一种天然气互联网监控装置及监控方法与流程

本发明涉及互联网监控领域，具体涉及一种天然气互联网监控装置及监控方法。

背景技术：

天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体(包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等)，然而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，在石油地质学中，通常指油田气和气田气。其组成以烃类为主，并含有非烃气体，天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料。

天然气主要用途是作燃料，可制造炭黑、化学药品和液化石油气，由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。天然气主要由气态低分子烃和非烃气体混合组成，天然气无色无味，且不具有毒性，但是作为燃料在房屋内等密集环境里聚集的情况下，达到一定比例时，就会触发威力巨大的爆炸。

在现实生活中，天然气的泄露及爆炸时有报导发生，为了提早发现，并且对天然气的泄露及发生危险的可能性进行提前预警，开发一种能够实时监测环境中的天然气浓度，并且对可能发生的危险进行预警并将危险信息数据及时传输的系统就显得尤为重要，同时，在环境中二氧化碳浓度的变化同样对天然气爆炸的阈值会有影响，在监控系统中加入对二氧化碳浓度的监测也显得尤为关键。

技术实现要素：

基于现有技术中存在的上述问题，本发明设计开发了一种天然气互联网监控方法，目的是提供一种对天然气能够实时监测和报警，并且通过建立模糊控制模型，产生能够发生危险概率的信号，进而对报警更加准确及时，避免了危险预警的误报、漏报发生。

本发明还设计开发了一种天然气互联网监控装置，目的是通过无线传输模块以及移动端的设置，使得用户可以随时掌握能够发生危险的概率，避免了由于没能实时掌握危险预警信息而没能对危险情况做出及时处理，进而导致发生危险的情况。

本发明提供的技术方案为：

一种天然气互联网监控装置，包括：

电源模块；

天然气浓度传感器，其与所述电源模块电联，用于监测天然气的气体浓度并将数据输出；

二氧化碳浓度传感器，其与所述电源模块电联，用于监测二氧化碳浓度并将数据输出；

控制器，其分别与所述天然气浓度传感器及所述二氧化碳浓度传感器相连，用于接收气体浓度及二氧化碳浓度数据，并且与预设天然气浓度及预设二氧化碳浓度进行比较，输出发生危险概率信号；

无线传输模块，其与所述控制器相连，用于接收发生危险概率信号并输出；

移动端，其与所述无线传输模块相连，用于接收所述无线传输模块传输的发生危险概率信号，进而做出危险警示。

优选的是，所述监控装置中还包括：天然气控制阀，其与所述控制器相连。

优选的是，所述天然气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、控制器以及无线传输模块之间通过标准数据接口连接。

优选的是，所述无线控制模块通过无线网络将数据传输给无线路由器，再由无线路由器将数据通过互联网发送至所述移动端中。

优选的是，所述移动端为手机或者电脑。

一种天然气互联网监控方法，采用模糊控制模型输出发生危险概率信号，包括如下步骤：

分别将实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率、实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率以及发生危险概率转换为模糊论域中的量化等级；

将所述实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率以及实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率输入模糊控制模型，均分为7个等级；

模糊控制模型输出为所述发生危险概率，分为5个等级；

根据所述发生危险概率信号，进而做出危险预警。

优选的是，所述实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率的论域为[-8，8]，实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率的论域为[-12，12]，发生危险概率的论域为[0，1]，设量化因子都为1。

优选的是，所述实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率的模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率的模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，发生危险概率的模糊集为{0，PS，PM，PB，PVB}；隶属函数均选用三角函数。

优选的是，所述模糊控制模型的控制规则为：

当所述实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率以及实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率均为正时，进入危险模式，控制器输出的发生危险概率为正；

当所述实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率以及实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率均为负时，不进入危险模式，控制器输出的发生危险概率为零。

优选的是，通过发生危险概率信号进行危险报警：

当发生危险概率输出为零时，此时，控制器不进行发生危险概率信号的数据输出；

当发生危险概率输出为正时，此时，控制器进行发生危险概率信号的数据输出，通过无线传输模块传送至移动端，进行危险报警。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、通过本发明的监控方法，能够对环境中的天然气及二氧化碳浓度做出实时监测，并且对数据及时传输，进而通过建立的模糊控制模型进行发生危险概率的预测输出，使报警系统更加准确及时，避免了误报、漏报的情况发生；

2、通过本发明的监控装置中无线传输模块以及移动端的设置，使得用户可以随时随地掌握监测地点的发生危险概率的情况，从而根据危险警示及时做出处理，有效的避免危险发生。

附图说明

图1为本发明所述的监控方法的示意框图。

图2为本发明所述的监控装置的示意图。

图3为实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率的隶属函数。

图4为实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率的隶属函数。

图5为发生危险概率的隶属函数。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2所示，本发明提供了一种天然气互联网监控装置，其主体结构包括：电源模块110、天然气浓度传感器121、二氧化碳浓度传感器122、控制器130、无线传输模块140以及移动端150；其中，电源模块110为监控装置提供所需的电源，电源模块110由开关电源转换芯片、线性调压器以及稳压滤波电路组成，天然气浓度传感器121与电源模块110电联，能够用于实时监测天然气的气体浓度并且将数据输出，二氧化碳浓度传感器122与电源模块110电联，能够用于实时监测二氧化碳的气体浓度并且将数据输出，控制器130分别与天然气浓度传感器121及二氧化碳浓度传感器122相连，用于接收实时监测的天然气浓度数据以及实时监测的二氧化碳浓度数据，并且与预设天然气浓度及预设二氧化碳浓度进行比较，输出发生危险概率信号，无线传输模块140与控制器130相连，能够用于接收发生危险概率信号并输出，移动端150与无线传输模块140相连，能够用于接收无线传输模块140传输的发生危险概率信号，进而做出不同程度的危险警示。

在另一种实施例中，天然气浓度传感器121、二氧化碳浓度传感器122、控制器130以及无线传输模块140之间通过标准数据接口连接，因此可将数据集成到任何数据平台。

在另一种实施例中，无线控制模块140通过无线网络将数据传输给无线路由器，再由无线路由器将数据通过互联网发送至移动端150中。

在另一种实施例中，移动端150为手机或者电脑。

本发明还提供了一种天然气互联网监控方法，采用模糊控制模型实现发生危险概率信号输出，分别将实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率EC₁、实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率EC₂以及发生危险概率转换为模糊论域中的量化等级；将实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率EC₁以及实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率EC₂输入模糊控制模型，模糊控制模型输出为发生危险概率，进而进行危险预警；

实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率EC₁的变化范围为[-8，8]，实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率EC₂的变化范围为[-12，12]，设定量化因子都为1，因此偏差变化率EC₁以及偏差变化率EC₂的论域分别为[-8，8]和[-12，12]，发生危险概率的论域为[0，1]；为了保证控制的精度，使其在不同的环境下都能够很好地进行控制，根据反复试验，最终将实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率EC₁的变化范围分为7个等级，模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，将实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率EC₂的变化范围分为7个等级，模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，输出的发生危险概率分为5个等级，模糊集为{0，PS，PM，PB，PVB}；隶属函数均选用三角形隶属函数，如图3、4、5所示。

模糊控制模型的控制规则选取经验为：当实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率EC₁以及实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率EC₂均为正时，进入危险模式，控制器输出的发生危险概率为正；当实际天然气浓度与预设天然气浓度的偏差变化率EC₁以及实际二氧化碳浓度与预设二氧化碳浓度的偏差变化率EC₂均为负时，不进入危险模式，控制器输出的发生危险概率为零。

通过发生危险概率进行危险报警：当发生危险概率输出为零时，此时，控制器不进行发生危险概率信号的数据输出；当发生危险概率输出为正时，此时，控制器进行发生危险概率信号的数据输出，通过无线传输模块传送至移动端，通过输出数据，进而进行不同程度的危险报警；具体的模糊控制规则如表1所示。

表1模糊控制规则

在另一种实施例中，如图2所示，监控装置中还包括：天然气控制阀131，其与控制器130相连，当控制器130的发生危险概率输出为正时，控制器130关闭天然气控制阀131，进而控制监测环境内的天然气浓度不再增加。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。