CN117420053B - 基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统,包括井上端和井下端;井上端包括工控机和控制终端,控制终端上连接有数据处理模块和可视化模块;井下端包括总处理端和设置多个监测区域的分布式监测端,总处理端内设置有系统主机、总控制模块和总监测设备,分布式监测端内设置有分布式监测模块,总控制模块与多个分布式监测模块信号连接,分布式监测模块上连接有多个温度监测设备、粉尘浓度监测设备和气体监测模块;方便降低常态监测时总处理端负载,在分区域环境变化后再通过总监测设备检测,保证数据准确,且分区域常态监测时被检测后气体回归取样环境,易于保证取样环境内气体成分含量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及的基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统,特别是涉及应用于环境监测系统领域的基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统。
背景技术
井下环境监测系统是一种用于监测井下环境参数的技术方案,光谱束管监测和光纤测温是其中的两种常见技术手段。
这两种技术手段结合使用,可以实现对井下环境参数的全面监测,并通过数据分析和处理,为井下工作提供重要的参考和保障。需要注意的是,在井下环境监测系统的设计与应用中,应充分考虑到安全性、可靠性和实用性等方面的问题,确保系统能够稳定工作并提供准确可靠的数据支持。
为解决井下环境监测中的数据采集和传输的问题,市场中的某监测系统采用在安全区域集中设定数据处理和传输端并假设专用网络的设计,具有一定的市场占比。
中国发明专利CN110942615B说明书公开了一种井下监测系统,该发明采用超声波为能量和信息传递的载体,利用超声波发射换能器与超声波接收换能器实现无线充电,利用一对PZT压电陶瓷实现无线通信;使用时将数据采集装置埋于井下一定深度,用于长期收集所需地各种数据,定期将传输充电装置伸入到井下相同深度,采集数据并为超级电容充电,有效地拉长了数据采集间隔,降低了数据采集成本。
现有的井下环境监测中,需要同时对多个区域的环境监测时,需要同时对区域进行环境数据采集,尤其对于环境气体监测中,需要将分区域的气体抽取至总处理端,一方面总处理端负载较大,且气体运输过程中容易泄露或污染,容易影响监测数据准确性。
发明内容
针对上述现有技术,本发明要解决的技术问题是对于环境气体监测中,需要将分区域的气体抽取至总处理端,一方面总处理端负载较大,且气体运输过程中容易泄露或污染,容易影响监测数据准确性。
为解决上述问题,本发明提供了基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统,包括井上端和井下端;
井上端包括工控机和控制终端,控制终端上连接有数据处理模块和可视化模块;
井下端包括总处理端和设置多个监测区域的分布式监测端,总处理端内设置有系统主机、总控制模块和总监测设备,总监测设备包括多气体源光谱管束检测仪;
分布式监测端内设置有分布式监测模块,总控制模块与多个分布式监测模块信号连接,分布式监测模块上连接有多个温度监测设备、粉尘浓度监测设备和气体监测模块;
温度监测设备包括感温光纤,多个温度监测设备均与总监测设备连接,气体监测模块包括带有多个抽气束管的气体监测设备,多个抽气束管之间连接有与总监测设备相通的主气管,主气管与气体监测设备匹配的支流管;主气管上安装有过滤装置和干燥装置。
在上述井下环境监测系统中,在分区域环境安全时,使用设定在分区域的气体监测设备进行区域气体监测,分区域环境发生较大变化后再通过总监测设备检测,降低常态监测时总处理端负载,在分区域环境变化后再通过总监测设备检测,保证数据准确。
作为本申请的进一步改进,抽气束管包括主抽管,主抽管的输入端和输出端分别连接有引导管和三通流量阀,多个引导管均与主气管连接,主气管上连接有与气体监测设备输入端匹配的支流管,主气管的输出端与总监测端连接,气体监测设备的输出端连接有与三通流量阀相通的排气管。
作为本申请的再进一步改进,三通流量阀的一个输出端与支流管相通,另一个输出端与排气管相通。
作为本申请的更进一步改进,气体监测设备和感温光纤均环绕分布式监测区域均匀分布。
作为本申请的又一种改进,干燥装置包括干燥管,干燥管内安装有膜干燥器和吸附剂干燥器。
作为本申请的又一种改进的补充,过滤装置包括布袋除尘装置,干燥装置设置在布袋除尘装置的输入端方向。
作为本申请的又一种改进的补充,多气体源光谱管束检测仪上设置有多个监测气瓶,每个监测气瓶分别与一个分布式监测端匹配,井上端与井下端之间安装有排气通道,且排气通道与多气体源光谱管束检测仪的排气端连接。
作为本申请的再一种改进,三通流量阀包括带有流量传感器的三通阀,气体监测设备上连有与多个三通流量阀连接的调控模块。
综上所述,本方案降低常态监测时总处理端负载,在分区域环境变化后再通过总监测设备检测,保证数据准确,且分区域常态监测时被检测后气体回归取样环境,易于保证取样环境内气体成分含量稳定。
附图说明
图1为本申请第一种实施方式的系统框图;
图2为本申请第一种实施方式的系统安装示意图;
图3为本申请第一种实施方式的气体监测设备立体图;
图4为本申请第一种实施方式的气体监测设备安装示意图;
图5为本申请第二种实施方式的抽气束处局部剖视图;
图6为本申请第二种实施方式的气体监测设备进行抽气检测时的工作示意图;
图7为本申请第二种实施方式的气体监测设备进行抽气检测后排气的工作示意图。
图中标号说明:
1气体监测设备、2抽气束管、201主抽管、202引导管、203三通流量阀、3主气管。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的两种实施方式作详细说明。
第一种实施方式:
图1-4示出,基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统,包括井上端和井下端;
井上端包括工控机和控制终端,控制终端上连接有数据处理模块和可视化模块;
井下端包括总处理端和设置多个监测区域的分布式监测端,总处理端内设置有系统主机、总控制模块和总监测设备,总监测设备包括多气体源光谱管束检测仪;多气体源光谱管束检测仪上设置有多个监测气瓶,每个监测气瓶分别与一个分布式监测端匹配,井上端与井下端之间安装有排气通道,且排气通道与多气体源光谱管束检测仪的排气端连接。
分布式监测端内设置有分布式监测模块,总控制模块与多个分布式监测模块信号连接,分布式监测模块上连接有多个温度监测设备、粉尘浓度监测设备和气体监测模块;温度监测设备和粉尘浓度监测设备监测数据直接上传至总处理端。
温度监测设备包括感温光纤,多个温度监测设备均与总监测设备连接,气体监测模块包括带有多个抽气束管2的气体监测设备1,气体监测设备1用于检测气体成分和含量,气体监测设备1使用下现有技术中的合适的气体检测仪器,例如红外气体分析仪,多个抽气束管2之间连接有与总监测设备相通的主气管3,主气管3与气体监测设备1匹配的支流管;气体监测设备1和感温光纤均环绕分布式监测区域均匀分布;
主气管3上安装有过滤装置和干燥装置;干燥装置包括干燥管,干燥管内安装有膜干燥器和吸附剂干燥器。过滤装置包括布袋除尘装置,干燥装置设置在布袋除尘装置的输入端方向。
地下多区域进行独立的环境监测,可在指定区域设定分布式监测端,分布式监测端的可独立监测气体,在监测区域的环境监测数据满足设定范围时,通过分布式监测端进行气体抽取检测,抽气检测后,气体排放回监测区域,气体在区域内循环,保证区域内气体环境稳定。
而在监测区域的环境监测数据不满足设定范围时,抽气管束将抽出气体输向总监测端,气体输送过程中经过干燥装置干燥和过滤装置过滤处理,保证输入检测端的气体洁净,降低气体检测时的误差,且区域本地端的气体监测设备1直接导入气体再排出,结构简单,降低占用空间,减少分布式监测端在井下区域的占用空间,监测区域内抽取的气体直接在分布监测端检测,降低总监测端负载。
且分布式监测端仅在环境监测数据在设定数据区间内时进行检测,而区域环境下降或污染时,环境监测数据与在设定数据区间不符,则将气体转移至总监测端检测,输送过程中部分气体被净化处理,降低气体成分中杂质,降低检测时的误差。
第二种实施方式;
图5-7示出,抽气束管2包括主抽管201,的输入端和输出端分别连接有引导管202和三通流量阀203,多个引导管202均与主气管3连接,主气管3上连接有与气体监测设备1输入端匹配的支流管,主气管3的输出端与总监测端连接,气体监测设备1的输出端连接有与三通流量阀203相通的排气管。三通流量阀203的一个输出端与支流管相通,另一个输出端与排气管相通。
三通流量阀203包括带有流量传感器的三通阀,气体监测设备1上连有与多个三通流量阀203连接的调控模块,调控模块用于控制多个三通流量阀203工作。
本实施方式中,对于分布区域的抽气检测过程中,通过多个抽样束管同时进行抽气采集,当有任一抽气束管输出端的三通流量阀203检测到气流流量低于设定值时,则控制对该抽气管束对应的三通流量阀203侧输入端开启,另一与主气管3相通的输出端关闭;其他三通流量阀203的侧输入端处于关闭状态
气体监测设备1定时进行气体检测,在气体监测设备1检测完气体后,气体监测设备1排出的气体输向该三通流量阀203处并使气体通过该抽气束管2集中排出,以此实现集中气流对堵塞抽气束管的辅助疏通;
在气体监测设备1检测完气体后,若所有抽气束管2输出端的三通流量阀203检测到气流流量均在设定值范围内,此时可开启所有三通流量阀203的侧输入端,关闭与主气管3相通的输出端,此时气体监测设备1输出端气流通过所有抽气束管2排出。
本实施方式在抽气口堵塞时可集中对抽气管的抽气端进行反向冲气,以缓解抽气端堵塞情况。
综上所述,本方案降低常态监测时总处理端负载,在分区域环境变化后再通过总监测设备检测,保证数据准确,且分区域常态监测时被检测后气体回归取样环境,易于保证取样环境内气体成分含量稳定。
结合当前实际需求,本申请采用的上述实施方式,保护范围并不局限于此,在本领域技术人员所具备的知识范围内,不脱离本申请构思作出的各种变化,仍落在本发明的保护范围。
Claims (6)
1.基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统,其特征在于:包括井上端和井下端;
所述井上端包括工控机和控制终端,所述控制终端上连接有数据处理模块和可视化模块;
所述井下端包括总处理端和设置多个监测区域的分布式监测端,总处理端内设置有系统主机、总控制模块和总监测设备,所述总监测设备包括多气体源光谱管束检测仪;
分布式监测端内设置有分布式监测模块,所述总控制模块与多个分布式监测模块信号连接,所述分布式监测模块上连接有多个温度监测设备、粉尘浓度监测设备和气体监测模块;
所述温度监测设备包括感温光纤,多个温度监测设备均与总监测设备连接,所述气体监测模块包括带有多个抽气束管(2)的气体监测设备(1),多个所述抽气束管(2)之间连接有与总监测设备相通的主气管(3),所述主气管(3)与气体监测设备(1)匹配的支流管,所述主气管(3)上安装有过滤装置和干燥装置;
所述抽气束管(2)包括主抽管(201),所述主抽管(201)的输入端和输出端分别连接有引导管(202)和三通流量阀(203),多个所述引导管(202)均与主气管(3)连接,所述主气管(3)上连接有与气体监测设备(1)输入端匹配的支流管,所述主气管(3)的输出端与总监测端连接,所述气体监测设备(1)的输出端连接有与三通流量阀(203)相通的排气管;
所述多气体源光谱管束检测仪上设置有多个监测气瓶,每个监测气瓶分别与一个分布式监测端匹配,所述井上端与井下端之间安装有排气通道,且排气通道与多气体源光谱管束检测仪的排气端连接。
2.根据权利要求1所述的基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统,其特征在于:所述三通流量阀(203)的一个输出端与支流管相通,另一个输出端与排气管相通。
3.根据权利要求2所述的基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统,其特征在于:所述气体监测设备(1)和感温光纤均环绕分布式监测区域均匀分布。
4.根据权利要求3所述的基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统,其特征在于:所述干燥装置包括干燥管,所述干燥管内安装有膜干燥器和吸附剂干燥器。
5.根据权利要求4所述的基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统,其特征在于:所述过滤装置包括布袋除尘装置,所述干燥装置设置在布袋除尘装置的输入端方向。
6.根据权利要求5所述的基于光谱束管监测和光纤测温的井下环境监测系统,其特征在于:所述三通流量阀(203)包括带有流量传感器的三通阀,所述气体监测设备(1)上连有与多个三通流量阀(203)连接的调控模块。
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CN117420053A (zh) | 2024-01-19 |
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