用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪。本发明包括服务器端、电源模块以及二氧化碳采集模块，所述服务器端由PC主板以及与PC主板相连接的液晶显示屏组成，本发明采用模块化设计，便于故障识别，易于维护。各模块可以单独升级而不需要对整个系统结构进行大规模的变动。本发明安装架设程序简单，2-3小时即可完成，易掌握。
【专利说明】用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪。
【背景技术】
[0003]在地震前兆观测中，二氧化碳在一些MS≥4.0地震之前有明显的异常反映，尤其是在MS ^ 5.0地震前出现的异常非常显著，是典型的短临异常，对破坏性地震的短临预报阶段发震时间的判定具有重要意义。目前，地震台站主要利用快速测定管和气相色谱仪进行二氧化碳气体测试分析，均属人工模拟观测。二氧化碳气体快速测定管是一次性使用的，每天更换一次，人工读取测量值，只能测量累积量，不能实时测量被测井孔的二氧化碳气体百分比浓度，受测量方法限制，难以精确测量井下气体浓度梯度。气相色谱仪属于精密的实验室仪器，需要用采集装置获取气样，再放到仪器上进行分析测试，很难实时测量井下二氧化碳气体浓度分布。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种可以对活断层溢出二氧化碳和自流井水中溶解二氧化碳气体的连续、稳定、长期的观测的用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪。
[0005]本发明采用如下技术方案:
本发明包括服务器端、电源模块以及二氧化碳采集模块，
所述服务器端由PC主板以及与PC主板相连接的液晶显示屏组成，
所述电源模块由电压分配模块以及与电压分配模块相连接的不间断开关电源组成，所述电压分配模块的输出端分别与液晶显示屏和PC主板相连接；
所述二氧化碳采集模块由集气装置以及二氧化碳信息采集装置组成，
所述集气装置包括腔体、设置于腔体上端的锥形变径接头以及与设置于与锥形变径接头上端的地表连通管，所述腔体的外壁上圆周设置有气孔，所述腔体的外侧圆周设置有18目平织塑料窗纱套，
所述二氧化碳信息采集装置由传感器以及与传感器双向连接的传感器供电及通讯模块组成，所述传感器通过传感器供电及通讯模块与PC主板相连接。
[0006]本发明还包括避雷模块，所述避雷模块的输入端与市电相连接，其输出端分别与不间断开关电源和PC主板相连接。
[0007]本发明还包括12V电瓶，所述12V电瓶与不间断开关电源双向连接。
[0008]所述电压分配模块由型号为HDN5-12D09电源模块、型号为HDN5-12D05的电源模块以及型号为LM7805三端稳压电路组成。
[0009]所述不间断开关电源的型号为SLP70C14。[0010]所述传感器供电及通讯模块由MAX232通讯模块和两个LM7805三端稳压电路组成。
[0011]所述PC主板采用PC104主板。
[0012]所述传感器的型号为SRH-10型双光束红外二氧化碳传感器。
[0013]本发明的积极效果如下:
本发明通过数字化、智能化、网络化来完成对于地震前兆的监测，本发明PC主板通过和自主编写的软件实现了对二氧化碳数据高精度高稳定性的采集；实现了二氧化碳观测数据长时间存储(180天或360天)；遵循“十五”地震通讯协议，还提供了 FTP和网页通讯模式。本发明采用模块化设计，便于故障识别，易于维护。各模块可以单独升级而不需要对整个系统结构进行大规模的变动。本发明安装架设程序简单，2-3小时即可完成，易掌握。
[0014]本发明还提供了 12V电瓶与不间断开关电源相连，作为备用电源，在有市电的情况下由不间断开关电源为其充电；在市电停电的情况下由其为系统供电，保证系统正常工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]附图1为本发明原理框图。
[0016]附图2为本发明集气装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]如附图1-2所示，本发明包括服务器端、电源模块、避雷模块9、12V电瓶7以及二氧化碳采集模块，所述服务器端由PC主板I以及与PC主板I相连接的液晶显示屏8组成，
所述电源模块由电压分配模块2以及与电压分配模块2相连接的不间断开关电源3组成，所述电压分配模块2的输出端分别与液晶显示屏和PC主板I相连接；所述二氧化碳采集模块由集气装置4以及二氧化碳信息采集装置组成，所述集气装置4包括腔体4-1、设置于腔体4-1上端的锥形变径接头4-2以及与设置于与锥形变径接头4-2上端的地表连通管4-3，所述腔体4-1的外壁上圆周设置有气孔4-4，所述腔体4-1的外侧圆周设置有18目平织塑料窗纱套4-5，所述二氧化碳信息采集装置由传感器5以及与传感器5双向连接的传感器供电及通讯模块6组成，所述传感器5通过传感器供电及通讯模块6与PC主板I相连接，所述避雷模块9的输入端与市电相连接，其输出端分别与不间断开关电源3和PC主板I相连接，所述12V电瓶7与不间断开关电源3双向连接。
[0018]所述PC主板I选用低功耗PC104主板，安装XP系统和自主编写的软件，对二氧化碳数据进行采集、存储、通讯，对网络控制命令进行相应的响应。其中，关于数据采集，每3秒采集I个数，每分钟采集20个数，去掉最大值最小值各5个，剩余10个取平均，作为该分钟的观测值，实现了二氧化碳数据高精度高稳定性的采集；关于数据存储，按照行业要求对数据包命名，实现了二氧化碳数据长时间存储(180天或360天)；关于通讯，遵循“十五”地震通讯协议，提供3种通讯模式，可以和中国地震局前兆台网数据管理系统实现自动握手，进行传输数据；可以远程FTP数据下载；可以远程网页登陆，进行仪器管理。
[0019]所述不间断开关电源3在有市电的情况下为12V电瓶充电并为系统提供13.5V的供电；在市电停电的情况下使用电瓶为系统供电，保证系统供电；当电瓶电压下降到11.2V自动切断供电保护电瓶。
[0020]所述二氧化碳传感器5选用双光束红外二氧化碳传感器，
该传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与微型机械加工、精良电路设计紧密结合制作出的小巧型红外气体传感器，该传感器具有温度补偿功能，无氧气依赖性，是一个通用型、智能型的微型传感器，具有性能稳定、精度高、功耗低、寿命长、维护少、长期零漂小等特点，是国内先进技术生产的成熟产品。
[0021]所述传感器供电及通讯模块6由两个LM7805和一个MAX232芯片组成。使用两个LM7805分别为传感器5和MAX232通讯芯片供电，使用MAX232通讯芯片实现传感器5与PC主板I的串口通讯。
[0022]所述传感器供电及通讯模块6与二氧化碳传感器5封装成一体，
当对断层土壤溢出气采集时，封装结构由腔体、接头、底环和吊臂组成，其中腔体底端为三足燕尾状。
[0023]当对自流井溶解气进行采集时，封装结构由腔体、底座、内外盖和气管接头组成。
[0024]所述集气装置4实现对测区内二氧化碳气体的收集。
[0025]当对断层土壤溢出气采集时，其集气装置由腔体、变径接头和18目平织塑料窗纱套组成，其中腔体采用钢丝网骨架塑料(PE)复合管制成，管壁均匀打Φ IOmm孔，变径接头由尼龙棒车制而成。
[0026]当对自流井溶解气进行采集时，其集气装置由脱气桶、气体干燥器和气路组成，其中脱气桶用不锈钢板焊接而成，由桶体、进水管、出气管、双层溅水盘、底座和泄水管等组成。气体干燥器由气水分离瓶和气体干燥塔等组成。
[0027]所述液晶屏模块8可选用多种尺寸的液晶屏进行显示。
[0028]所述避雷模块9选用由压敏电阻和放电管组成的网络电源二合一防雷器，减少雷电对仪器的损害。
[0029]所述12V电瓶7为备用电源，以保证系统连续、稳定、长期的运行。
[0030]对活断层溢出二氧化碳气体观测，需在断层附近的地表下挖掘一个深5?10米的观测腔，挖到沙土层为宜。对自流井水中溶解二氧化碳气体观测，既可以使用单独脱气集气装置，也可以与台站自动测氡仪共用一个脱气系统，传感器串在自动测氡仪的气路中即可。
【权利要求】
1.一种用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪，其特征在于其包括服务器端、电源模块以及二氧化碳采集模块， 所述服务器端由PC主板(I)以及与PC主板(I)相连接的液晶显示屏(8 )组成， 所述电源模块由电压分配模块(2)以及与电压分配模块(2)相连接的不间断开关电源(3)组成，所述电压分配模块(2)的输出端分别与液晶显示屏和PC主板(I)相连接； 所述二氧化碳采集模块由集气装置(4)以及二氧化碳信息采集装置组成， 所述集气装置(4)包括腔体(4-1)、设置于腔体(4-1)上端的锥形变径接头(4-2)以及与设置于与锥形变径接头(4-2)上端的地表连通管(4-3)，所述腔体(4-1)的外壁上圆周设置有气孔(4-4)，所述腔体(4-1)的外侧圆周设置有18目平织塑料窗纱套(4-5)， 所述二氧化碳信息采集装置由传感器(5)以及与传感器(5)双向连接的传感器供电及通讯模块(6 )组成，所述传感器(5 )通过传感器供电及通讯模块(6 )与PC主板(I)相连接。
2.根据权利要求1所述的用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪，其特征在于还包括避雷模块(9)，所述避雷模块(9)的输入端与市电相连接，其输出端分别与不间断开关电源(3)和PC主板(I)相连接。
3.根据权利要求2所述的用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪，其特征在于还包括12V电瓶(7)，所述12V电瓶(7)与不间断开关电源(3)双向连接。
4.根据权利要求3所述的用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪，其特征在于所述电压分配模块(2)由型号为HDN5-12D09电源模块、型号为HDN5-12D05的电源模块以及型号为LM7805三端稳压电路组成。
5.根据权利要求4所述的用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪，其特征在于所述不间断开关电源(3)的型号为SLP70C14。
6.根据权利要求5所述的用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪，其特征在于所述传感器供电及通讯模块(6)由MAX232通讯模块和两个LM7805三端稳压电路组成。
7.根据权利要求1-6所述的用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪，其特征在于所述PC主板(I)采用PC104主板。
8.根据权利要求7所述的用于地震前兆监测的数字化二氧化碳观测仪，其特征在于所述传感器(5)的型号为SRH-1O型双光束红外二氧化碳传感器。
【文档编号】G01N21/3504GK103983600SQ201410217405
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】任佳, 张晓刚, 王长江, 邢杰 申请人:河北省地震局唐山中心台