CN206974973U - 一种甲烷在线监测分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种甲烷在线监测分析仪，包括样气采集端、云监控平台以及用户通讯终端，所述样气采集端包括主控制器以及与其连接的数据存储器和无线通信模块，所述样气采集端还包括主动采样器和与所述主动采样器相连的气体分析仪，所述气体分析仪的输出端与所述主控制器电连接，所述主控制器通过无线通信模块与所述云监控平台无线连接，所述用户通讯终端与所述云监控平台无线连接，所述气体分析仪为甲烷/非甲烷总烃气体分析仪。本实用新型所提供的甲烷在线监测分析仪，用户使用时，能通过通讯终端随时访问云监控平台，查看甲烷/非甲烷总烃的浓度值数据，无线布线，操作简单且容易部署。

Description

一种甲烷在线监测分析仪

技术领域

本实用新型属于气体监测技术领域，具体涉及一种甲烷在线监测分析仪。

背景技术

近年来由于国内经济的高速发展、工业化和城市化进程的加快，机动车保有量急剧增加，挥发性有机物的主要污染源石化、汽车、家电、精细化工等行业增长较快，挥发性有机溶剂使用量大，造成挥发性有机化合物(volatile organic compounds，简称VOCs)排放量大，VOCs是指在常温下，沸点在50℃～260℃的各种有机化合物。VOCs按其化学结构，可以进一步分为：烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。目前已鉴定出的有300多种。最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯(TDI)、二异氰甲苯酯等，其为基本原子由碳、氢和氧组合的碳氢化合物，VOCs排放量过大会导致光化烟雾污染严重，进而产生一系列的二次污染物。在这些二次污染物中，臭氧所占比重最大。众多研究表明，臭氧对人体、材料、农作物都有极强的危害性。另外，VOCs在对流层光化学氧化循环中起到比较关键的作用，它是城市和区域二次气态污染物的重要前体物，直接或间接地控制光氧化剂的生成速度和效率，对大气氧化潜势有着非常重要的影响。

目前我国对VOCs的排放纳入了总量控制指标，特别地，对VOCs中的甲烷、非甲烷总烃和苯系物的监测被列为我国各地方工业园区固定污染源的有组织和无组织排放的重要监测指标，快速、准确地监测空气中的VOCs浓度信息，并把这些信息控制在安全范围内，是控制VOCs排放量的有效手段。市场上对甲烷、非甲烷的分析方法一般采用HJ/T 38-1999《固定污染源排气中非甲烷总烃的测定-气相色谱法》的色谱法，该方法主要通过使用非甲烷总烃气体检测仪进行监测分析，其是一种采用电化学、光离子(PID)传感器或激光光谱分析方法来检测环境大气中的非甲烷总烃的分析仪器，可以快速地检测分析环境中非甲烷总烃的浓度，可以同时增加检测氟化氢、氯化氢、氨气、硫化氢、甲硫醇、TVOC等几个指标，具有测量精度高、可靠性高、响应时间快、适用范围广等特点，各项指标达到或超过国内外同类产品，可广泛应用于环保在线监测、工业控制、安全监测等场合。该检测仪能够很好地测定并记录甲烷/非甲烷总烃气体的含量，所测得的甲烷/非甲烷总烃气体含量数据一般自动存储在其内部的数据存储器中，一般地有两种方法取得数据存储器中的测量数据，一是通过在主机与数字式甲烷测定仪之间布线连接，测量数据通过线路传输到主机，此种方法虽然获取数据简单但是需要对主机与数字式非甲烷总烃气体检测仪之间的线路进行合理的布局和维护，进而增加了管理成本；二是测量人员实地观测或提取数据，此种方法费时费力，增加劳动力成本。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种能被远程访问、便于远程下载分析结果的甲烷在线监测分析仪。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种甲烷在线监测分析仪，包括样气采集端、云监控平台以及用户通讯终端，所述样气采集端包括主控制器及与其连接的数据存储器和无线通信模块，以及主动采样器和与所述主动采样器相连的气体分析仪，所述气体分析仪的输出端与所述主控制器电连接，所述主控制器通过无线通信模块与所述云监控平台无线连接，所述用户通讯终端与所述云监控平台无线连接，所述气体分析仪为甲烷/非甲烷总烃气体分析仪。

优选地，其中所述主控制器包括外壳和设置于所述外壳内的主板，以及与所述主板通信连接的液晶显示面板和触摸按键面板，所述无线通信模块封装于所述主板上，在所述外壳上还开设有装配孔，所述液晶显示面板和触摸按键面板通过装配孔安装于外壳表面。

优选地，其中所述用户通讯终端为PC机、安卓手机、苹果手机、平板或笔记本电脑中的一种。

优选地，其中所述无线通信模块为蓝牙模块、wifi模块、ZigBee或2G/3G/4G模块中的一种。

优选地，其中还包括报警模块，所述报警模块为蜂鸣器和发光管组成的声光报警模块。

优选地，其中所述气体分析仪为甲烷/非甲烷总烃气体分析仪，其包括第一氢火焰离子化检侧器和第二氢火焰离子化检侧器，还包括十通阀，所述十通阀设有十个开口，分别为第一开口、第二开口、第三开口、第四开口、第五开口、第六开口、第七开口、第八开口、第九开口及第十开口，所述第一开口为待测样品气进口，所述第二开口为待测样品气出口，所述第四开口和所述第七开口为载气入口，所述第四开口与第三开口通过管道连接，所述第八开口连接有阻尼管，所述第三开口与第十开口之间设置有定量环，所述第五开口与第九开口之间设置有第一色谱柱，所述第六开口连接有三通阀，所述三通阀的一端与第一氢火焰离子化检侧器连接，另一端依次连接有烃类选择性氧化装置、第二色谱柱和第二氢火焰离子化检侧器，所述第一氢火焰离子化检侧器和第二氢火焰离子化检侧器与终端设备相连。

优选地，其中所述气体分析仪还包括分子筛过滤器和第一流量控制器，所述分子筛过滤器与所述第一流量控制器通过管道连通，且所述第一流量控制器与所述第一开口的进气端通过管道连通。

优选地，其中所述阻尼管为针阀且于所述阻尼管和第八开口之间设置有阻尼柱。

优选地，其中所述气体分析仪还包括第二流量控制器和第三流量控制器，所述第二流量控制器与所述第四开口的进气端通过管道连接，所述第三流量控制器与所述第七开口的进气端通过管道连接。

优选地，其中第一色谱柱为极性毛细柱，所述极性毛细柱为三氧化二铝毛细柱或者分子筛毛细柱；所述第二色谱柱为空心毛细柱。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

本实用新型所提供的甲烷在线监测分析仪，包括样气采集端、云监控平台以及用户通讯终端，样气采集端包括主控制器以及与其连接的数据存储器和无线通信模块，样气采集端还包括主动采样器和与主动采样器相连的气体分析仪，气体分析仪的输出端与主控制器电连接，主控制器通过无线通信模块与云监控平台无线连接，用户通讯终端与云监控平台无线连接，气体分析仪为甲烷/非甲烷总烃气体分析仪。具体使用时，主动采样器把待测样品气输送至气体分析仪，气体分析仪测试样品气中相应的甲烷/非甲烷总烃的浓度值，主控制器控制气体分析仪周期性采集甲烷/非甲烷总烃的浓度值且存入数据存储器中，同时主控制器通过无线通信模块将采集的甲烷/非甲烷总烃的浓度值上传至云监控平台，通过用户通讯终端随时访问云监控平台，查看甲烷/非甲烷总烃的浓度值数据，同时可多用户登录，无线布线，操作简单且容易部署。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的甲烷在线监测分析仪的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的甲烷在线监测分析仪中甲烷/非甲烷总烃气体分析仪在检测状态时的结构示意图(十通阀处于OFF状态)；

图3为本实用新型所提供的甲烷在线监测分析仪中甲烷/非甲烷总烃气体分析仪在反吹状态时的结构示意图(十通阀处于ON状态)；

其中，100、气体分析仪；101、第一氢火焰离子化检侧器；102、第二氢火焰离子化检侧器；103、十通阀；104、阻尼管；105、定量环；106、第一色谱柱；107、第二色谱柱；108、三通阀；109、烃类选择性装置；110、分子筛过滤器；111、第一流量控制器；112、第二流量控制器；113、第三流量控制器；114、采样泵；200、主动采样器；300、主控制器；400、数据存储器；500、无线通信模块；600、云监控平台；700、用户通讯终端；800、报警模块。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，一种甲烷在线监测分析仪，包括样气采集端、云监控平台600以及用户通讯终端700，该样气采集端包括主控制器300及与其连接的数据存储器400和无线通信模块500，以及主动采样器200和与主动采样器200相连的气体分析仪100，该气体分析仪100的输出端与主控制器300电连接，主控制器300通过无线通信模块500与云监控平台600无线连接，用户通讯终端700与云监控平台600无线连接，气体分析仪100为甲烷/非甲烷总烃气体分析仪。

其中主控制器300包括外壳和设置于外壳内的主板，以及与主板通信连接的液晶显示面板和触摸按键面板，该无线通信模块封装于主板上，在外壳上还开设有装配孔，液晶显示面板和触摸按键面板通过装配孔安装于外壳表面。

其中用户通讯终端700为PC机、安卓手机、苹果手机、平板或笔记本电脑中的一种，用户可以根据实际使用的需要，自行选择上述用户通讯终端700设备。

其中无线通信模块500为蓝牙模块、wifi模块、ZigBee或2G/3G/4G模块中的一种，用户可以根据实际使用的需要，自行选择上述无线通信模块500。

其中还包括报警模块800，所述报警模块800为蜂鸣器和发光管组成的声光报警模块，具体使用时，通过触摸按键面板对气体分析仪的参数进行设定，当气体分析仪100测定的甲烷/非甲烷总烃浓度值超过设定的低报警限制时，发光二极管闪烁并且蜂鸣器报警对浓度值超限情况进行报警，同时传送到云监控平台600，便于对甲烷/非甲烷总烃浓度值超限进行预警。

如图2所示，其中甲烷/非甲烷总烃气体分析仪，包括第一氢火焰离子化检侧器101和第二氢火焰离子化检侧器102，还包括十通阀103，该十通阀103设有十个开口，该十个开口顺时针按顺序编号，分别为第一开口、第二开口、第三开口、第四开口、第五开口、第六开口、第七开口、第八开口、第九开口及第十开口(十通阀盘标记1～10)，第一开口为待测样品气进口，第二开口为待测样品气出口，第四开口和第七开口为载气入口，第四开口与第三开口通过管道连接，第八开口连接有阻尼管104，第三开口与第十开口之间设置有定量环105，第五开口与第九开口之间设置有第一色谱柱106，第六开口连接有三通阀108，该三通阀108的一端与第一氢火焰离子化检侧器101连接，另一端依次连接有烃类选择性氧化装置109、第二色谱柱107和第二氢火焰离子化检侧器102，第一氢火焰离子化检侧器101和第二氢火焰离子化检侧器102与终端设备相连。该甲烷/非甲烷总烃气体分析仪通过反吹切换气路切割技术，利用一个气体十通阀，用第一色谱柱作预切和反吹柱，大大减轻了第一色谱柱的污染，减少了上一样品气残留对下一个样品气测量的干扰，特别是分离高沸点大极性的组分时，使高沸点物质不进入氢火焰离子化检侧器，有效缩短了甲烷/非甲烷总烃的测试周期，提高了样品气检测的精确度和分析效率，延长了第一色谱柱的使用寿命；利用烃类选择性氧化装置，将样品气中的所有非甲烷成分的碳氢化合物催化氧化成二氧化碳和水，再通过第二色谱柱分离出二氧化碳和水等杂质，最后通入第二氢火焰离子化检侧器测定样品气中的甲烷的量，实现了一次进样同时测定甲烷和非甲烷总烃量的功能，节省了分析工序和提高了分析效率。通过采用上述结构的甲烷/非甲烷总烃气体分析仪，进一步提高了本实用新型所提供的甲烷在线分析仪的测定数据的精确性，对提高甲烷在线监测分析仪在环境监测、工业控制、和安全监测方面具有巨大贡献。

其中还包括分子筛过滤器110和第一流量控制器111，分子筛过滤器110与第一流量控制器111通过管道连通，且第一流量控制器111与第一开口的进气端通过管道连通，通过对采样气进行过滤和流量控制，进一步提高了检测数据的精准度和氢火焰离子化检侧器的分析效率，另外，还包括采样泵114，该采样泵114通过管道与分子筛过滤器110连通。

其中还包括第二流量控制器112和第三流量控制器113，第二流量控制器112与第四开口的进气端通过管道连接，第三流量控制器113与第七开口的进气端通过管道连接，通过对通入载气的流量进行控制，进一步提高了检测数据的精准度和氢火焰离子化检侧器的分析效率。

其中第一色谱柱106为极性毛细柱，所述极性毛细柱为三氧化二铝毛细柱或者分子筛毛细柱；第二色谱柱107为空心毛细柱。相对于使用填充柱而言，当第一色谱柱106和第二色谱柱107均为毛细柱时，检测时所需要的载气用量较小，出来的色谱图峰比较尖，避免拖尾现象，提高样气分离的精确度。

其中阻尼管104为针阀，且在阻尼管104和第八开口之间设置有阻尼柱(图中未示出)，该设置主要是为在十通阀进行状态切换时，管道中的流体流量会发生突变，阻尼柱用于缓冲所述十通阀状态切换时所引起的流体流量突变，防止第一氢火焰离子化检侧器101或第二氢火焰离子化检侧器102检测器熄火。

再次参考图2，该甲烷/非甲烷总烃气体分析仪，其工作原理为：利用本实用新型进行样品气中微量甲烷和非甲烷总烃的气相色谱分析是，根据十通阀103的切换分进样状态和取样状态，进样时，第二路载气由第二载气管进入第四开口、第三开口，推动定量环104中的样品气由第十开口、第九开口进入第一色谱柱106预分理出样品气中的H₂、O₂、Ar、N₂和CO等杂质气体，样品气中的总烃气体经第一色谱柱106分离后率先由第五开口、第六开口进入三通阀108，然后通过十通阀103切换到取样状态，第二路载气由第四开口、第五开口将第一色谱柱106中的样品气中其余气体由第九开口、第八开口再经阻尼管104放空排出；通过切换三通阀108，使得经过第一色谱柱106的一部分样品气进入第一氢火焰离子化检侧器101，进行总烃量的测定；另一部分样品气先通过选择性氧化装置109将样品气中的所有非甲烷成分的碳氢化合物催化氧化成二氧化碳和水，再进入第二色谱柱107分离出二氧化碳和水，同时，第一路载气由第一载气管进入第七开口、第六开口推动经第二色谱柱107分离出的甲烷进入第二氢火焰离子化检侧器102进行甲烷量的测定，将样品气中的总烃量减去样品气中甲烷量即为样品气中非甲烷总烃的浓度值，所得样品气中总烃量、甲烷量和非甲烷总烃量的信号响应值在终端设备上显示出来。

如图3所示，最后，样品气从十通阀103第一开口、第十开口进入，推动定量环105中的载气从第二开口排出，样品气填满定量环105并且第一色谱柱106中的其他成分排空后，再切换到进样状态进行分析。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种甲烷在线监测分析仪，其特征在于，包括样气采集端、云监控平台以及用户通讯终端，所述样气采集端包括主控制器及与其连接的数据存储器和无线通信模块，以及主动采样器和与所述主动采样器相连的气体分析仪，所述气体分析仪的输出端与所述主控制器电连接，所述主控制器通过无线通信模块与所述云监控平台无线连接，所述用户通讯终端与所述云监控平台无线连接，所述气体分析仪为甲烷/非甲烷总烃气体分析仪。

2.根据权利要求1所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于，所述主控制器包括外壳和设置于所述外壳内的主板，以及与所述主板通信连接的液晶显示面板和触摸按键面板，所述无线通信模块封装于所述主板上，在所述外壳上还开设有装配孔，所述液晶显示面板和触摸按键面板通过装配孔安装于外壳表面。

3.根据权利要求1或2所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于，所述用户通讯终端为PC机、安卓手机、苹果手机、平板或笔记本电脑中的一种。

4.根据权利要求3所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙模块、wifi模块、ZigBee或2G/3G/4G模块中的一种。

5.根据权利要求4所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块为蜂鸣器和发光管组成的声光报警模块。

6.根据权利要求5所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于，所述甲烷/非甲烷总烃气体分析仪，包括第一氢火焰离子化检侧器和第二氢火焰离子化检侧器，还包括十通阀，所述十通阀设有十个开口，分别为第一开口、第二开口、第三开口、第四开口、第五开口、第六开口、第七开口、第八开口、第九开口及第十开口，所述第一开口为待测样品气进口，所述第二开口为待测样品气出口，所述第四开口和所述第七开口为载气入口，所述第四开口与第三开口通过管道连接，所述第八开口连接有阻尼管，所述第三开口与第十开口之间设置有定量环，所述第五开口与第九开口之间设置有第一色谱柱，所述第六开口连接有三通阀，所述三通阀的一端与第一氢火焰离子化检侧器连接，另一端依次连接有烃类选择性氧化装置、第二色谱柱和第二氢火焰离子化检侧器，所述第一氢火焰离子化检侧器和第二氢火焰离子化检侧器与终端设备相连。

7.根据权利要求6所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于，所述气体分析仪还包括分子筛过滤器和第一流量控制器，所述分子筛过滤器与所述第一流量控制器通过管道连通，且所述第一流量控制器与所述第一开口的进气端通过管道连通。

8.根据权利要求7所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于，所述阻尼管为针阀且于所述阻尼管和第八开口之间设置有阻尼柱。

9.根据权利要求8所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于，所述气体分析仪还包括第二流量控制器和第三流量控制器，所述第二流量控制器与所述第四开口的进气端通过管道连接，所述第三流量控制器与所述第七开口的进气端通过管道连接。

10.根据权利要求9所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于，第一色谱柱为极性毛细柱，所述极性毛细柱为三氧化二铝毛细柱或者分子筛毛细柱；所述第二色谱柱为空心毛细柱。