车载式气相色谱束管监测系统的制作方法

本实用新型实施例涉及束管监测技术，尤其涉及一种车载式气相色谱束管监测系统。

背景技术：

束管监测系统可以对井下环境进行监测，是保证矿井安全生产的重要系统。

目前的束管监测系统中包括束管模块和分析模块，分析模块位于地面的分析室中，束管模块将井下采样点的气体输入分析模块中，分析模块用于对气体中的组分进行分析，确定爆炸危险程度。

但是，上述束管监测系统中，分析模块在分析室中固定设置，无法移动，在需要应急的场合中，例如，对已经发生爆炸的矿井进行监测，无法使用，应用场景较为受限。

技术实现要素：

本实用新型提供一种车载式气相色谱束管监测系统，以解决目前的束管监测系统的应用场景较为受限的问题。

本实用新型实施例提供一种车载式气相色谱束管监测系统，包括：束管模块、抽气泵、气体分析模块以及数据分析模块；其中，

所述抽气泵、所述气体分析模块以及所述数据分析模块均设置于车辆上，所述抽气泵、所述气体分析模块以及所述数据分析模块依次连接；

所述束管模块用于运载井下采样点的气体，所述抽气泵用于将所述束管模块中运载的气体抽出，并输入所述气体分析模块；

所述气体分析模块用于对所述气体的组分进行分析，确定各自然火灾标志气体的含量，并将各所述自然火灾标志气体的含量输入所述数据分析模块；所述自然火灾标志气体分别为：氧气、一氧化碳以及甲烷；

所述数据分析模块用于对各所述自然火灾标志气体的含量进行分析，确定爆炸危险程度。

如上所述的系统中，所述系统还包括：气体预处理模块，所述气体预处理模块设置于所述车辆上；

所述气体预处理模块设置于所述抽气泵与所述气体分析模块之间，所述气体预处理模块与所述抽气泵和所述气体分析模块均连接；

所述气体预处理模块用于去除所述抽气泵输入的气体中的水蒸气和粉尘，形成处理后的气体，并将所述处理后的气体输入所述气体分析模块；

所述气体分析模块用于对所述处理后的气体的组分进行分析，确定各所述自然火灾标志气体的含量。

如上所述的系统中，所述系统还包括采样控制模块，所述采样控制模块设置于所述车辆上；

所述采样控制模块设置于所述抽气泵与所述气体预处理模块之间，所述采样控制模块与所述抽气泵和所述气体预处理模块均连接；

所述采样控制模块用于按照预设的顺序将抽气泵从多路束管模块中采集的气体依次输入所述气体预处理模块中。

如上所述的系统中，所述系统还包括数据采样模块，所述数据采样模块设置于所述车辆上；

所述数据采样模块设置于所述气体分析模块与所述数据分析模块之间，所述数据采样模块与所述气体分析模块和所述数据分析模块均连接；

所述数据采样模块用于采集所述气体分析模块输出的各自然火灾标志气体的含量，并对各所述自然火灾标志气体的含量进行预处理，形成预处理后的数据；

所述数据分析模块用于根据所述预处理后的数据，确定爆炸危险程度。

如上所述的系统中，所述数据分析模块还用于根据所述爆炸危险程度确定分析报告，以及，根据各所述自然火灾标志气体的含量形成谱图。

如上所述的系统中，所述系统还包括打印输出模块，所述打印输出模块设置于所述车辆上；

所述打印输出模块与所述数据分析模块连接；

所述打印输出模块用于打印所述数据分析模块输出的分析报告以及谱图。

如上所述的系统中，所述气体分析模块具体用于将所述气体中的各组分的波形图与气样数据库中的各气体的标准波形图进行对比，识别出所述气体中的各组分，并确定各所述自然火灾标志气体的含量。

如上所述的系统中，所述气体预处理模块包括：过滤器、冷凝器以及流量计；

所述过滤器用于过滤所述气体中的粉尘，所述冷凝器用于将所述气体中的水蒸气冷凝为水，所述流量计用于对所述处理后的气体的流量进行计量。

如上所述的系统中，所述系统还包括报警模块，所述报警模块设置于所述车辆上；

所述报警模块与所述数据分析模块连接，用于在所述数据分析模块确定所述爆炸危险程度为危险时，进行报警。

如上所述的系统中，所述自然火灾标志气体还分别为：氮气、二氧化碳、乙烯、乙烷以及乙炔。

本实用新型实施例提供的车载式气相色谱束管监测系统，通过设置束管模块、抽气泵、气体分析模块以及数据分析模块，其中，抽气泵、气体分析模块以及数据分析模块均设置于车辆上，抽气泵、气体分析模块以及数据分析模块依次连接，束管模块用于运载井下采样点的气体，抽气泵用于将束管模块中运载的气体抽出，并输入气体分析模块，气体分析模块用于对气体的组分进行分析，确定各自然火灾标志气体的含量，并将各自然火灾标志气体的含量输入数据分析模块；自然火灾标志气体分别为：氧气、一氧化碳以及甲烷；数据分析模块用于对自然火灾标志气体的含量进行分析，确定爆炸危险程度，实现了一种车载式的束管监测系统，移动性好，可以在紧急的场合中对矿井中的环境进行监测，确定爆炸危险程度，应用范围较为广泛。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的车载式气相色谱束管监测系统实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的车载式气相色谱束管监测系统实施例二的结构示意图；

图3A为图2所示实施例中显示的爆炸分析报告的示意图；

图3B为图2所示实施例中显示的监测报告的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的车载式气相色谱束管监测系统实施例一的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例提供的系统包括：束管模块11、抽气泵12、气体分析模块13以及数据分析模块14。

其中，抽气泵12、气体分析模块13以及数据分析模块14均设置于车辆(图中未示出)上。抽气泵12、气体分析模块13以及数据分析模块14依次连接。

束管模块11用于运载井下采样点的气体。抽气泵12用于将束管模块11中运载的气体抽出，并输入气体分析模块13。

气体分析模块13用于对气体的组分进行分析，确定各自然火灾标志气体的含量，并将各自然火灾标志气体的含量输入数据分析模块14。自然火灾标志气体分别为：氧气、一氧化碳以及甲烷。

数据分析模块14用于对各自然火灾标志气体的含量进行分析，确定爆炸危险程度。

本实施例中的束管模块11可以包括粉尘过滤器、单管、滤水器、聚氨酯(polyurethane，PU)束管等。抽气泵12可以为无油无水真空泵。抽气泵12可以通过束管模块将井下采样点的气体抽出。

本实施例中的气体分析模块13以及数据分析模块14为GC6890A煤矿专用气相色谱仪中的模块。

可选地，气体分析模块13具体用于将气体中的各组分的波形图与气样数据库中的各气体的标准波形图进行对比，识别出所述气体中的各组分，并确定各所述自然火灾标志气体的含量。气体分析模块13包括：专用气相色谱仪中的气体分析单元、专用输入输出接口、氢气发生器以及空气发生器(载气气源)。

本实施例中所涉及的各自然火灾气体的含量指的是氧气在抽气泵抽出的气体中的含量、一氧化碳在气体中的含量以及甲烷在气体中的含量。本实施例中的甲烷也可以称为瓦斯。

可选地，本实施例中的自然火灾标志气体还可以分别为氮气、二氧化碳、乙烯、乙烷以及乙炔，则各自然火灾气体的含量还可以为：氮气在气体中的含量、二氧化碳在气体中的含量、乙烯在气体中的含量、乙烷在气体中的含量以及乙炔在气体中的含量。气体分析模块13可以以百分比的形式示出自然火灾标志气体的含量。

一种实现方式中，数据分析模块14可以对每种自然火灾标志气体的含量与该自然火灾标志气体含量的阈值进行比较。如果各自然火灾标志气体的含量均超过对应的阈值，则确定爆炸危险程度为危险，如果任一自然火灾标志气体的含量没有超过对应的阈值，则确定爆炸危险程度为不危险。

另一种实现方式中，数据分析模块14可以根据各自然火灾标志气体的含量确定此时井下的气体状态在三角形爆炸区中的位置，进而确定爆炸危险程度：当确定出的位置位于爆炸区，则确定爆炸危险程度为危险；当确定出的位置位于潜在爆炸区，则确定爆炸危险程度为危险；当确定出的位置位于非爆炸区，则确定爆炸危险程度为不危险。

本实施例中抽气泵12、气体分析模块13以及所述数据分析模块14均设置于车辆上，便于移动，可以在紧急的场合中对井下环境进行监测，应用环境较为广泛。

本实用新型实施例提供的车载式气相色谱束管监测系统，通过设置束管模块、抽气泵、气体分析模块以及数据分析模块，其中，抽气泵、气体分析模块以及数据分析模块均设置于车辆上，抽气泵、气体分析模块以及数据分析模块依次连接，束管模块用于运载井下采样点的气体，抽气泵用于将束管模块中运载的气体抽出，并输入气体分析模块，气体分析模块用于对气体的组分进行分析，确定各自然火灾标志气体的含量，并将各自然火灾标志气体的含量输入数据分析模块；自然火灾标志气体分别为：氧气、一氧化碳以及甲烷；数据分析模块用于对自然火灾标志气体的含量进行分析，确定爆炸危险程度，实现了一种车载式的束管监测系统，移动性好，可以在紧急的场合中对矿井中的环境进行监测，确定爆炸危险程度，应用范围较为广泛。

图2为本实用新型实施例提供的车载式气相色谱束管监测系统实施例二的结构示意图。本实用新型实施例在图1所示实施例的基础上，对车载式气相色谱束管监测系统的其他模块作一详细说明。如图2所示，本实用新型实施例提供的系统还包括气体预处理模块21。该气体预处理模块21设置于图1实施例中所涉及的车辆上。

其中，气体预处理模块21设置于抽气泵12与气体分析模块13之间。气体预处理模块21与抽气泵12和气体分析模块13均连接。气体预处理模块21用于去除抽气泵12输入的气体中的水蒸气和粉尘，形成处理后的气体，并将处理后的气体输入气体分析模块13。

相应地，本实施例中，气体分析模块13用于对处理后的气体的组分进行分析，确定各自然火灾标志气体的含量。

本实施例提供的气体预处理模块21可以将气体处理为合格的样气输入气体分析模块13中。这里所说的合格的样气指的是不含粉尘和水蒸气等杂质的气体。

可选地，气体预处理模块21包括：过滤器、冷凝器以及流量计。过滤器用于过滤气体中的粉尘，冷凝器用于将气体中的水蒸气冷凝为水，流量计用于对处理后的气体的流量进行计量。冷凝器将水蒸气冷凝为液体后，即相当于从气体中去除了水蒸气。设置流量计可以实现对输入气体分析模块13中的处理后的气体的流量进行监测。通过设置气体预处理模块可以提高抽气泵抽出的气体的纯度，提高了后续气体分析模块在进行气体的组分分析时的准确性。

可选地，本实施例中，该系统还包括采样控制模块22。采样控制模块22同样设置于车辆上。采样控制模块22设置于抽气泵12与气体预处理模块21之间，采样控制模块22与抽气泵12和气体预处理模块21均连接。

采样控制模块22用于按照预设的顺序将抽气泵12从多路束管模块中采集的气体依次输入气体预处理模块21中。

一种实现方式中，采样控制模块22包括：输出控制接口板、电磁阀驱动电路以及采样泵等，实现按照预设的顺序以及时间将气体送入气体预处理模块21中。采样控制模块22可以在设置有多路束管模块的系统中，实现对每一路束管模块运载的气体的分析。在设置有多路束管模块的系统中，可以实现对一个矿井的多处位置的环境监测，提高该系统监测的可靠性。

可选地，该系统还包括数据采样模块23。数据采样模块23同样设置于车辆上。数据采样模块23设置于气体分析模块13与数据分析模块14之间，数据采样模块23与气体分析模块13和数据分析模块14均连接。

数据采样模块23用于采集气体分析模块13输出的各自然火灾标志气体的含量，并对各自然火灾标志气体的含量进行预处理，形成预处理后的数据。

相应地，数据分析模块14用于根据预处理后的数据，确定爆炸危险程度。

数据采样模块23可以去除气体分析模块13输出的数据中的噪声数据，形成预处理后的数据，以便于提高数据分析模块14最终确定的结果的准确性。可选地，数据采样模块23包括：数据采样接口板以及采样程序。

数据分析模块14还用于根据爆炸危险程度确定分析报告，以及，根据各自然火灾标志气体的含量形成谱图。数据分析模块14包括数据分析单元、图形显示单元、谱图检测单元以及计算结果单元等。

可选地，本实施例中，该系统还包括打印输出模块24。打印输出模块24设置于车辆上。打印输出模块24与数据分析模块14连接。打印输出模块24用于打印数据分析模块14输出的分析报告以及谱图。打印输出模块24可以输出数据分析模块14所有的分析报告及图表等。

可选地，本实施例中，该系统还包括报警模块25。报警模块25设置于车辆上。报警模块25与数据分析模块14连接，用于在数据分析模块14确定爆炸危险程度为危险时，进行报警。报警模块25可以是蜂鸣器等发声装置，也可以是发光二极管等发光装置。

本实施例提供的车载式气相色谱束管监测系统具有以下优点：

1、微机自动控制，可以实现在线循环检测，即持续不断地对矿井中采样点的环境进行监测；

2、自动设置参数，每次进入系统均按上一次修改的最新参数设置；

3、建立气样数据库，自动求出输入的气体的组分；

4、自动输出每路束管模块运载的气体的分析结果；

5、独特的数据库分析功能：在束管监测下，系统自动将分析数据存入数据库，在循环监测模块中，可用数据库分析某一采样点的气体含量在一段时间内的变化趋势，可用图形方式表现，非常直观；

6、具有气体含量超限自动报警功能。

本实施例中，数据分析模块14中还设置有分析控制软件。该分析控制软件的主要功能为：1、控制软件全中文菜单及窗口提示，人机界面友好，可操作性强，实用性强，软件界面全鼠标操作，简单易用，符合煤矿特点；2、自动控制监测方式：能将监测点气体通过束管自动输入色谱仪进行监测、显示、储存和打印检测结果，上一个循环检测结束下一个循环自动开始；3、监测控制检测方式有人工分析和自动分析两种：人工分析，手动控制色谱仪可进行试验室分析，自动分析，束管自动循环监测；4、检测定量方法为：程序分段控制能力、面积基准、峰高基准、一般外标法以及外标归一法；5、检测基准设定：检测基准参数设定有自动设置和手动设置两种方式；6、各检测点趋势分析：检测数据除能以日报表输出外，还能将历史数据以月报标及趋势曲线的形式输出；7、自动报警功能：检测气体成分超限时，报警模块发出报警声，同时在显示单元显示报警提示行，报警提示行以醒目的颜色显示报警信息数据；8、报表功能：既有正常检测分析数据、谱图报表及日报、月报，又有束管检测分析数据、谱图报表及日报、月报，还有气体含量变化趋势分析曲线报表等；9、色谱分析：专用色谱柱和预柱系统，满足煤矿气体常量、微量组分和无机、有机组分全分析的特定需要，实现煤矿气体全组分的自动分析，含矿井空气、火灾气体、瓦斯爆炸气体的常量(％浓度)及微量(ppm浓度)组分的分析，其中，常量组分包括：O2、N2，微量组分包括：O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2。

本实施例提供的监测系统可以在一次进样后，在5分钟内完成分析。热导检测器灵敏度：S≥5000mv.ml/mg，氢焰检测器检出限：M≤1.0×10-11g/s。有预柱装置，有效防止三根分析柱被污染，使得不受H2S等有害有毒气体干扰，不影响使用寿命和分析精确度，并能确保整套仪器长期不间断工作。

本实施例中，气体预处理模块21、数据采样模块23、报警模块25以及打印输出模块24也为GC6890A煤矿专用气相色谱仪中的模块。

GC6890A的最小检测浓度为0.1ppm。可实现1-60路控制束管监测路数，1-60路束管传输流量自动显示，可实现无人职守长期运行，24小时连续监测，也可根据需要进行人工设定，可以实现较长距离地点(20km)的采样。该色谱仪具有独特的自编程功能，在检测高低浓度相差很大的气体(例如：CO、CO2、CH4从1ppm到99％以上)时，可通过编制色谱仪的时间程序来一次得到结果而不受某种气体组分浓度的影响，成功的解决了双氢焰检测器带来的噪声问题。该色谱仪具有独立的色谱柱：在检测高浓度的CH4、CO2时，柱效高且稳定，柱寿命在三年以上。该色谱仪能够分析的气体种类多，并且，工作效率较高，可连续循环监测，自动采样节省了大量的人力、物力，降低了劳动强度。该系统特别适用于采空区、巷道高顶、封闭火区地点的监测，为火区启封提供依据。对综采放顶工作面的采空区注氮进行监测，为注氮数量及注氮质量提供依据。该色谱仪还具有热导检测器(Thermal Conductivity Detector，TCD)断气保护以及过温保护。本实施例提供的系统可以监测氮气的指标，能够提供氮气灭火效果的技术数据。本系统预留红外在线监测接口，将来可接入红外监测仪。

图3A为图2所示实施例中显示的爆炸分析报告的示意图。如图3A所示，其示出了根据氧气含量和瓦斯含量确定采样点在三角形爆炸区中的位置。

图3B为图2所示实施例中显示的监测报告的示意图。如图3B所示，其示出了检测时间、各种组分的含量以及烷烯比。

本实施例提供的车载式气相色谱束管监测系统，通过设置气体预处理模块、采样控制模块、数据采样模块、打印输出模块以及报警模块，一方面提高了气体的组分分析时的准确性，另一方面，实现对一个矿井的多处位置的环境监测，提高该系统监测的可靠性，再一方面，可以在确定爆炸危险程度为危险时，对工作人员进行提醒，提高了安全性，又一方面，可以对形成的监测报告进行打印输出，便于工作人员获知监测报告，提高了使用的便利性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。