海上挥发型危化品泄漏检测仪的制作方法

1.本发明涉及气体检测技术领域，具体地涉及一种海上挥发型危化品泄漏检测仪。


背景技术：

2.海上运输和生产过程中可能发生危化品的泄漏问题，特别是挥发型危化品在泄漏时所形成的污染物在空中的扩散，对周边海域空间作业船舶、海岛或附近陆地居民的生产生活产生影响，需要有能在泄漏后迅速获知泄漏情况、特别是空中的挥发型危化品的浓度和扩散情况的技术手段，因此多利用适于无人机载的检测仪进行立体空间检测作为比较适合的技术选择。
3.中国专利cn106651204a中公开了一种海洋危险化学品泄漏应急响应决策系统及其应用方法，虽然该方法可以高效及时应急响应海洋危险化学品泄漏为决策提供最优解决办法，但是未指明针对挥发型危化品具体的检测手段；中国专利cn1587910a中公开了一种无人机载用于监测的轻小型多光谱成像仪，该装置尽管能够同步获取多波段图谱合一的遥感图像，但无法检测空中挥发型危化品的浓度情况；中国专利cn201754184u中公开了一种海面溢油及悬浮物监测系统，该系统包括gnss信号源、gnss-r接收机、移动平台、平台控制系统和数据处理系统，但该系统仅能实现对海面溢油和悬浮物的监测，同样不能对空中的挥发型危化品进行浓度检测；中国专利cn203745448u中公开了一种无人机载化学气体检测系统，可用于对危险化学气体泄露及扩散情况的侦查、监控、检测、记录、分析等，但其采用半导体传感器，所能检测的危化品数量十分有限。此外，在陆上泄漏检测或环保监测领域，所报道的已有的挂载于无人机下的气体检测仪主要为常见的仅能对氧气、硫化氢、二氧化硫、一氧化碳等气体进行检测的气体报警器，难以针对海上运输的复杂多样的挥发型危化品种类进行检测。
4.因此，针对海上挥发型危化品泄漏时污染物云团检测场景，需要提供一种适用于无人机挂载的体积小、重量轻、抗振动性好、适用于海上高盐高湿环境、检测种类多、可定性定量、持续工作时间长的海上挥发型危化品泄漏检测仪。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决海上挥发型危化品泄漏污染物云团检测时缺乏适用于人机搭载的可定性定量分析且长时间续航检测设备的问题，提供一种海上挥发型危化品泄漏检测仪。通过上述海上挥发型危化品泄漏检测仪，能够在海上挥发型危化品泄漏时，定性多种危化品且能够精确测量这些泄漏危化品的浓度，该检测仪体积小、重量轻、抗振动性好，适应海上高盐高湿环境，适用于无人机挂载并实现长时间监测。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种海上挥发型危化品泄漏检测仪，所述海上挥发型危化品泄漏检测仪包括壳体以及设置于壳体内部的采样泵、气体管路、光源、光室、出口管路以及光谱仪；
7.所述气体管路的进气口设有所述采样泵，出气口连接于所述光室；所述出口管路
的一端设置于所述壳体外部，另一端连接于所述光室；所述光谱仪通过光纤连接于所述光室的出口端，所述光源设置在所述光室的入口端并向所述光室照射光。
8.优选地，所述海上挥发型危化品泄漏检测仪还包括无线模块，所述无线模块与光谱仪连接。
9.优选地，所述海上挥发型危化品泄漏检测仪还包括地面工作站，所述地面工作站通过无线网络与所述无线模块连接，用于处理所述海上挥发型危化品泄漏检测仪测得的数据。
10.优选地，所述海上挥发型危化品泄漏检测仪还包括设置在所述壳体外的真空水分离过滤器和采样管路，所述采样管路的进样口与所述真空水分离过滤器连接，所述采样管路的出样口与所述采样泵连接。
11.优选地，所述采样管路的长度大于2m。
12.优选地，所述海上挥发型危化品泄漏检测仪还包括流量计，所述流量计设置在所述气体管路上。
13.优选地，所述流量计为孔口流量计。
14.优选地，所述光室与水平面呈α角度地设置在所述壳体的内部。
15.优选地，所述α角度为0
°
＜α＜90
°
。
16.优选地，所述光室与侧面呈β角度地设置在所述壳体的内部。
17.优选地，所述β角度为0
°
＜β＜90
°
。
18.优选地，所述光源、光室以及光谱仪通过减震构件固定在壳体的内部。
19.优选地，所述海上挥发型危化品泄漏检测仪还包括控制系统，所述控制系统与所述采样泵、光源以及光谱仪连接以进行控制。
20.本发明提供的海上挥发型危化品泄漏检测仪具有体积小、重量轻、抗振动性好、检测种类多、可定性定量且持续工作时间长等优点，适用于海上高盐高湿环境作业。
21.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
22.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
23.图1是本发明提供的海上挥发型危化品泄漏检测仪的结构示意图。
24.附图标记说明
25.1、真空水分离过滤器
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2、采样管路
26.3、壳体
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4、采样泵
27.5、气体管路
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6、流量计
28.7、光源
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8、光室
29.9、出口管路
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10、光纤
30.11、光谱仪
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12、无线模块
具体实施方式
31.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描
述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
32.在本发明中，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
33.下面结合附图对本发明的挥发型危化品泄漏检测仪进行进一步的详细说明，其中所有附图中相同的数字表示相同的特征。
34.图1为本发明提供的海上挥发型危化品泄漏检测仪的结构示意图。如图1所示，本发明的海上挥发型危化品泄漏检测仪包括壳体3以及设置于壳体3内部的采样泵4、气体管路5、光源7、光室8、出口管路9以及光谱仪11；气体管路5的进气口设有采样泵4，出气口连接于光室8；出口管路9的一端设置于壳体外部，另一端连接于光室8；光谱仪11通过光纤10连接于光室8的出口端，光源7设置在光室8的入口端并向光室8照射光。
35.通过上述技术方案，能够在海上挥发型危化品泄漏时，定性多种危化品且能够精确测量这些泄漏危化品的浓度。
36.上述海上挥发型危化品泄漏检测仪壳体的材料可以根据实际需要，由塑料、铝合金等轻质材料形成，对于其形状也没有特别的限定，例如可以为长方体、圆柱体、异形体或其他任意形状，只要能够实现容纳上述构件即可。在本发明的具体实施方式中，壳体为长方体结构。
37.上述光室的壳体材料可以根据实际需要进行选择，例如可以选择惰性金属，优选质量较轻且不易吸附采样气体中的物质的材料，例如可以为钛合金，钛合金惰性强且质量轻，不易将采样气体中的物质吸收至光室内壁的同时，进一步减轻了检测仪的整体重量，利于后续搭载至无人机或其他装置上。在本发明的具体实施方式中，光室的壳体材料为钛合金。
38.考虑到现场长时间监测的需要，延长检测仪在空中的工作时间，同时减轻检测仪的整体重量，利于后续搭载至无人机或其他装置上，在本发明中，优选地，所述海上挥发型危化品泄漏检测仪还包括无线模块12，所述无线模块12与光谱仪11连接。仅利用海上挥发型危化品泄漏检测仪读取数据后经无线模块12进行传输，而不在检测仪内进行数据的最终处理(即，检测仪部分仅进行光谱数据的采集与无线发送，对于检测仪所传输的光谱数据的紫外差分处理等工作由地面工作站进行)，从而避免在检测仪内设置工控机所带来的部件增加、能耗升高，从而能够最大限度地缩小检测仪的体积和重量，更加适应无人机有限的挂载能力，并延长现场工作时间。
39.为了进一步减轻检测仪的整体重量，利于后续搭载至无人机或其他装置上，所述海上挥发型危化品泄漏检测仪还包括地面工作站，所述地面工作站通过无线网络与所述无线模块12连接，用于处理所述海上挥发型危化品泄漏检测仪测得的数据。通过将海上挥发型危化品泄漏检测仪读取的数据经无线模块传递到地面工作站，由地面工作站进行光谱数据的差分处理与光谱数据库检索、标准曲线比对、检测结果给出等工作，避免在检测仪设置工控机所带来的部件增加、能耗升高，以最大程度地缩小检测仪的体积和重量，以适应无人机有限的挂载能力，延长现场工作时间。
40.为了避免海上大气中的水分、盐分和颗粒物进入检测仪内部对光路、气路产生不良影响，在本发明中，优选地，所述海上挥发型危化品泄漏检测仪还包括设置在所述壳体3外的真空水分离过滤器1和采样管路2，所述采样管路2的进样口与所述真空水分离过滤器1
连接，所述采样管路2的出样口与所述采样泵4连接。通过将真空水分离过滤器1设置在采样管路2的进样口，通过采样泵4提供的负压抽取外界空气，利用真空水分离过滤器的分离过滤功能将海上大气中的水分、盐分和颗粒物进行预先凝结和分离，以降低上述组分进入检测仪内部对光路、气路生产的不良影响，同时，由于真空水分离过滤器1自重较大(例如，可以大于50g)，可以将采样管路拉直，使之距离检测仪有一定的垂直距离，进一步促进上述水分、盐分和颗粒物在采样管路中的凝结和分离，从而进一步减少对检测仪产生的不良影响。
41.对于上述采样管路的长度没有特别的限定，为了减少水分、盐分和颗粒物对检测仪的不良影响以及降低无人机螺旋桨扰动气流对于采样点空气中危化品浓度的影响，在本发明中，优选地，采样管路2的长度至少为2m，更优选地，采样管路2的长度至少为3m，以促进上述水分、盐分和颗粒物在采样管路中的凝结和分离，同时，充分降低无人机螺旋桨扰动气流对于采样点空气中危化品浓度的影响。
42.为了保持采样泵流量的恒定，在本发明中，优选地，所述海上挥发型危化品泄漏检测仪还包括流量计6，所述流量计6设置在所述气体管路5上。通过读取流量计6的实测流量数值反控采样泵4，能够显著提升检测仪气路流量的稳定性。在本发明的具体实施方式中，在采样泵4和光室8之间的气体管路5上设置流量计6。
43.对于上述流量计的类型，本发明不做特殊限制，在本发明中，优选孔口流量计，通过其较大的气容来稳定采样泵的流量。
44.为了进一步缩小检测仪的体积，在本发明中，优选地，所述光室8与水平面呈α角度地设置在所述壳体3的内部；更优选地，所述α角度为0
°
＜α＜90
°
。
45.为了进一步缩小检测仪的体积，在本发明中，优选地，所述光室8与侧面呈β角度地设置在所述壳体3的内部；更优选地，所述β角度为0
°
＜β＜90
°
。在本发明的一个优选实施方式中，壳体为长方体，将光室8在壳体3内沿对角线进行布置，使得光源的光程最长，从而兼顾仪器体积控制与光路长光程的检测灵敏度需求。另外，需要说明的是，所述对角线包括长方体的面对角线和体对角线，如果综合考虑空间占用率和长光程，则最优选的方式为将光室8沿长方体的最大表面的对角线布置。
46.在本发明的一个优选实施方式中，将体积较小的光源7设置于光室8的入口端，将体积较大的光谱仪11设置于壳体3内的另一对角线上的角部，并通过光纤10与光室8的另一端连接，通过将本应设置在光室另一端的体积较大的光谱仪11设置到另一对角上，减小了壳体对角线长度，有利于缩小仪器的尺寸。同时，将占用体积大的采样泵4设置于壳体3内与光谱仪11相对的另一对角线的角部，从而进一步减小采样泵4的振动对光谱仪11产生的不良影响。
47.为了最大程度地降低无人机的振动和螺旋桨气流扰动对于检测仪中光路系统的不利干扰，在本发明中，优选地，所述光源7、光室8以及光谱仪11通过减震构件固定在壳体3的内部。在本发明的具体实施中，将组成光路系统的光源7、光室8以及光谱仪11均固定安装在仪器内部的减震支架上，减震支架通过减震垫片及螺母与壳体相连，以降低外界通过壳体传递的振动对于光路系统的各部件之间相对位移的影响。
48.上述减震支架材质轻便、坚固即可，本发明不做特殊规定。
49.在本发明中，优选地，所述海上挥发型危化品泄漏检测仪还包括控制系统，所述控制系统与所述采样泵4、流量计6、光源7、光谱仪11以及无线模块12连接以进行控制。在本发
明的具体实施方式中，该控制系统与采样泵4、光源7以及光谱仪11连接以进行控制。通过该控制系统确保完成检测与控制工作。
50.通过上述技术方案，能够在海上挥发型危化品泄漏时，定性多种危化品且能够精确测量这些泄漏危化品的浓度，该检测仪体积小、重量轻、抗振动性好，适应海上高盐高湿环境，适用于无人机挂载并实现长时间监测。
51.下面通过本发明的海上挥发型危化品泄漏检测仪的使用方法进行说明。
52.如图1所示，本发明提供的海上挥发型危化品泄漏检测仪包括：
53.壳体3为长方体，设置于壳体3内部的采样泵4、气体管路5、流量计6、光源7、光室8、出口管路9、光谱仪11和无线模块12，设置于壳体3外部的真空水分离过滤器1和采样管路2；采样管路2的进样口与真空水分离过滤器1连接，采样管路2的出样口与采样泵4连接；气体管路5的进气口设有采样泵4，出气口连接于光室8，流量计6设置在采样泵4和光室8之间的气体管路5上；出口管路9的一端设置于壳体外部，另一端连接于光室8；光谱仪11通过光纤10连接于光室8的出口端，光源7设置在光室8的入口端，无线模块12与光谱仪11连接，光室8在壳体3内最大表面的对角线布置，光源7设置于光室8的入口端，光谱仪11设置于壳体3内的另一对角线上的角部，采样泵4设置于壳体3内的与光谱仪11相对的另一对角线的角部，光源7、光室8以及光谱仪11均通过减震支架固定在仪器内部。
54.具体地，真空水分离过滤器1设置在采样端，利用采样泵4提供的负压抽取外界空气，同时通过真空水分离过滤器1的分离过滤功能将海上大气中的水分、盐分和颗粒物进行预先凝结和分离，过滤过的气体经气体管路5进入光室8，在光源7的照射下产生吸收光谱，光谱数据被光谱仪11所读取并经过无线模块传输至地面工作提进行数据处理，检测后的气体经出口管路9排出检测仪。
55.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。