CN117054598A - 一种危险气体检测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种危险气体检测装置及系统，包括危险气体收集模块，用于收集当前所在检测点内危险气体浓度并分析危险气体成分是有毒气体还是可燃气体；处理模块，接收危险气体收集模块的危险气体浓度成分检测信息，若为有毒气体，则生成第一报警信号；若为可燃气体则生成第二报警信号，危险气体浓度检测信息与第一、第二阈值进行比较，若危险气体浓度大于等于第一阈值且小于第二阈值时则生成第三报警信号，若大于等于第二阈值时，则生成第四报警信号；供电模块，用于该装置整体供电；报警模块，根据所述第一至第四报警信号进行相应报警。本发明可以为危险气体预测提供实时、精确、可靠的数据，实现提前预警，提高了工作人员生命机财产安全性。

Description

一种危险气体检测装置及系统

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种危险气体检测装置及系统。

背景技术

如今，伴随着国家的经济发展，人民生活水平日渐提高，人民对于各类化工产品的消费日趋增长，而化工厂在石油化工生产过程中不可避免地存在着各种易燃易爆气体和有毒气体，这些气体一旦泄漏并集聚在周围环境中，将可能造成火灾、爆炸或人身中毒等恶性事故，因此化工厂的危险气体事故是生产环节中的重大安全隐患之一，也是我国安全生产的重点之一。

但是现有的仪器或装置往往无法精确的检测空气中特定气体的浓度含量，也无法对浓度含量进行控制，并且也无法及时分辨出气体中是否含有危险成分，容易导致危险成分溢散到外界，对环境造成污染，甚至引发事故。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种危险气体检测装置及系统，通过对危险气体浓度和成分进行检测分析，为危险气体预测提供实时、精确、可靠的数据，实现提前预警。

它采用了如下技术方案：

一种危险气体检测装置，包括：

危险气体收集模块，用于收集当前所在检测点内危险气体浓度并分析危险气体成分是有毒气体还是可燃气体；

处理模块，接收危险气体收集模块的危险气体浓度检测信息和危险气体成分信息，若为有毒气体，则生成第一报警信号；若为可燃气体则生成第二报警信号，同时，危险气体浓度检测信息与第一、第二阈值进行比较，若危险气体浓度大于等于第一阈值且小于第二阈值时则生成第三报警信号，若大于等于第二阈值时，则生成第四报警信号；

供电模块，用于该装置整体供电；

报警模块，根据所述第一报警信号、所述第二报警信号、所述第三报警信号和所述第四报警信号进行相应报警；

危险气体收集模块、供电模块和报警模块均分别与处理模块电性连接。

进一步地，所述危险气体收集模块包括：用于将检测气体抽取至检测位置的气泵、有毒气体检测装置和可燃气体检测装置，气泵、有毒气体检测装置和可燃气体检测装置均设置在管道上；

有毒气体检测装置包括依次电连接的有毒气体传感器、放大电路和A/D转换电路；

可燃气体检测装置包括依次电连接的可燃气体传感器、放大电路和A/D转换电路。

进一步地，所述供电模块包括电池和与其电性连接的电池电量传感器，电池和电池电量传感器均与处理模块电性连接，供电模块可在每次执行常规危险气体检测任务完成后进行电量含量测量，将电量信息发送给处理模块，当电量过低时生成第五报警信号；报警模块根据第五报警信号进行相应报警。

进一步地，各个模块设置在车体上，车体上具有可控的移动组件和运动检测模块，移动组件和运动检测模块均与处理模块电性连接；运动检测模块包括用于检测障碍物数量和距离的避障传感器，处理模块接收运动检测模块的避障信息，并发送控制指令控制移动组件来实现车体沿巡逻路线自主避障。

进一步地，还包括与处理模块电性连接的显示模块，所述显示模块用于显示所述危险气体成分、危险气体浓度及车体的巡逻路线。

进一步地，还包括可燃气体处理装置，可燃气体处理装置包括电机以及与电机连接的风扇，在风扇吸风侧设有第一吸气管，第一吸气管与带有气泵的管道连通，电机与处理模块电性连接，处理模块通过发送控制指令控制可燃气体处理装置的运行。

进一步地，还包括有毒气体处理装置，有毒气体处理装置包括第二吸气管，第二吸气管与带有气泵的管道连通，第二吸气管的后端连接放入有反应液或者活性炭的处理反应器，处理反应器的排气端连接压缩机，压缩机的压缩排出端通过管道连接存储罐；压缩机与处理模块电性连接，处理模块发送的控制指令控制有毒气体处理装置的运行。

进一步地，针对可燃气体的第一阈值为25%LEL、第二阈值为50%LEL，针对有毒气体的第一阈值为5%IDLH。

本发明还提供了一种危险气体检测系统，包括如权利要求7所述的一种危险气体检测装置，还包括网络模块和监控平台；

所述网络模块用于将危险气体浓度及成分信号、第一报警信、第二报警信号、第三报警信号、第四报警信号和第五报警信号发送给监控平台；还用于接收监控平台发送的控制指令，并将控制指令发送给所述处理模块执行。

本发明相比现有技术具的有益效果：

本发明通过收集当前所在检测点内危险气体浓度并分析危险气体成分，若为有毒气体，则生成第一报警信号；若为可燃气体则生成第二报警信号，同时，危险气体浓度检测信息与第一、第二阈值进行比较，若危险气体浓度大于等于第一阈值且小于第二阈值时则生成第三报警信号，若大于等于第二阈值时，则生成第四报警信号；经过报警模块根据所述第一报警信号、所述第二报警信号、所述第三报警信号和所述第四报警信号进行相应报警，可以为危险气体预测提供实时、精确、可靠的数据，实现提前预警，提高了工作人员生命机财产安全性。

附图说明

图1是本发明实施例一的一种危险气体检测装置的模块组成示意图；

图2是本发明实施例一中危险气体处理模块的组成示意图；

图3是本发明实施例一中危险气体检测流程简图；

图4是本发明实施例一中供电模块组成示意图；

图5是本发明实施例一中报警模块组成示意图；

图6是本发明实施例二的一种危险气体检测装置的模块组成示意图；

图7是本发明实施例二的一种危险气体检测装置的外观结构示意图；

图8是本发明实施例二的一种危险气体检测装置的内部结构示意图；

图9是本发明实施例三的一种危险气体检测系统的模块组成示意图。

附图标记说明：1、车体；2、监控平台；101、危险气体收集模块；1011、气泵；1012、有毒气体检测装置；1013、可燃气体检测装置；102、处理模块；103、供电模块；1031、电池；1032、电池电量传感器；104、报警模块；105、移动组件；106、运动检测模块；1061、避障传感器；1061a、红外避障传感器；1061b、超声波测距传感器；107、网络模块；108、可燃气体处理装置；1081、电机；1082、风扇；1083、第一吸气管；109、有毒气体处理装置；1091、第二吸气管；1092、处理反应器；1093、压缩机；1094、存储罐；110、显示模块。

具体实施方式

为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种危险气体检测装置及系统进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，一种危险气体检测装置，它包括：危险气体收集模块101、处理模块102、供电模块103、报警模块104和显示模块110，危险气体收集模块101、供电模块103、报警模块104和显示模块110均分别与处理模块102电性连接。

危险气体收集模块101，用于收集当前所在检测点内危险气体浓度并分析危险气体成分是有毒气体还是可燃气体。

处理模块102，接收危险气体收集模块101的危险气体浓度检测信息和危险气体成分信息，若为有毒气体，则生成第一报警信号，若为可燃气体则生成第二报警信号；同时，危险气体浓度检测信息与第一阈值进行比较，若达到第一阈值则生成第三报警信号；当检测气体的浓度达到第二阈值，则生成第四报警信号。

供电模块103，用于该装置整体供电，同时可在每次执行常规危险气体检测任务完成后进行电量含量测量，将电量信息发送给处理模块102，当电量过低时生成第五报警信号。

报警模块104，根据所述第一报警信号、所述第二报警信号、所述第三报警信号、所述第四报警信号和所述第五报警信号进行相应报警。

显示模块110，用于显示所述危险气体成分和危险气体浓度。

具体地，如图2所示，所述危险气体收集模块101包括：用于将检测气体抽取至检测位置的气泵1011、有毒气体检测装置1012和可燃气体检测装置1013。气泵1011上连接管道，有毒气体检测装置1012和可燃气体检测装置1013设置在管道上，其检测端位于管内。有毒气体检测装置1012包括依次电连接的有毒气体传感器、放大电路和A/D转换电路；可燃气体检测装置1013包括依次电连接的可燃气体传感器、放大电路和A/D转换电路；。

危险气体收集模块101通过供电模块103供电使气泵1011工作。如图3所示，危险气体检测流程如下：

a.本装置开始工作，气泵1011通过管道将抽取待测气体至有毒气体检测装置1012和可燃气体检测装置1013中；

b.然后有毒/可燃气体检测装置对气体的具体成分、浓度数值进行精准检测，并将检测结果传输至处理模块102进行分析处理；

c. 所述处理模块102接收危险气体收集模块检测到的有毒/可燃气体浓度，若没有检测到有毒/可燃气体，控制气泵1011停止工作；若为有毒气体，则立即生成第一警报信号；若检测为可燃气体，生成第二报警信号；若两种气体都有则同时生成第一报警信号和第二报警信号。同时将检测到的危险气体浓度与设定的第一、第二阈值相比较，若所接收到的一个或多个信号的危险气体浓度大于等于第一阈值且小于第二阈值时则生成第三报警信号，并发送至报警模块；若所接收到的一个或多个信号值大于等于设定的第二阈值，处理模块则生成第四报警信号，并发送至报警模块；最后检测结束。

其中，本实施例中有毒气体传感器优选为LK-4型传感器,其工作温度在-20~50℃之间。该传感器具有多个检测通道，可以同时检测一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等有毒气体及对应有毒气体的浓度。在检测过程中首先有毒气体传感器采集信号，并转化为对应的电信号，再经过放大电路、A/D转换电路使原本的微小信号转化成为正常的信号形式，再将信号进入处理模块102。

本实施例中可燃气体传感器优选为MQ-2型传感器，该传感器是一种的催化燃式高温可燃气体传感器，属于二氧化硅半导体气体传感器，半导体类型是表面离子型N型。在约300℃的温度下，二氧化硅吸附空气中的氧气，然后将其转化为氧阴离子，这增加了电阻。如果环境中存在可燃气体泄漏，可燃气体将进入传感器并与氧阴离子结合，这将导致电阻值的变化，形成相应电信号，该信号通过放大电路放大，再经过A/D转换电路形成数字信号发送给处理模块102，从而完成对可燃气体的检测。MQ-2可燃气体传感器可在-40℃-180℃的高温环境下检测甲烷、酒精、氢气、液化气、丁烷、丙烷和可燃烟雾等多种可燃气体，其检测浓度范围在300至10000ppm之间，具有体积小，成本低，灵敏度高等优点。

由于可燃气体浓度大于或等于25%LEL时可能会产生燃烧情况，当可燃气体浓度大于或等于50%时可能会产生爆炸及爆燃等恶劣情况，当有毒气体浓度大于或等于5%IDLH时可能会产生致人中毒情况。因此，在本实施例中，所述第一阈值设定为25%LEL（针对可燃气体）、5%IDLH（针对有毒气体）；所述第二阈值设定为50%LEL（针对可燃气体）。为安全容许的考虑，当然针对可燃气体的第二阈值设定值也不宜过低，否则会容易引起误报，不但不利于正常生产，也易导致现场操作人员思想麻痹，对本发明的危险气体检测装置也有一定的损害与负面影响。另外，针对有毒气体不设置第二阈值，或者说第二阈值为无穷大，该装置只会出现有毒气体浓度超过5%IDLH的情况。

如图4所示，所述供电模块103包括电池1031和和其电性连接的电池电量传感器1032，二者均与处理模块102电连接。其中，首先，电池电量传感器1032采集电池的电量信息并发送给处理模块102；然后处理模块102根据电量信息生成电量信号，此处电量信号指示电池的剩余电量比例；处理模块102在将电量信号发送给显示模块110；显示模块110根据电量信号指示的剩余电量比例，以与剩余电量比例所处范围相对应的提醒方式进行提醒。作为一种可选实施例，显示模块电量信号指示的剩余电量比例，以与剩余电量比例所处范围相对应的提醒方式进行提醒，包括：当电量信号指示的剩余电量比例下降到低电量设置阈值时，显示模块110相对应的提醒方式为点亮低电量警报灯；作为一种可选实施例，低电量设置阈值为20%；所述电池电量传感器1032采用型号为MAX17043的传感器。

如图5所示，所述报警模块104包括扬声器、蜂鸣器及警报灯和低电量警报灯。在处理模块102生成第一警报信号和/或第二警报信号和/或第三警报信号和/或第四警报信号和/或第五警报信号，通过报警模块104将上述警报信号输出，可以使用扬声器及蜂鸣器发声、警报灯闪烁等方式提醒，其中，第一报警信号和第二报警信号使用语音播报的输出方式，第三警报信号和第四警报信号使用扬声器及蜂鸣器输出及指示灯闪烁，例如：第一报警信号通过扬声器发出语音“存在有毒气体泄漏情况，尽快派出危险气体检测装置前往泄漏点检测处理”，第二警报信号使用扬声器发出语音“存在可燃气体泄漏情况，尽快派出危险气体检测装置前往泄漏点检测处理” 及蜂鸣器提醒，第三警报信号对应的扬声器及蜂鸣器输出声压不小于75dB(A)，第四警报信号对应的扬声器及蜂鸣器输出声压级110~120dB(A)，同时均使用60~120次/min的闪烁频率的警报灯闪烁进行警告，第五警报信号通过低电量警报灯进行警报。

实施例二

如图6所示，在实施例一的基础上，所述危险气体检测装置还包括可控的移动组件105、运动检测模块106、可燃气体处理装置108和有毒气体处理装置109。上述各个模块设置在车体1上。移动组件105和运动检测模块106均与处理模块102电性连接；运动检测模块106包括用于检测障碍物数量和距离的避障传感器1061，处理模块102接收运动检测模块的避障信息，并发送第五控制指令控制移动组件105来实现车体沿巡逻路线自主避障。此处是根据得到的障碍物距离及障碍物数目数据与目标路径计算得到的避障路径，由运动检测模块106的避障传感器1061不断扫描路径及周边环境，如果途中遇到障碍物由运动检测模块106将此时车体1与障碍物距离及障碍物数目数据传输给处理模块102，再由处理模块102重新计算路径生成，并将控制指令发送给移动组件105更改行走路径避开障碍物。另外，车体的巡逻路线可通过显示模块110显示。

再结合图7所示，车体1具有底盘和设在底盘上的车壳，在底盘的两侧对称设置有所述移动组件105，移动组件带动车体在工厂内部进行移动、转向等动作，移动组件优选为可控的三角履带，以提高车体对各种地形的适应性，其中三角履带中的移动转向的控制单元与处理模块102电性连接。在车壳周侧设置所述避障传感器1061，避障传感器1061包括在车体前部下侧设置红外避障传感器1061a、在车体前部靠上的左右两侧、和车体中部靠下的左右两侧面设置超声波测距传感器1061b，配合处理模块102使用，可大大提高危险气体检测装置的障碍物检测能力。

再结合图8所示，可燃气体处理装置108包括电机1081和连在电机输出端的风扇1082，在风扇1082吸风侧设有第一吸气管1083，第一吸气管1083与带有气泵1011的管道连通。电机1081与处理模块电连接，通过控制电机1081的转速来控制风扇的吹风量和风速，使管道内的可燃气体顺利排出。如果检测到当前检测点存在可燃气体泄漏，处理模块102会生成第三控制指令，其中第三控制指令包括打开可燃气体处理装置108和处理模块102根据所述危险气体中的可燃气体浓度和的通道风速，按照目标通道安全风速进行处理。通过可燃气体浓度和的通道风速的关联关系，得出目标通道安全风速，即当可燃气体浓度在大于等于第一阈值25%LEL且小于第二阈值50%LEL时，通道安全风速设置为2m/s，当可燃气体浓度达到第二阈值50%LEL时，通道安全风速设置为0.5m/s。此处，2m/s的风速设置可以降低通道内气体浓度，防止发生爆炸；0.5m/s的风速设置可以防止浓度较大的气体扩散更广，同时可人为控制该区域断电并采用其他强制通风装置加快循环通风处理，快速去除可燃气体。另外本实施例中电机1081优选采用变频调速电机。

有毒气体处理装置109包括第二吸气管1091，第二吸气管1091与带有气泵1011的管道连通，第二吸气管1091的后端连接放入有反应液或者活性炭的处理反应器1092中，处理反应器1092的排气端连接高压缩气体用的压缩机1093，压缩机1093的压缩排出端通过管道连接存储罐1094，存储罐1094可采用聚甲基丙烯酸甲酯的材质制成。压缩机1093与处理模块102电性连接。如果检测到当前检测点存在有毒气体泄漏，处理模块102会生成第四控制指令，第四控制指令包括开启有毒气体处理装置109并将有毒气体浓度范围控制在安全气体浓度范围中，而安全气体浓度范围设置为一氧化碳(非高原)<1700mg/m3；甲醇<33000mg/m3 ；苯<9800mg/m3 。二氧化硫<270 mg/m3；二氧化氮<96mg/m3；氨<360mg/m3；丙烯腈<1100mg/m3；二氧化氯<28mg/m3；砷化氢<20mg/m3；磷化氢<280mg/m3；氯气<88mg/m3；氟化氢<25mg/m3；硫化氢<430mg/m3；氰化氢<56mg/m3。当检测到有毒气体浓度达到第一阈值5%IDLH，有毒气体处理装置109工作，气泵1011将有毒气体吸入至处理反应器1092中，与其内部物质反应或者吸附，残余后的气体在压缩机1093的作用下呈液化状态并存储至存储罐1094中，直至有毒气体浓度范围控制在安全气体浓度范围中时停止工作。这样避免了现场环境对于工作人员身体产生伤害，提高了安全系数。

当然，带有气泵1011的管道上还可以设置控制各个支路的通断的控制阀（图中未示），此处支路分别指通向可燃气体处理装置108和有毒气体处理装置109，这样可以保证不同成分的气体进入对应的支路中进行相应处理。

实施例三

如图9所示，一种危险气体检测系统，包括实施例二的危险气体检测装置，还包括网络模块107和监控平台2；所述网络模块107与处理模块102电性连接，网络模块107与监控平台2通过无线信号进行信息传递。网络模块107用于将危险气体浓度及成分信号、第一报警信、第二报警信号、第三报警信号、第四报警信号和第五报警信号无线发送给监控平台2；网络模块107还用于接收监控平台2发送的控制指令，并将控制指令发送给处理模块102块执行。例如：所述监控平台2的控制指令包括第一控制指令和第二控制指令，所述处理模块102用于根据所述第一控制指令控制移动组件105使车体1按选定路线行进，其中第一控制指令可以包括所有检测路线循环行走一遍，一半检测路线行走一遍，特定检测点行走一遍；所述处理模块102还用于根据所述第二控制指令控制所述移动组件105定向移动，其中第二控制指令包括前进、后转、右转、左转等指令。借此，工作人员即可远程操作车体1前往检测点大大节省了人力成本的同时还可以全方面检测当前检测点的危险气体含量及浓度，检测更加全面。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种危险气体检测装置，其特征在于，包括：

危险气体收集模块（101），用于收集当前所在检测点内危险气体浓度并分析危险气体成分是有毒气体还是可燃气体；

处理模块（102），接收危险气体收集模块（101）的危险气体浓度检测信息和危险气体成分信息，若为有毒气体，则生成第一报警信号；若为可燃气体则生成第二报警信号，同时，危险气体浓度检测信息与第一、第二阈值进行比较，若危险气体浓度大于等于第一阈值且小于第二阈值时则生成第三报警信号，若大于等于第二阈值时，则生成第四报警信号；

供电模块（103），用于该装置整体供电；

报警模块（104），根据所述第一报警信号、所述第二报警信号、所述第三报警信号和所述第四报警信号进行相应报警；

危险气体收集模块（101）、供电模块（103）和报警模块（104）均分别与处理模块（102）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种危险气体检测装置，其特征在于：所述危险气体收集模块（101）包括：用于将检测气体抽取至检测位置的气泵（1011）、有毒气体检测装置（1012）和可燃气体检测装置（1013），气泵、有毒气体检测装置（1012）和可燃气体检测装置（1013）均设置在管道上；

有毒气体检测装置（1012）包括依次电连接的有毒气体传感器、放大电路和A/D转换电路；

可燃气体检测装置（1013）包括依次电连接的可燃气体传感器、放大电路和A/D转换电路。

3.根据权利要求2所述的一种危险气体检测装置，其特征在于：所述供电模块（103）包括电池（1031）和与其电性连接的电池电量传感器（1032），电池（1031）和电池电量传感器（1032）均与处理模块（102）电性连接，供电模块（103）可在每次执行常规危险气体检测任务完成后进行电量含量测量，将电量信息发送给处理模块（102），当电量过低时生成第五报警信号；报警模块（104）根据第五报警信号进行相应报警。

4.根据权利要求3所述的一种危险气体检测装置，其特征在于：各个模块设置在车体（1）上，车体（1）上具有可控的移动组件（105）和运动检测模块（106），移动组件（105）和运动检测模块（106）均与处理模块（102）电性连接；运动检测模块（106）包括用于检测障碍物数量和距离的避障传感器（1061），处理模块（102）接收运动检测模块（106）的避障信息，并发送控制指令控制移动组件来实现车体沿巡逻路线自主避障。

5.根据权利要求4所述的一种危险气体检测装置，其特征在于：还包括与处理模块（102）电性连接的显示模块（110），所述显示模块（110）用于显示所述危险气体成分、危险气体浓度及车体的巡逻路线。

6.根据权利要求5所述的一种危险气体检测装置，其特征在于：还包括可燃气体处理装置（108），可燃气体处理装置（108）包括电机（1081）以及与电机（1081）连接的风扇（1082），在风扇（1082）吸风侧设有第一吸气管（1083），第一吸气管（1083）与带有气泵（1011）的管道连通，电机（1081）与处理模块（102）电性连接，处理模块（102）通过发送控制指令控制可燃气体处理装置（108）的运行。

7.根据权利要求6所述的一种危险气体检测装置，其特征在于：还包括有毒气体处理装置（109），有毒气体处理装置（109）包括第二吸气管（1091），第二吸气管（1091）与带有气泵（1011）的管道连通，第二吸气管（1091）的后端连接放入有反应液或者活性炭的处理反应器（1092），处理反应器（1092）的排气端连接压缩机（1093），压缩机（1093）的压缩排出端通过管道连接存储罐（1094）；压缩机（1093）与处理模块（102）电性连接，处理模块（102）发送的控制指令控制有毒气体处理装置（109）的运行。

8.根据权利要求1所述的一种危险气体检测装置，其特征在于：针对可燃气体的第一阈值为25%LEL、第二阈值为50%LEL，针对有毒气体的第一阈值为5%IDLH。

9.一种危险气体检测系统，其特征在于：包括如权利要求7所述的一种危险气体检测装置，还包括网络模块（107）和监控平台（2）；

所述网络模块（107）用于将危险气体浓度及成分信号、第一报警信、第二报警信号、第三报警信号、第四报警信号和第五报警信号发送给监控平台（2）；还用于接收监控平台（2）发送的控制指令，并将控制指令发送给所述处理模块（102）执行。