性较差；而本发明由采样器进行气体采样，再将采集的气体输送至监测箱的气仓内，这样可以保证气仓的有毒有害物质浓度稳定，提供气体监测数据准确性。

进一步地，所述立柱和所述连杆为可伸缩结构。通过调整立柱和连杆的伸出长度可以改变各采样器的位置，由此气体监测器可以根据实际工程的需要方便地采集不同高度和/或不同大小范围内的多个位置点的气体。

进一步地，所述立柱的上设有驱动电机，所述驱动电机的输出抽连接主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与多个从动锥齿轮啮合，每个所述从动锥齿轮与一根螺杆固定连接，所述采样器包括第一活塞头和活塞杆，所述第一活塞头设置在所述筒体内，所述活塞杆的一端与所述第一活塞头连接，另一端从所述筒体穿出与所述螺杆螺纹套接。多个采样器通过一台驱动电机进行同步控制，从而区域内多个位置点采集的气体时间同步，并且体积相等，能保证各点采样的同步性和均衡性。

进一步地，所述第二进气阀和所述第二排气阀设置在所述气仓的前壁上，所述气仓内设有第二活塞头和复位弹簧，所述复位弹簧的一端与所述第二活塞头连接，另一端与所述气仓的后壁连接。在复位弹簧和第二活塞头的作用下，监测箱的气仓中的气体，在检测完毕后从气仓内排出，避免气体残留在气仓内与下次新进入气仓的待检测气体混合导致检测结果不准确。

进一步地，所述监测箱内设有数据采集传输装置，所述数据采集传输装置包括采集模块、无线传输模块和储存模块，所述采集模块与所述监测探头电性连接。数据采集传输装置用于数据汇总，可以将监测数据传输至数据中心进行分析预警和存储。

进一步地，所述第一进气阀、所述第一排气阀、所述第二进气阀和所述第二排气阀为电磁阀。气体监测器工作过程中，各阀门可以根据预设程序启闭，自动化程度高。

进一步地，所述第一进气阀和所述第二进气阀上设有滤网。进气阀设置滤网可以过滤掉空气中杂质，延长气体监测器的使用寿命。

进一步地，所述气体输送管道、所述多通接头和所述第一排气阀可拆卸连接，所述多通接头与所述第二进气阀可拆卸连接。由此便于气体采集装置与监测箱组装，收纳运输方便，气体输送管道和多通接头可以根据监测现场状况进行替换。

本发明还提供一种上述气体监测器的使用方法，的气体监测器的使用方法，包括以下步骤：

S1、将气体采样装置放置在检测区域，通过调整立柱和连杆的伸缩长度改变采样器位置，调整采样高度和采样范围；

S2、多个采样器同时采样，气体从第一进气阀进入筒体；

S3、筒体内气体经过第一排气阀、气体输送管道、多通接头、第二进气阀进入监测箱的气仓，启动监测探头进行有毒有害气体浓度检测；

S4、数据采集传输装置的采集模块采集监测探头数据，由无线传输模块传输至数据中心；

S5、检测完毕，打开第二排气阀，排出气仓内的全部气体。

本发明可以实现区域内多点气体同步采集，由此就能监测一定区域范围内的有毒有害气体浓度均值。

进一步地，所述步骤S2具体包括：打开第一进气阀，关闭第一排气阀，启动驱动电机，驱动主动锥齿轮正向转动，多个从动锥齿轮和螺杆跟随转动，驱动各活塞杆拉动第一活塞头，各采样器进行同时同体积采样。

进一步地，所述步骤S3具体包括：

S31、关闭第一进气阀，打开第一排气阀、第二进气阀和第二排气阀，启动驱动电机，驱动主动锥齿轮反向转动，多个从动锥齿轮和螺杆跟随转动，驱动各活塞杆推动第一活塞头移动部分行程，气体输送管道和多通接头的剩余气体进入气仓；

S32、驱动电机暂停，关闭第二进气阀，复位弹簧推动第二活塞头将气仓内气体从第二排气阀排出；

S33、关闭第二排气阀，打开第二进气阀，启动驱动电机，驱动主动锥齿轮反向转动，使第一活塞头推进剩余行程，新采样的气体进入气仓，启动监测探头进行有毒有害气体浓度检测。

综上所述，本发明主要的有益效果包括：

（1）设计一种气体监测装置，包括多个采样器，可以对整个区域内多个位置点进行气体采集，从而实现一定区域范围内的有毒有害气体浓度均值的有效监测。

（2）通过调节立柱和连杆的伸出长度，气体采集装置可以方便地采集不同高度和/或不同大小范围内的多个位置点的气体，适应实际的工程需要。

（3）气体采集装置多个采样器均通过驱动电机的驱动进行同步控制，从而区域内多个位置点采集的气体时间同步，并且体积相等，从而能保证各点采样的同步性和均衡性，使检测结果更准确、更真实、误差更小。

（4）监测探头检测监测箱的气仓中的气体，而气仓中的气体浓度稳定，检测数据准确度高。

（5）在检测完毕后将气仓内气体排出，避免气体残留在气仓内与下次新进入气仓的待检测气体混合，提高检测结果准确性。

（6）先将气体输送管道中的残留气体通过气仓排出后，采样的气体再从采样器进入气仓，避免了气体输送管道内的残留气体的影响，提高检测结果准确性。

附图说明

图1为本发明实施例中气体监测器的结构图；

图2为本发明实施例中气体采集装置的结构图；

图3为本发明实施例中监测箱的结构图；

图4为本发明实施例中气体监测器使用方法的流程图。

附图标记说明：

1-立柱，2-支架，3-连杆，4-采样器，5-电机，6-主动锥齿轮，7-从动锥齿轮，8-螺杆，9-活塞杆，10-第一活塞头，11-第一进气阀，12-第一排气阀，13-筒体，14-监测箱，15-第二进气阀，16-第二排气阀，17-第二活塞头，18-复位弹簧，19-监测探头，20-气仓，21-气体输送管道，22-多通接头，23-数据采集传输装置。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标记和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1至图3所示，本发明的实施例提供一种气体监测器，该气体监测器可以对一个区域的气体进行多点采样监测，测定区域内的有毒有害气体浓度均值。气体监测器主要包括气体采集装置、监测箱14和数据采集传输装置23。气体采集装置用于采集环境中的气体，其包括立柱1和多个采样器4，支架2与立柱1的下端连接，用于使气体采集装置定位安装，立柱1的上部通过连杆3连接有采样器4，连杆3和采样器4均设置多个，围绕立柱1呈辐射状分布，以便可以采集整个区域内多个位置点的气体。本实施例中采样器4的数量为八个，在其他实施方式中，采样器4的数量为2-16个，多个采样器4可以等距设置，也可以不等距设置，根据实际环境设计。采样器4包括用于收集气体的筒体13，筒体13上设有第一进气阀11和第一排气阀12。监测箱14用于检测气体浓度，其包括气仓20和至少一个监测探头19，气仓20上设有第二进气阀15和第二排气阀16，监测探头19与气仓20内部气体接触，多个采样器4的第一排气阀12通过气体输送管道21和多通接头22与第二进气阀15连接。数据采集传输装置23包括采集模块、无线传输模块和储存模块，采集模块与监测探头19电性连接，数据采集传输装置23用于数据汇总，可以将监测数据传输至数据中心进行分析预警和存储，储存模块用于数据存储。

进一步地，气体输送管道21、多通接头22、第一排气阀12、第二进气阀15之间均为可拆卸连接，由此便于气体采集装置与监测箱14组装，气体输送管道21和多通接头22可以根据监测现场状况进行替换。气体监测器在不使用时可以将气体输送管道21和多通接头22拆开，再将气体采集装置的立柱1和连杆3收缩，缩小装置整体体积，便于收纳和运输。

结合图2所示，气体采集装置包括支架2，支架2安装在立柱1的下端，用于将气体采集装置平稳的放置在地面上，本实施例中支架2为三角架。立柱1为可伸缩结构，能够调整采样器4的高度，连杆3也是可伸缩结构，可以调整长度改变采样器4位置，通过立柱1和连杆3的调整，气体采集装置可以根据实际工程的需要方便地采集不同高度和/或不同大小范围内的多个位置点的气体。

采样器4的筒体13内安装的第一活塞头10，第一活塞头10与一活塞杆9连接，活塞杆9的一端从筒体13穿出，活塞杆9上设有限位块（图中未示出），筒体13壁面上设有与限位块对应的限位槽（图中未示出），由此限定活塞杆9只能进行水平移动，不会发生转动。第一进气阀11和第一排气阀12设置在筒体13与活塞杆9穿出面相对的壁面上，第一进气阀11上设置有滤网，可以除去空气中的粉尘等污染物以及水分，延长气体监测器的使用寿命。立柱1上安装有驱动电机5，驱动电机5的输出抽连接主动锥齿轮6，主动锥齿轮6与多个从动锥齿轮7啮合，从动锥齿轮7的数量与采样器4数量相同，每个从动锥齿轮7与一根螺杆8固定连接，螺杆8螺纹套接在从筒体13穿出的活塞杆9上。驱动电机5工作时会驱动主动锥齿轮6转动，主动锥齿轮6的转动带动从动锥齿轮7转动，螺杆8跟随转动，从而带动活塞杆9的水平移动，活塞杆9的水平移动带动第一活塞头10水平移动。驱动电机5可以正转或反转，从而带动第一活塞头10在筒体13内进行向内和向外的往复运动，实现采样器4的筒体13的进气或者排气，进气为采样器4从环境中采集气体至筒体13，排气为将采集至多个筒体13的气体送至监测箱14进行混合以待检测。采样器4由活塞结构进行采样，运行可靠，制造成本较低，且零件更换方便。由于多个采样器4均通过一个驱动电机5的驱动进行同步控制，从而区域内多个位置点采集的气体时间同步、并且体积相等，然后将多个采样器4中的气体通过气体输送管道21和多通接头22混合输送至监测箱14进行检测，既能保证检测结果反应整个区域内的气体整体情况，又能保证采样的均衡性，使检测结果更准确、更真实、误差更小。

结合图3所示，监测箱14包括设置在上部的气仓20和设置在下部的多个监测探头19，数据采集传输装置23也设置在监测箱14内。气仓20内设置有第二活塞头17以及复位弹簧18。复位弹簧18一端与第二活塞头17连接，另一端与气仓20后壁连接，气仓20前壁设有第二进气阀15和第二排气阀16，第二进气阀15上设有滤网。采样器4排出的气体从第二进气阀15压入气仓20，并推动第二活塞头17克服复位弹簧18的弹力向气仓20后壁移动，至待检测气体全部进入气仓20后关闭第二进气阀15。启动监测探头19对待检测气体进行有毒有害气体含量检测，有毒有害气体包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫等多种，可以根据需要同时设置多个监测探头19分别监测不同种类的气体。当检测完毕，打开第二排气阀16，第二活塞头17在复位弹簧18的弹力作用下复位，气体从气仓20内排出，避免气体残留在气仓20内与下次新进入气仓20的待检测气体混合导致检测结果不准确。

多个采样器4中的气体通过多通接头22混合输送至监测箱14进行检测的过程中，在气体输送管道21中也存在残留气体，为避免气体输送管道21内的残留气体与下次新输送的气体混合导致检测结果不准确，可以控制采样器4将采样气体分两阶段进行输送：第一阶段，驱动电机5控制第一活塞头10移动部分行程，新采样的气体进入输送管道，将气体输送管道21内残留的气体压入气仓20，然后驱动电机5暂停，管道内残留的气体进入气仓20后在复位弹簧18的作用下通过第二排气阀16排出，此过程监测探头19不工作，即完成输送管道内残留气体的排除；第二阶段，驱动电机5驱动第一活塞头10推进剩余行程，新采样的气体从采样器4进入气仓20，启动监测探头19，检测后通过复位弹簧18排出气体。

进一步地，第一进气阀11、第一排气阀12、第二进气阀15和第二排气阀16均为电磁阀，气体监测器工作过程中，各阀门可以根据预设程序启闭，自动化程度高。

结合图4所示，上述实施例提供的气体监测器使用方法如下：

S1、将气体采样装置放置在检测区域，通过调整立柱1和连杆3的伸缩长度改变采样器4位置，调整采样高度和采样范围；

S2、打开第一进气阀11，关闭第一排气阀12，启动驱动电机5，驱动主动锥齿轮6、从动锥齿轮7和螺杆8正向转动，从而驱动活塞杆9和第一活塞头10移动，控制多个采样器4进行同步、同体积采样，气体从第一进气阀11进入筒体13；

S3、关闭第一进气阀11，打开第一排气阀12、第二进气阀15和第二排气阀16，启动驱动电机5，驱动主动锥齿轮6反向转动，多个从动锥齿轮7和螺杆8跟随转动，驱动各活塞杆9推动第一活塞头10移动部分行程，新采样的气体进入输送管道，将气体输送管道21和多通接头22内残留的气体压入气仓20；然后驱动电机5暂停，关闭第二进气阀15，管道内残留的气体进入气仓20后在复位弹簧18和第二活塞头17的作用下通过第二排气阀16排出，此过程，监测探不工作；关闭第二排气阀16，打开第二进气阀15，驱动电机5再次启动，驱动第一活塞头10推进剩余行程，新采样的气体进入气仓20，启动监测探头19，进行有毒有害气体浓度检测；

S4、数据采集传输装置23的采集模块采集监测探头19数据，并由无线传输模块传输至数据中心，进行分析预警和存储；

S5、检测完毕，打开第二排气阀16，在复位弹簧18和第二活塞头17的作用下排出气仓20内的全部气体，避免残留。

上述方法可以实现区域内多点气体同步采集，由此就能监测一定区域范围内的有毒有害气体浓度均值，区域内多个位置点采集的气体时间同步，并且体积相等，从而能保证各点采样的同步性和均衡性，监测探头19检测的气体浓度稳定，检测数据准确度高。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种气体监测器，其特征在于，包括气体采集装置和监测箱(14)，所述气体采集装置包括立柱(1)和多个采样器(4)，所述采样器(4)通过连杆(3)与所述立柱(1)连接，多个所述采样器(4)围绕所述立柱(1)呈辐射状分布，所述采样器(4)包括筒体(13)，所述筒体(13)上设有第一进气阀(11)和第一排气阀(12)，所述监测箱(14)包括气仓(20)和至少一个监测探头(19)，所述监测探头(19)与所述气仓(20)内部气体接触，所述气仓(20)上设有第二进气阀(15)和第二排气阀(16)，多个所述采样器(4)的所述第一排气阀(12)通过气体输送管道(21)和多通接头(22)与所述第二进气阀(15)连接。

2.根据权利要求1所述的气体监测器，其特征在于，所述立柱(1)和所述连杆(3)为可伸缩结构。

3.根据权利要求2所述的气体监测器，其特征在于，所述立柱(1)的上设有驱动电机(5)，所述驱动电机(5)的输出抽连接主动锥齿轮(6)，所述主动锥齿轮(6)与多个从动锥齿轮(7)啮合，每个所述从动锥齿轮(7)与一根螺杆(8)固定连接，所述采样器(4)包括第一活塞头(10)和活塞杆(9)，所述第一活塞头(10)设置在所述筒体(13)内，所述活塞杆(9)的一端与所述第一活塞头(10)连接，另一端从所述筒体(13)穿出与所述螺杆(8)螺纹套接。

4.根据权利要求3所述的气体监测器，其特征在于，所述第二进气阀(15)和所述第二排气阀(16)设置在所述气仓(20)的前壁上，所述气仓(20)内设有第二活塞头(17)和复位弹簧(18)，所述复位弹簧(18)的一端与所述第二活塞头(17)连接，另一端与所述气仓(20)的后壁连接。

5.根据权利要求4所述的气体监测器，其特征在于，所述监测箱(14)内设有数据采集传输装置(23)，所述数据采集传输装置(23)包括采集模块、无线传输模块和储存模块，所述采集模块与所述监测探头(19)电性连接。

6.根据权利要求1所述的气体监测器，其特征在于，所述第一进气阀(11)和所述第二进气阀(15)上设有滤网。

7.根据权利要求1所述的气体监测器，其特征在于，所述气体输送管道(21)、所述多通接头(22)和所述第一排气阀(12)可拆卸连接，所述多通接头(22)与所述第二进气阀(15)可拆卸连接。

8.一种如权利要求5所述的气体监测器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将气体采样装置放置在检测区域，通过调整立柱(1)和连杆(3)的伸缩长度改变采样器(4)位置，调整采样高度和采样范围；

S2、多个采样器(4)同时采样，气体从第一进气阀(11)进入筒体(13)；

S3、筒体(13)内气体经过第一排气阀(12)、气体输送管道(21)、多通接头(22)、第二进气阀(15)进入监测箱(14)的气仓(20)，启动监测探头(19)进行有毒有害气体浓度检测；

S4、数据采集传输装置(23)的采集模块采集监测探头(19)数据，由无线传输模块传输至数据中心；

S5、检测完毕，打开第二排气阀(16)，排出气仓(20)内的全部气体。

9.根据权利要求8所述的气体监测器的使用方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：打开第一进气阀(11)，关闭第一排气阀(12)，启动驱动电机(5)，驱动主动锥齿轮(6)正向转动，多个从动锥齿轮(7)和螺杆(8)跟随转动，驱动各活塞杆(9)拉动第一活塞头(10)，各采样器(4)进行同时同体积采样。

10.根据权利要求8所述的气体监测器的使用方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31、关闭第一进气阀(11)，打开第一排气阀(12)、第二进气阀(15)和第二排气阀(16)，启动驱动电机(5)，驱动主动锥齿轮(6)反向转动，多个从动锥齿轮(7)和螺杆(8)跟随转动，驱动各活塞杆(9)推动第一活塞头(10)移动部分行程，气体输送管道(21)和多通接头(22)的剩余气体进入气仓(20)；

S32、驱动电机(5)暂停，关闭第二进气阀(15)，复位弹簧(18)推动第二活塞头(17)将气仓(20)内气体从第二排气阀(16)排出；

S33、关闭第二排气阀(16)，打开第二进气阀(15)，启动驱动电机(5)，驱动主动锥齿轮(6)反向转动，使第一活塞头(10)推进剩余行程，新采样的气体进入气仓(20)，启动监测探头(19)进行有毒有害气体浓度检测。

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