一种气体浓度检测仪及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及燃气安全检测设备技术领域，尤其涉及一种气体浓度检测仪及其控制方法。气体浓度检测仪包括气体监测硬件系统、信号传输模块和控制系统，控制系统通过信号传输模块与气体硬件监测系统连接，以控制气体监测硬件系统并接收来自气体监测硬件系统的数据信息，气体监测硬件系统包括：气体采集模块、气体预处理模块、排水模块、动力模块和气体检测模块；控制系统包括：电路控制模块和上位机模块。该气体浓度检测仪能够根据实际需要选定监测点，实时在线监测窨井内燃气浓度，具有智能采样、水气分离、流量监测控制和排水功能，能同时监测多种气体浓度，实时判断燃气管道是否泄漏。
【专利说明】
一种气体浓度检测仪及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及燃气安全检测设备技术领域，尤其涉及一种气体浓度检测仪及其控制方法。
【背景技术】
[0002]地下燃气管道的周围通常是土层，当燃气从燃气管中泄漏出来后，会通过土层扩散到周围的空间里。管道裂纹导致的天然气泄漏一般不会形成高压的喷射气流，而泄露的燃气会扩散到相邻的管道中，并在管道中积累然后逐渐达到爆炸极限，因此应该加强地下管道内气体浓度的检测。
[0003]目前管线都采用井盖封闭，管道内均为等压状态，燃气会在管道内向两端扩散，逐渐到达井口，逐渐累积并继续向前扩散。
[0004]考虑到监测点布置的难易程度和传感器的性能，如果将传感器布置在管线内，施工难度大，并且传感器容易被水淹，尤其在污水和雨水管道内，传感器的维护难度也较大。目前通常将监测点布置在窨井内。但同时窨井内可燃气体一方面来源于井内有机物腐烂产生的，主要是甲烷;另一方面来源于燃气泄漏产生的，包括甲烷和乙烷，因此，需要同时监测甲烷气体和乙烷气体才能确定是否是有燃气管道发生燃气泄漏。
[0005]气体检测仪是一种气体泄漏浓度检测的仪器仪表工具，按照使用方式来分可以分为便携式和手持式两种，按照传感器的原理来分可以分为红外线气体检测仪、热磁气体检测仪、电化学式气体检测仪、半导体式气体检测仪以及紫外线气体检测仪等。
[0006]这些浓度监测仪有其优点，但也存在许都缺点。例如专利号为ZL200420049717.7的专利中公开了一种对窨井处的天然气泄漏情况进行实时监控并上传泄漏信息的监测系统，但是报警器需安装在窨井内，由于窨井内本身没有电源，导致报警器的供电困难且信号传输困难，并且在暴雨时报警器很可能被水淹没，导致报警器报废。因此，在对所有的燃气管道进行监测时，需要对道路大面积开挖铺线以解决供电和信号传输的问题，在实际安装过程中作业的费用非常高而且很难实现。专利号为ZL200920252054.1的专利中公开了一种吸气式气体探测系统，但是该系统并不针对以检测窨井为基础的燃气管网泄漏检测，不涉及信号传输功能，无法构成对一个较大区域内燃气管线泄漏进行在线监测的系统。专利号为ZL201010587425.9的专利中公开了一种基于无线传感器网络的可燃气体多点在线监测系统，该系统中并不涉及对窨井内的气体进行采样，而基于窨井的燃气泄漏检测系统中如何对气体进行采样是检测系统的关键所在。
[0007]此外多数的检测仪不具备实时监测的功能。
[0008]鉴于上述【背景技术】的缺陷，本发明提供了一种气体浓度检测仪及其控制方法。
【发明内容】
[0009](一)要解决的技术问题
[0010]本发明要解决的技术问题是提供了一种气体浓度检测仪及其控制方法，能够根据实际需要选定监测点，实时在线监测窨井内燃气浓度。
[0011](二)技术方案
[0012]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气体浓度检测仪，包括气体监测硬件系统、信号传输模块和控制系统，所述控制系统通过信号传输模块与气体监测硬件系统连接，以控制所述气体监测硬件系统并接收来自所述气体监测硬件系统的数据信息，所述气体监测硬件系统包括:
[0013]气体采集模块，包括电磁阀和多路并联的气体采集通道，各个所述气体采集通道分别能从各个窨井中采集气体，且各个所述气体采集通道均与所述电磁阀连通；
[0014]气体预处理模块，包括与所述气体采集模块串联的气体处理通道，所述气体处理通道通过至少一个水气分离器并联有排水模块；
[0015]动力模块，为该所述气体浓度检测仪内的所述气体流动提供动力；
[0016]气体检测模块，与所述气体处理通道串联，用于对水气分离后的气体进行有毒有害气体浓度检测，并将检测到的气体数据信息传输给所述控制系统。
[0017]进一步的，所述气体采集通道的进气端设有气体采样装置，所述气体采样装置对应设置于所述窨井内，所述气体采样装置与电磁阀之间的气体采集通道上还设置有过滤球。
[0018]进一步的，所述气体处理通道上的水气分离器为三个，三个所述水气分离器之间还分别串联有第一水气传感器;且三个所述水气分离器的水流出口分别并联连通所述排水模块的进水口。
[0019]进一步的，所述排水模块包括串联连通的第二水气传感器和排水栗，所述第二水气传感器通过止回阀与水气分离器的水流出口连通，所述排水栗连通有排水口。
[0020]进一步的，所述气体预处理模块还包括干燥剂，所述干燥剂的一端通过止回阀与所述水气分离器的气体出口连通，另一端串联连通所述动力模块。
[0021]进一步的，所述动力模块包括抽气栗，所述抽气栗的两端分别与气体预处理模块和气体检测模块连通。
[0022]进一步的，所述气体检测模块包括并联的两条检测支路，两条所述检测支路分别通过三通串联连接所述动力模块，其中一条所述检测支路串联连接有转子流量计、可燃/有毒气体传感器、电子流量计和排气口，另一条所述检测支路通过管道与所述排气口连通;所述可燃/有毒气体传感器与信号传输模块的信号收发器联接。
[0023]进一步的，所述控制系统包括:
[0024]电路控制模块，分别与所述气体采集模块、气体预处理模块、排水模块、气体检测模块和信号传输模块联接；
[0025]上位机模块，通过所述信号传输模块与电路控制模块联接。
[0026]进一步的，所述电路控制模块包括控制模块硬件和控制模块软件；
[0027]所述控制模块硬件包括电路控制板，所述电路控制板分别与所述气体采集模块、气体预处理模块、排水模块、气体检测模块和信号传输模块联接；
[0028]所述控制模块软件包括软件部分和控制电路；
[0029]所述软件部分包括分别与所述信号传输模块联接的设备远程控制模块和通讯中心;
[0030]所述控制电路包括分别与所述信号传输模块联接的气体监测模块、排水控制模块、校验模块和自我保护模块，所述气体监测模块包括气体采集控制模块、气体处理控制模块和气体检测控制模块，所述气体采集控制模块、气体处理控制模块和气体检测控制模块分别与气体采集模块、气体预处理模块和气体检测模块联接;所述排水控制模块与所述排水模块联接;所述自我保护模块包括时间校准模块、防盗模块、防雷模块、防雨模块和防尘丰旲块;
[0031]所述上位机模块包括相互联接的数据读取模块、数据显示存储模块、数据分析模块和人机交互界面，所述数据读取模块通过信号传输模块与气体监测系统联接，所述人机交互界面与所述设备远程控制模块联接;所述人机交互界面还连接有预警功能模块，所述预警功能模块与自我保护模块联接。
[0032]本发明还提供了如上所述的气体浓度检测仪的控制方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0033]通过多路并联的气体采集通道分别采集各个窨井内的气体；
[0034]通过气体预处理模块对采集的所述气体进行气水分离预处理；
[0035]通过气体检测模块对预处理后的所述气体进行检测，以得到所述气体的数据信息;
[0036]通过控制系统分析所述气体的数据信息，以判断燃气管道是否泄漏；
[0037]通过所述控制系统显示所述判断结果，并根据所述判断结果调整所述气体采集模块、气体预处理模块和气体检测模块。
[0038](三)有益效果
[0039]本发明的上述技术方案具有以下有益效果:本发明的气体浓度检测仪包括相互连通的气体监测硬件系统、信号传输模块和控制系统，控制系统通过信号传输模块与气体硬件监测系统连接，以控制气体监测硬件系统并接收来自气体监测硬件系统的数据信息，气体监测硬件系统包括:气体采集模块、气体预处理模块、排水模块、动力模块和气体检测模块;控制系统包括:电路控制模块和上位机模块。该气体浓度检测仪能够根据实际需要选定监测点，实时在线监测窨井内燃气浓度，可以通过催化、红外等方式检测多种气体，如有针对性的同时检测甲烷、乙烷、H2S和CO等有害气体浓度，具有智能采样、水气分离、流量监测控制、排水功能，并具有远程控制功能，能同时监测窨井内的甲烷气体和乙烷气体浓度，能实时判断是否有燃气管道发生泄漏的情况发生;通过设置一级或多级的水气分离器，可以确保有效分离待测气体中的水分，有效避免气体中水分含量很高而导致气体测试组件损坏，可以有效保护该气体浓度检测仪。
【附图说明】
[0040]图1为本发明实施例的气体浓度检测仪的气体检测硬件系统的框架示意图；
[0041]图2为本发明实施例的气体浓度检测仪的气体检测硬件系统的结构示意图；
[0042]图3为本发明实施例的气体采集通道的结构示意图；
[0043]图4为本发明实施例的控制模块硬件的框架示意图；
[0044]图5为本发明实施例的控制模块软件的框架示意图；
[0045]图6为本发明实施例的控制电路的框架示意图；
[0046]图7为本发明实施例的上位机模块的框架示意图；
[0047]图8为本发明实施例的控制系统的信号传输框架图；
[0048]图9为本发明实施例的电路控制模块的电路控制框架图。
[0049]以上各个附图中的附图标记如下:
[0050]100、气体采集模块;200、气体预处理模块;300、动力模块;400、排水模块;500、气体检测模块;600、信号传输模块；
[0051 ] 1、电磁阀；1-1、气体采样装置；1-2、过滤球;2、3、4、第一水气传感器;5、第二水气传感器;6、7、8、水气分离器;9、10、11、止回阀；12、干燥剂；13、抽气栗；14、排水栗；15、转子流量计；16、可燃/有毒气体传感器；17、电子流量计；18、信号收发器；19、三通;20、排水口；21、排气口； 22、防爆箱；
[0052 ] 7 00、电路控制模块;710、电路控制板;7 20、电源;7 30、软件部分;7 31、设备远程控制模块;732、通讯中心;740、控制电路;741、气体监测模块;741-1、气体采集控制模块;741-
2、气体处理控制模块;741-3、气体检测控制模块;742、排水控制模块;743、校验模块;744、自我保护模块;744-1、时间校准模块;744-2、防盗模块;744-3、防雷模块;744-4、防雨模块；744-5、防尘模块；
[0053]800、上位机模块;810、数据读取模块；820、数据显示存储模块；830、数据分析模块;840、人机交互界面;841、预警功能模块。
【具体实施方式】
[0054]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0055]在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0056]本实施例提供的气体浓度检测仪包括气体监测硬件系统、信号传输模块600和控制系统，所述控制系统通过信号传输模块600与气体监测硬件系统连接，以控制气体监测硬件系统并接收来自气体监测硬件系统的数据信息，本实施例中，气体监测硬件系统包括:气体采集模块100、气体预处理模块200、动力模块300、排水模块400和气体检测模块500，该气体浓度检测仪能够根据实际需要选定监测点，实时在线监测窨井内燃气浓度，具有智能采样、水气分离、流量监测控制、排水功能，并具有远程控制功能，能同时监测窨井内的甲烷气体和乙烷气体及其他多种可燃/有毒气体的浓度，能实时判断是否有燃气管道发生泄漏的情况发生。
[0057]本实施例的气体监测硬件系统的结构如图1和图2所示，气体采集模块100包括电磁阀I和多路并联的气体采集通道，各个气体采集通道分别能从对应的各个窨井中采集气体，且各个气体采集通道均与电磁阀I连通，通过电磁阀I可以分别控制每个气体采集通道的开闭，从而能够根据实际需要选定监测点，控制设置在该监测点的气体采集通道采集气体。
[0058]为了确保气体由多路并联的气体采集通道能均匀快速的进入气体预处理模块200中，优选多路并联的气体采集通道均通过进气口与气体预处理模块200的进气端连通;气体采集通道的结构如图3所示，气体采集通道的进气端设有气体采样装置1-1，气体采样装置1-1对应设置于窨井内，以使该处窨井内的气体经由该气体采样装置1-1进入气体采集通道中，气体采样装置1-1与电磁阀I之间的气体采集通道上还设置有过滤球1-2，以初步过滤采集到的气体;优选气体采样装置1-1的进气端设置于窨井内，将气体采样装置1-1的进气端分别置于需要监测的窨井的上部，并在气体采样装置1-1的进气端上设置过滤网，与过滤求1-2配合采集并过滤窨井内的有毒有害气体。
[0059]本实施例中，气体预处理模块200用于对采集到的窨井内的气体进行预处理，优选气体预处理模块200与气体采集模块100之间通过管线连通。该气体预处理模块200包括与气体采集模块串联的气体处理通道，气体处理通道通过至少一个水气分离器6、7、8并联有排水模块400。
[0000]本实施例中，优选气体处理通道上设有三个水气分离器6、7、8，三个水气分离器6、7、8之间还分别串联有第一水气传感器2、3、4，即三个水气分离器6、7、8和三个第一水气传感器2、3、4串联连通且交替设置，以顺次逐步感应通过三个水气分离器6、7、8的气体中的水分含量;三个水气分离器6、7、8的水流出口分别并联连通排水模块400的进水口。
[0061]为了便于分离出的液态水能顺畅排出，本实施例中，排水模块400包括串联连通的第二水气传感器5和排水栗14，第二水气传感器5用于监测气水分离器6、7、8是否进行排水及检测排水量，第二水气传感器5分别通过止回阀9、10与水气分离器7、8的水流出口连通，以防止排水时液体逆流，影响水气分离器6、7、8的正常工作，排水栗14连通有排水口20，以将水流处理通道中的液态水从排水口 143排出。
[0062]本实施例的水气分离器6、7、8可以在控制系统接收信号并为气体监测硬件系统发布信号指令期间进行排水，以实现保护气体检测模块500的目的，从而有效保护该气体浓度检测仪。
[0063]为了确保后续的气体检测模块500对气体检测的准确性，本实施例的气体预处理模块200还包括干燥剂12，干燥剂12的一端通过止回阀11与水气分离器8的气体出口串联连通，即干燥剂12的进气端通过止回阀11与设置在最后一个的水气分离器8的气体出口连通，以对脱水后的气体进行进一步干燥，止回阀11的设置可以有效防止气体逆流;干燥剂12优选可由娃胶等多种材料制成。
[0064]干燥剂12的另一端串联连通动力模块300，动力模块300用于为该气体浓度检测仪内的气体流动提供动力，动力模块300包括但不限于抽气栗，也可以为其他可以为管道中气体流动提供动力的装置，本实施例中，优选动力模块300由抽气栗13构成，抽气栗13的两端分别与气体预处理模块200和气体检测模块500连通。
[0065]本实施例中，气体检测模块500与气体预处理模块200通过动力模块300串联，用于对水气分离后的气体进行气体浓度检测，并将检测到的气体数据信息传输给控制系统。气体检测模块500包括并联的两条检测支路，两条检测支路分别通过三通19串联连接动力模块300，其中一条检测支路串联连接有转子流量计15、可燃/有毒气体传感器16、电子流量计17和排气口 21，另一条检测支路通过管道直接将三通19与排气口 21连通;可燃/有毒气体传感器16与信号传输模块600的信号收发器18联接，以将检测的可燃/有毒气体的数据通过信号收发器18传输给信号传输模块600，然后进一步传送给控制系统。
[0066]本实施例中，动力模块300的抽气栗13的进气端与干燥剂12的出气端通过管线相连通，抽气栗13优选为电动式吸气栗或隔膜栗，用于将窨井内的气体按照预设的流速输送至转子流量计15和电子流量计17;转子流量计15和电子流量计17相互配合，不仅可以检测气体流量还可以控制气体流量，其中，转子流量计15将气体传输至有毒/可燃气体传感器16，利用有毒/可燃气体传感器16对气体浓度进行检测。
[0067]本实施例中，如图4?图8所示，控制系统包括电路控制模块700和上位机模块800;电路控制模块700分别与气体采集模块100、气体预处理模块200、排水模块400、气体检测模块500和信号传输模块600联接;上位机模块800通过信号传输模块600与电路控制模块700联接，上位机模块800通过信号传输模块600接收气体监测硬件系统传来的气体数据信息，并对数据进行分析存储，同时利用电路控制模块700对气体监测硬件系统进行控制。
[0068]本实施例中，电路控制模块700包括控制模块硬件和控制模块软件，电路控制模块700的电路控制结构如图9所示，控制模块软件分别与控制模块硬件、信号传输系统600和上位机模块800联接，以通过信号传输系统600获取来自气体监测硬件系统的数据信息，并传送至上位机模块800，同时获取来自上位机模块800的数据分析信息，并通过控制模块硬件对气体监测硬件系统和信号传输系统600的工作状态进行控制。
[0069]如图4所示，控制模块硬件包括电路控制板710和电源720，电路控制板710分别与气体采集模块100、气体预处理模块200、排水模块400、气体检测模块500和信号传输模块600联接，以分别对气体监测硬件系统和信号传输模块600的工作状态进行控制。
[0070]如图5所示，控制模块软件包括软件部分730和控制电路740，软件部分730分别与上位机模块800、信号传输模块600和控制电路740联接，控制电路740与控制模块硬件联接；软件部分730包括分别与信号传输模块600联接的设备远程控制模块731和通讯中心732，设备远程控制模块731与上位机模块800的人机交互界面840连接，经过了上位机模块800中信号的读取、显示、存储和分析，操作控制人员就可以通过人机交互界面840向设备发送指令，输入指令后，设备远程控制模块731则通过信号传输模块600向气体监测硬件发送动作信号，通讯中心732作为一个保障信号传输稳定性和可靠性的中心，在信号传输的过程中起到了关键的作用。在控制电路740的作用下，设备在接受到信号传输模块731发来的信号后，精确的进行相应的动作，来完成操作控制人员下达的相应指令。
[0071]如图6所示，控制电路740包括分别与信号传输模块600联接的气体监测模块741、排水控制模块742、校验模块743和自我保护模块744，气体监测模块741包括气体采集控制模块741-1、气体处理控制模块741-2和气体检测控制模块741-3，气体采集控制模块741-1、气体处理控制模块741-2和气体检测控制模块741-3分别与气体采集模块100、气体预处理模块200和气体检测模块500联接;排水控制模块742与排水模块400联接；自我保护模块744包括时间校准模块744-1、防盗模块744-2、防雷模块744-3、防雨模块744-4和防尘模块744-5。
[0072]在气体检测模块500未开始工作或者工作一段时间之后，为了保证气体浓度检测仪能够正常并且高精确度工作，就需要对气体检测模块500进行校验。在电磁阀I开启的状态下，让多个气体采样装置1-1依次开启并工作，并且每次开启需间隔一段时间，在抽气栗13的作用下，气体在气体检测模块500完成气体检测功能后，关闭多个气体采样装置1-1和抽气栗13;同时开启排水模块400和排水栗14，在排水栗14的作用下，气体依次通过三个水气分离器6、7、8进入排水模块400中，经过第二水气传感器5时，如果此时第二水气传感器5能检测到管道中有液体的信号，则第二水气传感器5通过信号传输模块600向设备远程控制模块731和校验模块743传递信号改变的信息，在电路的控制下，设备远程控制模块731则通过电路控制板控制排水模块400在排净水的同时则又开始下一次的校验程序，在每一次校验程序的过程中，第二水气传感器5会把每次信号转变的消息传输给设备远程控制模块731和校验模块743，直到第二水气传感器5中检测不到水流的信号，即保证三个水气分离器6、
7、8中的水排干净，则此次校验结束。校验结束，表明可以进行气体的检测程序，即气体检测模块500可以正常工作。
[0073]自我保护模块744中，为了实现系统的自我保护功能，并实时向设备远程控制模块731报告设备的工作状态，第一水气传感器2、3、4和第二水气传感器5以及电子流量计17需实时通过信号传输模块600向设备远程控制模块731传输自己的数据及工作状态，并且通过控制电路740获得来自设备远程控制模块731的指令。
[0074]时间校准模块744-1中，在气体浓度检测的过程中，由于气体的流动、处理和净化需要一定的时间，气流通过多路气体采集通道进气的时间、和通过信号传输模块731传输气体浓度的数据到设备远程控制模块731的时间存在一定的时间差，在设备远程控制模块731接受到所测气体的浓度数据之后，通过控制电路740以达到时间更新的功能，从而保证待测气体浓度数据和时间的一致性，来达到及时检测窨井内气体浓度的目的，进而根据气体的浓度数据信息判断燃气管道是否泄露。
[0075]防盗模块744-2中，为了确保该气体浓度检测仪的防盗功能，该气体浓度检测仪的气体监测硬件系统整体装在一个防爆箱22里的，采用机械式行程开关，用于检测防爆箱22的集成箱门的位置和开闭，当箱门被打开时，开关会及时发送信号到设备远程控制模块731，实现当集成箱或内部器件被盗时的预警，来达到防盗的功能。
[0076]防雷模块744-3的防雷功能属于设备的自带功能，雷电以及大型电气设备的瞬间过电压会越来越频繁的通过电源、天线、无线电信号收发设备等线路侵入室内电气设备和网络设备，造成设备或元器件损坏，人员伤亡，传输或储存的数据受到干扰或丢失，甚至使电子设备产生误动作或暂时瘫痪、系统停顿，数据传输中断，局域网乃至广域网遭到破坏。设备通过导线与大地相连，能够有效的避免以上损害，实现设备的自我保护。
[0077]防雨模块744-4中，基于此种设备可以广泛使用的初衷，考虑到设备使用中可能遇到的复杂恶劣天气条件，该设备也具有防雨的功能，属于设备的自带功能，设备集成系统相对密封，具有防水性，相关电气设备和电路板进行防水控制，降雨不会影响气体的采样以及检测的过程，也不会影响信号的传输以及命令的接受。
[0078]防尘模块744-5的防尘功能也属于设备的自带功能，在防爆箱22的侧面安装有防尘网，使该设备具有良好的密封性和散热性，保证粉尘不会进入到集成设备中，防尘功能是对设备的基本要求。
[0079]如图7所示，上位机模块800包括相互联接的数据读取模块810、数据显示存储模块820、数据分析模块830和人机交互界面840，数据读取模块810通过信号传输模块600与气体监测系统联接，人机交互界面840与设备远程控制模块731联接;人机交互界面还连接有预警功能模块841，预警功能模块841与自我保护模块744联接。
[0080]上位机模块800，即可以直接发出操控命令的计算机，上位机模块800的屏幕上可以显示出各路气体采样装置采集的气体浓度和采集时间的数据，以及各个模块工作时，第一水气传感器2、3、4和第二水气传感器5以及电子流量计17的信号变化情况。上位机模块800包含的主要功能有:接收信号传输模块600的信号信息，进行信号数据的读取、显示和存储，进行数据的分析，通过人机交互界面840来启动设备远程控制模块731动作并通过预警功能模块841实行预警功能。在信号传输模块600接收到相关信号后，通过数据的读取、存储，在上位机模块800的屏幕上就可以显示出气体的浓度数据以及气体信号和水流信号的相互转换信息，通过数据分析来确定下一步的动作以及指令，包括是否启动抽气栗13和排气栗14、以及选择开始气体检测功能还是排水功能。经过数据分析，得出相应的结论后，作为人与计算机之间传递、交换信息媒介和对话接口的人机交互界面840则通过设备远程控制模块731来控制设备的下一步动作和功能的实现，接着设备远程控制模块731则通过信号传输模块600向相应的设备发送动作的信号，指导设备的下一步动作。同时，当设备远程控制模块731接收到机械式行程开关发来的箱门被打开，即集成设备处于异常状态的信号时，人机交互界面840可以直接启动预警功能模块841，来达到及时预警并排除故障的目的。因此，整个信号传输的过程实际上是一个反馈的过程，信号传输模块600则起着沟通与纽带的作用。
[0081]本实施例的信号传输结构如图8所示，图中的实线箭头为信号输出方向，虚线箭头为信号反馈方向，上位机模块800、信号传输模块600和电路控制板710之间分别存在双向的数据信号传输流，电路控制板710与气体采集模块100、动力模块300、排水模块300和电源720之间分别存在双向的数据信号传输流，而气体预处理模块200和气体检测模块500分别与电路控制板710之间存在单向的数据信号输出流。
[0082]本实施例还提出了如上所述的气体浓度检测仪的控制方法，包括以下步骤:
[0083]S1、通过多路并联的气体采集通道分别采集各个窨井内的气体；
[0084]S2、通过气体预处理模块对采集的气体进行气水分离预处理；
[0085]S3、通过气体检测模块500对预处理后的气体进行检测，以得到气体的数据信息；
[0086]S4、通过控制系统分析气体的数据信息，以判断燃气管道是否泄漏；
[0087]S5、通过控制系统显示判断结果，并根据判断结果调整气体采集模块100、气体预处理模块200和气体检测模块500。
[0088]具体的，当采用该气体浓度检测仪进行气体检测功能时，首先打开气体监测硬件系统及控制系统的电源，待校验模块743结束校验程序，将设备可以正常工作的信号通过信号传输模块600传输给设备远程控制模块731之后，设备远程控制模块731即通过电路控制板710命令抽气栗13处于负压工作状态，将气体采集模块100伸入到窨井内采集窨井内的气体，待测气流即可顺次通过气体采样装置1-1、过滤求1-2和由电路控制的电磁阀I进入气体米集模块100中，通过电路控制，多路电磁阀I具备多路米样口自由切换功能。在气体预处理模块200中，气流在流经三个处于低流量和低压力状态下正常工作的水气分离器6、7、8的过程中会除去气流中的液态水分，在电路的控制下，第一水流传感器2、3、4分别通过信号传输模块600随时保持和设备远程控制模块731的数据交换，以达到气流经过第二水流传感器5时成分中没有液态水分的目的，实现当第二水流传感器5进水时自动切断气体预处理模块的气体处理通道的功能，以及无水时保持气体处理通道的管路畅通的功能。
[0089]气体处理通道中，待测气体经过止回阀11进入干燥剂12中进一步除去水分，之后充分除去水分的气流则进入气体检测模块500中，通过转子流量计15来控制流经管线的气体流量以满足适当的量程，电子流量计17则可以对流量进行监测，转子流量计15和电子流量计17分别在电路的控制下通过信号传输模块600向设备远程控制模块731传输流量数据。然后，一定流量的气体通过可燃/有毒气体传感器16，进行甲烷和乙烷等有毒有害气体浓度的测试，以达到窨井内燃气浓度检测的目的，同时，可燃/有毒气体传感器16与信号收发器18连接，可以在电路的控制下通过信号传输模块600向控制系统传输气体的浓度数据，并且把气体的种类、浓度和时间进行一一对应;检测后的气体由排气口 21排出该气体浓度检测仪。
[0090]当气体检测模块500进水时，即气体检测功能不能正常实现时，设备远程控制模块731在接受到第二水气传感器5中有水分存在的信号之后，会通过电路控制模块700命令抽气栗13关闭，同时命令排水栗14开启，并且通过电磁阀I同时关闭多路气体采集通道;在排水栗14的作用下，气体依次经过三个水气分离器6、7、8，将三个水气分离器6、7、8中存的水分别压入排水模块400中，通过止回阀9、10和第二水气传感器5后，由排水口 20排出。
[0091]需要说明的是，气体检测模块500和信号传输模块600之间、以及信号传输模块600和控制系统之间可以通过多种通信方式连接，包括但不限于有线、无线、3G信号、4G信号以及GDB网络模式等多种通信方式。
[0092]综上所述，本实施例的气体浓度检测仪包括相互连通的气体监测硬件系统、信号传输模块600和控制系统，控制系统通过信号传输模块600与气体硬件监测系统连接，以控制气体监测硬件系统并接收来自气体监测硬件系统的数据信息，气体监测硬件系统包括:气体采集模块100、气体预处理模块200、排水模块400、动力模块300和气体检测模块500;控制系统包括:电路控制模块700和上位机模块800。该气体浓度检测仪能够根据实际需要选定监测点，实时在线监测窨井内燃气浓度，可以通过催化、红外等方式检测多种气体，如有针对性的同时检测甲烷、乙烷、H2S和CO等有害气体浓度，具有智能采样、水气分离、流量监测控制、排水功能，并具有远程控制功能，能同时监测窨井内的甲烷气体和乙烷气体浓度，能实时判断是否有燃气管道发生泄漏的情况发生;通过设置一级或多级的水气分离器，可以确保有效分离待测气体中的水分，有效避免气体中水分含量很高而导致气体测试组件损坏，可以有效保护该气体浓度检测仪。
[0093]本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
[0094]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0095]流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
【主权项】
1.一种气体浓度检测仪，其特征在于，包括气体监测硬件系统、信号传输模块和控制系统，所述控制系统通过信号传输模块与气体监测硬件系统连接，以控制所述气体监测硬件系统并接收来自所述气体监测硬件系统的数据信息，所述气体监测硬件系统包括: 气体采集模块，包括电磁阀和多路并联的气体采集通道，各个所述气体采集通道分别能从各个窨井中采集气体，且各个所述气体采集通道均与所述电磁阀连通； 气体预处理模块，包括与所述气体采集模块串联的气体处理通道，所述气体处理通道通过至少一个水气分离器并联有排水模块； 动力模块，用于为该所述气体浓度检测仪内的所述气体流动提供动力； 气体检测模块，与所述气体处理通道串联，用于对水气分离后的气体进行有毒有害气体浓度检测，并将检测到的气体数据信息传输给所述控制系统。2.根据权利要求1所述的气体浓度检测仪，其特征在于，所述气体采集通道的进气端设有气体采样装置，所述气体采样装置对应设置于所述窨井内，所述气体采样装置与电磁阀之间的气体采集通道上还设置有过滤球。3.根据权利要求1所述的气体浓度检测仪，其特征在于，所述气体处理通道上的水气分离器为三个，三个所述水气分离器之间还分别串联有第一水气传感器;且三个所述水气分离器的水流出口分别并联连通所述排水模块的进水口。4.根据权利要求1所述的气体浓度检测仪，其特征在于，所述排水模块包括串联连通的第二水气传感器和排水栗，所述第二水气传感器通过止回阀与水气分离器的水流出口连通，所述排水栗连通有排水口。5.根据权利要求1所述的气体浓度检测仪，其特征在于，所述气体预处理模块还包括干燥剂，所述干燥剂的一端通过止回阀与所述水气分离器的气体出口连通，另一端串联连通所述动力模块。6.根据权利要求1所述的气体浓度检测仪，其特征在于，所述动力模块包括抽气栗，所述抽气栗的两端分别与气体预处理模块和气体检测模块连通。7.根据权利要求1所述的气体浓度检测仪，其特征在于，所述气体检测模块包括并联的两条检测支路，两条所述检测支路分别通过三通串联连接所述动力模块，其中一条所述检测支路串联连接有转子流量计、可燃/有毒气体传感器、电子流量计和排气口，另一条所述检测支路通过管道与所述排气口连通;所述可燃/有毒气体传感器与信号传输模块的信号收发器联接。8.根据权利要求1-7任一项所述的气体浓度检测仪，其特征在于，所述控制系统包括: 电路控制模块，分别与所述气体采集模块、气体预处理模块、排水模块、气体检测模块和信号传输模块联接； 上位机模块，通过所述信号传输模块与电路控制模块联接。9.根据权利要求8所述的气体浓度检测仪，其特征在于，所述电路控制模块包括控制模块硬件和控制模块软件； 所述控制模块硬件包括电路控制板，所述电路控制板分别与所述气体采集模块、气体预处理模块、排水模块、气体检测模块和信号传输模块联接； 所述控制模块软件包括软件部分和控制电路； 所述软件部分包括分别与所述信号传输模块联接的设备远程控制模块和通讯中心； 所述控制电路包括分别与所述信号传输模块联接的气体监测模块、排水控制模块、校验模块和自我保护模块，所述气体监测模块包括气体采集控制模块、气体处理控制模块和气体检测控制模块，所述气体采集控制模块、气体处理控制模块和气体检测控制模块分别与气体采集模块、气体预处理模块和气体检测模块联接;所述排水控制模块与所述排水模块联接;所述自我保护模块包括时间校准模块、防盗模块、防雷模块、防雨模块和防尘模块；所述上位机模块包括相互联接的数据读取模块、数据显示存储模块、数据分析模块和人机交互界面，所述数据读取模块通过信号传输模块与气体监测系统联接，所述人机交互界面与所述设备远程控制模块联接;所述人机交互界面还连接有预警功能模块，所述预警功能模块与自我保护模块联接。10.如权利要求1-9任一项所述的气体浓度检测仪的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 通过多路并联的气体采集通道分别采集各个窨井内的气体； 通过气体预处理模块对采集的所述气体进行气水分离预处理； 通过气体检测模块对预处理后的所述气体进行检测，以得到所述气体的数据信息； 通过控制系统分析所述气体的数据信息，以判断燃气管道是否泄漏； 通过所述控制系统显示所述判断结果，并根据所述判断结果调整所述气体采集模块、气体预处理模块和气体检测模块。
【文档编号】G01N33/00GK105842405SQ201610329814
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】袁梦琦, 钱新明, 侯龙飞
【申请人】北京理工大学