CN116293445A - 地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地下管网及化粪池控制技术领域，具体为地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统。包括主控装置、气水分离装置、空气采集口、气路切换装置、真空泵、沼气用气设备；气路切换装置包括第一多通电磁阀与第二多通电磁阀，第一多通电磁阀至少包括2个进气端与1个出气端，第二多通电磁阀至少包括1个进气端与2个出气端，第一多通电磁阀的进气端分别连接空气采集口与气水分离装置，第一多通电磁阀的出气端与真空泵连接，真空泵的另一端与第二多通电磁阀的进气端连接，第二多通电磁阀出气端分别连接气水分离装置与沼气用气设备；主控装置与气路切换装置和真空泵均电气连接。本技术方案能够自动切换气路，实现不同操作。

Description

地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统

技术领域

本发明涉及地下管网及化粪池控制技术领域，具体为地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统。

背景技术

在地下管网及化粪池内，一般存在多种有毒或爆炸性危险气体，如甲烷、氨气、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫等，现有的技术通过抽取地下管网及化粪池内的气体进入沼气用气设备中，在沼气用气设备中安装各类监测传感器形成检测气室以实现对危险气体浓度的监控。

由于气体湿度比较大，气体中的水分会造成各类监测传感器锈蚀、损坏并影响检测准确度；同时地下管网及化粪池内的水位起伏也比较大，在降雨量过大时甚至可能完全淹没其内部空间，抽取的气体中容易夹杂液体。

目前市面上存在一些地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备，包括气水分离装置，但仍存在以下问题：

1.气水分离装置中的积水达到一定量后需要排出，实际使用中常常因为未及时排水导致积水进入后方干燥装置甚至检测气室中，造成检测失效甚至器件损坏；

2.水面上时常漂浮有油污或异物，也容易造成沼气采集口堵塞，进而造成气路堵塞，沼气采集口被异物或油污堵塞后难以察觉，将造成检测失效，同时由于沼气采集口设立在地下管网/化粪池内部，要进行疏通比较困难；

3.检测后的废气直接排入大气中，容易产生恶臭，严重影响周边居民的生活；

4.没有清洁空气的采集功能，因此不具备传感器自动调零的条件，只能人工调零。

发明内容

本发明的目的在于：提出地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统，该技术方案能够自动切换气路，实现不同操作，以应对上述问题。

为解决上述问题，本发明提供的基础方案：地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统，包括主控装置、气水分离装置、空气采集口、气路切换装置、真空泵；

所述气水分离装置包括第一通气口、第二通气口、出水口，所述第一通气口与沼气采集口连接；

所述气路切换装置包括第一多通电磁阀与第二多通电磁阀，所述第一多通电磁阀至少包括2个进气端与1个出气端，所述第二多通电磁阀至少包括1个进气端与2个出气端，所述第一多通电磁阀的进气端分别连接所述空气采集口与所述气水分离装置，所述第一多通电磁阀的出气端与所述真空泵连接，所述真空泵的另一端与所述第二多通电磁阀的进气端连接，所述第二多通电磁阀出气端分别连接所述气水分离装置与沼气用气设备；

所述主控装置与所述气路切换装置和所述真空泵均电气连接。

基础方案的有益效果：真空泵作为动力源，能够使沼气或空气流动；主控装置能够控制调整多通电磁阀的工作状态，切换第一多通电磁阀的进气端以及切换第二多通电磁阀的出气端，以实现气路的切换。

当第一多通电磁阀连接气水分离装置的进气端与第二多通电磁阀连接沼气用气设备的出气端处于开启状态时，气路系统能够进行“沼气采集”操作，保证沼气能够被顺利采集到沼气用气设备中。

当第一多通电磁阀连接空气采集口的进气端与第二多通电磁阀连接气水分离设备的出气端处于开启状态时，气路系统能够将采集的空气通入气水分离设备，气水分离设备中形成一定压强，能够进行“气路反冲”操作疏通沼气采集口的气路，或者进行“排水”操作，加快排水速度，使排水更加彻底。

当第一多通电磁阀连接空气采集口的进气端与第二多通电磁阀连接沼气用气设备的出气端处于开启状态时，能够将采集的空气通入沼气用气设备，当沼气用气设备为检测气室时，还能实现“调零”操作。

作为优选方案，所述沼气用气设备设有进气端与出气端，所述检测气室的进气端设置有多通接头。

通过多通接口将沼气分散通入检测气室，让沼气更均匀地进入，从而提高监控精度。

作为优选方案，所述气水分离装置还包括液位开关，液位开关的高度能够进行调整。

液位开关能够检测气水分离装置中的水位，便于及时进行排水，通过调整液位开关的高度能够对排水的频次进行调整。

作为优选方案，还包括上位系统，所述上位系统与所述液位开关和所述主控装置均电气连接。

上位系统能够与主控装置进行通信，同时为主控装置提供电源，液位开关也能够通过上位系统与主控装置进行通信，便于液位达到设定高度后主控装置控制气路切换，从而实现自动排水功能。

作为优选方案，所述气水分离装置还内置有过滤条，所述第一通气口设置在过滤条外侧，出水口与第二通气口设置在过滤条内侧，所述气水分离装置的瓶身采用透明PET材质。

过滤条能够将气体中可能夹杂的液体分离，同时还能防止杂质进入后方气路或者堵塞排水口；气水分离装置的瓶身为透明PET材质，便于观察瓶内的杂质数量及时进行清理。

作为优选方案，还包括干燥装置，所述干燥装置的顶部与底部分别设置有通气口，所述干燥装置串接在所述气路切换装置与所述气水分离装置之间，所述干燥装置内置干燥剂，所述干燥剂的周围均设有阻燃过滤海绵，干燥装置的瓶身采用透明PET材质。

干燥装置能够进一步吸收沼气内的湿气，干燥剂的周围均设有阻燃过滤海绵，通气口的设计使得气体能够贯通干燥装置，对气体进行充分干燥，干燥装置的瓶身为透明PET材质，可观察干燥剂使用情况，方便更换干燥剂。

作为优选方案，所述气路切换装置还包括第三多通电磁阀，所述第三多通电磁阀至少包括2个进气端与1个出气端，所述第三多通电磁阀的进气端分别与所述气水分离装置的出水口和所述沼气用气装置的出气端连接，所述第三多通电磁阀的出气端与排水/排气口连接。

能够将沼气用气装置的出气端与气水分离装置排水口最终合并引入统一的排水/排气口，使得系统结构更加紧凑，便于进行管理。

作为优选方案，所述排水/排气口具有止回设计，所述止回设计采用单向阀。

防止地下管网或化粪池内部湿气或液体通过排水/排气口回流。

附图说明

图1是地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统的结构图；

图2是本系统在进行“沼气采集”操作时气路示意图；

图3是本系统在进行“气路反冲”操作时气路示意图；

图4是本系统在进行“排水”操作时气路示意图；

图5是本系统在进行“调零”操作时的气路示意图；

图6是本系统中气水分离装置的结构图；

图7是本系统中干燥装置的结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本申请技术方案进行进一步详细说明：

附图中的对应标记的名称为：

第一多通电磁阀1、第二多通电磁阀2、第三多通电磁阀3、第一多通接头4、第二多通接头5、液位开关6、单向阀7、过滤条8、第一通气口9、第二通气口10、排水口11、第三通气口12、第四通气口13、阻燃过滤海绵14。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应作广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是机械连接（包括各种机械连接形式，例如联轴器或者齿轮副等），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。

实施例一

如图1所示，地下管网及化粪池危险气体气路控制系统包括上位系统、主控装置、沼气预处理装置、气路切换装置、真空泵、检测气室。上述各部分之间的连接方式与图1一致。

气路切换装置包括若干个多通电磁阀，本实施例中，多通电磁阀采用直动式微型三通电磁阀；多通电磁阀包括第一多通电磁阀1、第二多通电磁阀2、第三多通电磁阀3。本系统还包括多通接头，用于合并或分开气路，多通接头包括第一多通接头4、第二多通接头5。第一多通电磁阀1与第三多通电磁阀3至少设有2个进气端与1个出气端，第二多通电磁阀2至少设有1个进气端与2个出气端。

如图1所示，第一多通电磁阀1的2个进气端分别与空气采集口和第一多通接头4连接，第一多通电磁阀1的出气端连接有真空泵，本实施例中，真空泵采用可调速隔膜真空泵产品；真空泵的另一端与第二多通电磁阀2的进气端连接，第二多通电磁阀2的2个出气端分别连接到第一多通接头4与沼气用气设备，沼气用气设备包括检测气室，沼气用气设备的另一端连接第三多通电磁阀3的一个进气端，在一种实施例中，第二多通电磁阀2接入检测气室前的气路上还设置有第二多通接头5，能够使得进入检测气室的气体更加均匀，使检测更加准确；第三多通电磁阀3的另一个进气端与气水分离装置连接，第三多通电磁阀3的出气端与排水/排气口连接，排水/排气口还具有止回设计，为防止地下管网或化粪池内部湿气或液体通过排水/排气口回流进入检测气室，对各类传感器造成破坏，本实施例中，止回设计采用瓣膜式单向阀7产品。

第一多通接头4还与气水分离装置连接，气水分离装置设置有液位开关6，本实施例中液位开关6优选采用电容式贴片液体感应开关，液位开关6与上位系统之间电气连接，上位系统为液位开关6提供电源，液位开关6向上位系统反馈液位开关量信号，并借由上位系统将信号传递给主控装置，便于主控装置判断气水分离装置中的液位是否过高，是否需要控制气路切换设备进行“排水”操作，以在水位过高时进行自动排水，避免积水进入后方装置。如图6所示，气水分离装置还内置有过滤条8，本实施例中，过滤条8优选采用PP过滤棉，过滤条8外侧设置有第一通气口9，过滤条8内侧设置有出水口与第二通气口10，第一通气口9与沼气采集口连接，第二通气口10与气路切换装置连接，通入气水分离装置的气体经过滤后能够将可能夹杂的液体分离，同时还能防止杂质进入后方气路或者堵塞排水口11；气水分离装置的瓶身为透明PET材质，便于观察瓶内的杂质数量及时进行清理。

还包括干燥装置，干燥装置串接在第一多通接头4与气水分离装置之间，如图7所示，干燥装置内置干燥剂，本实施例优选采用硅胶干燥剂，能够进一步吸收沼气内的湿气，干燥剂的周围均设有阻燃过滤海绵14，顶部与底部分别设有第二通气口12与第四通气口13，沼气一端进一端出，能够贯通干燥装置，进行充分干燥，干燥装置的瓶身为透明PET材质，可观察硅胶干燥剂颜色（由蓝变红表示湿气吸收过多，需更换），方便更换干燥剂。

本实施例中，各部分间的气路或水路优选采用硅胶软管进行连接，沼气采集口与排水/排气口连接至地下管网或化粪池内部，空气采集口连接至大气。

本实施例中，主控装置优选采用HC32F460系列高性能MCU。主控装置与上位系统之间电气连接并采用232串口通讯，上位系统还为主控装置提供电源；主控装置与真空泵之间电气连接，主控装置为真空泵提供电源及PWM转速控制信号，真空泵向主控装置反馈转速信号与电流信号，通过检测真空泵电流值判断是否存在气路堵塞的情况；主控装置与多通电磁阀之间电气连接，主控装置为多通电磁阀提供电源并控制其工作状态和通断，主控装置可控制真空泵与气路切换装置在“沼气采集”、“气路反冲”、“排水”以及“调零”四种操作气路中切换。

进行“沼气采集”操作时，真空泵运行，第一多通电磁阀1工作于常态位，第二多通电磁阀2工作于常态位，第三多通电磁阀3工作于常态位。如图2所示，沼气从沼气采集口进入，经过气水分离装置和干燥装置被送入检测气室，最后从排水/排气口排出。

进行“气路反冲”操作时，真空泵运行，第一多通电磁阀1工作于励磁状态，第二多通电磁阀2工作于励磁状态，第三多通电磁阀3工作于常态位。如图3所示，空气从空气采集口进入，经过干燥装置和气水分离装置从沼气采集口排出，此种气路将真空泵产生的正压反向输送回沼气采集口，以疏通堵塞点。

进行“排水”操作时，真空泵运行，第一多通电磁阀1工作于励磁状态，第二多通电磁阀2工作于励磁状态，第三多通电磁阀3工作于励磁状态。如图4所示，气水分离装置内部积水通过出水口排出，同时从空气采集口将空气送入气水分离装置中，以消除可能产生的负压，避免排水不顺畅。

当沼气用气设备中的检测气室中设置有各类传感器，需要定期进行调零，进行“调零”操作时，真空泵运行，第一多通电磁阀1工作于励磁状态，第二多通电磁阀2工作于常态位，第三多通电磁阀3工作于励磁状态。如图5所示，空气从空气采集口进入送至检测气室，最后从排水/排气口排出。

主控装置还用于处理传感器采集到的气体浓度数据等，实现对地下管网及化粪池危险气体浓度的实时监控。

实施例二

本实施例与实施例一的区别特征在于，沼气用气装置还包括混合气室，混合气室用于调节沼气浓度以满足各类用途。由于本气路控制系统能够进行沼气和空气的采集，因此可以根据目标沼气浓度，通过主控装置，控制气路切换装置中多通电磁阀的工作状态，将沼气与空气按照对应的比例通入混合气室，得到具有目标沼气和浓度的混合气体，得到的混合气体可继续通入其他沼气用气装置用作燃料等其他用途。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统，其特征在于：包括主控装置、气水分离装置、空气采集口、气路切换装置、真空泵；

所述气水分离装置包括第一通气口、第二通气口、出水口，所述第一通气口与沼气采集口连接；

所述气路切换装置包括第一多通电磁阀与第二多通电磁阀，所述第一多通电磁阀至少包括2个进气端与1个出气端，所述第二多通电磁阀至少包括1个进气端与2个出气端，所述第一多通电磁阀的进气端分别连接所述空气采集口与所述气水分离装置，所述第一多通电磁阀的出气端与所述真空泵连接，所述真空泵的另一端与所述第二多通电磁阀的进气端连接，所述第二多通电磁阀出气端分别连接所述气水分离装置与沼气用气设备；

所述主控装置与所述气路切换装置和所述真空泵均电气连接。

2.根据权利要求1所述的地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统，其特征在于：所述沼气用气设备设有进气端与出气端，所述沼气用气设备的进气端设置有多通接头。

3.根据权利要求1所述的地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统，其特征在于：所述气水分离装置还包括液位开关，液位开关的高度能够进行调整。

4.根据权利要求3所述的地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统，其特征在于：还包括上位系统，所述上位系统与所述液位开关和所述主控装置均电气连接。

5.根据权利要求3所述的地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统，其特征在于：所述气水分离装置还内置有过滤条，所述第一通气口设置在过滤条外侧，出水口与第二通气口设置在过滤条内侧，所述气水分离装置的瓶身采用透明PET材质。

6.根据权利要求1所述的地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统，其特征在于：还包括干燥装置，所述干燥装置的顶部与底部分别设置有通气口，所述干燥装置串接在所述气路切换装置与所述气水分离装置之间，所述干燥装置内置干燥剂，所述干燥剂的周围均设有阻燃过滤海绵，干燥装置的瓶身采用透明PET材质。

7.根据权利要求1所述的地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统，其特征在于：所述气路切换装置还包括第三多通电磁阀，所述第三多通电磁阀至少包括2个进气端与1个出气端，所述第三多通电磁阀的进气端分别与所述气水分离装置的出水口和所述沼气用气装置的出气端连接，所述第三多通电磁阀的出气端与排水/排气口连接。

8.根据权利要求7所述的地下管网及化粪池危险气体浓度监控设备的气路控制系统，其特征在于：所述排水/排气口具有止回设计，所述止回设计采用单向阀。

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