本发明属于气体分析检测技术领域，特别涉及自动监控技术。
背景技术：
在化工厂、核电站等设施中需要严格监控气体泄漏，气体一旦泄露若处理不及时极有可能导致爆炸、毒气大面积泄露等恶性事故，严重危及人民生命与财产安全。然而很多需要监控的气体是无色无味的；并且对气体泄漏点需要进行精确定位。目前使用的方法有超声气体泄漏检测与定位方法与红外成像定位方法。超声定位方法容易受环境干扰和受安装位置限制，定位精度有限；相比之下利用气体在红外波段下的吸收特性对其进行成像更易于观测定位同时使用灵活。尤其在中波红外波段中覆盖了诸多重要气体的吸收峰，包括二氧化碳、烷烃类气体、臭氧、氧化溴等诸多气体；通过可覆盖特定气体的吸收峰的窄带波段红外成像方式可检测气体成分与气体流向，从而定位气体泄露点与泄露方向和泄露程度。目前市场上以基于窄带滤色片与制冷型锑化铟探测器的中波红外气体成像装置为主，其探测器波段仅覆盖3.2μm～3.4μm，为了识别特定气体需要采用滤镜轮旋转切换滤色片的方式。锑化铟探测器检测波段较窄，价格昂贵，同时红外气体检测装置仅完成成像，无法满足工厂设施中长时间无人自动监控、无线传输等急需应用需求。由于气体对于红外是吸收成像，并且由于气体红外吸收度较低导致成像中气体形态与周边环境的对比度低，自动检测应用中对于图像中的气体泄露模式识别方式与算法提出了高要求。另一方面，斯特林制冷红外探测器中的斯特林制冷机的使用时长一般为一万小时左右，无间断使用模式下可使用一年半左右，在监控领域在需要更长时间的使用寿命。
技术实现要素：
本发明的目的是：提供一种对特定气体红外成像，并具有长期在线自动监控功能与在线可移动实时检测的成像式监控装置及方法。
本发明的一个技术方案是：一种自动无线气体可移动部署监控工作站，它包括红外镜头、红外滤色片、滤色片切换装置、红外探测器、电子处理系统以及无线通信模块；
红外镜头采用锗材料，表面镀增透膜，覆盖波段不小于2.5μm～5.2μm的中波红外波；
红外滤色片依据需要监测的气体吸收峰值波段选取，共有两个滤色片，其中一个滤色片为宽波段滤色片，另一个滤色片为窄带滤色片，宽波段滤色片半波带宽大于500nm，窄带滤色片半波带宽不大于200nm；
滤色片切换装置用于切换红外滤色片中的两个滤色片；
红外探测器采用宽波段碲镉汞中波斯特林制冷红外探测器，其探测器窗口与焦平面感光波段覆盖范围大于2.8μm～5.0μm；红外探测器采用定时间点间歇工作模式；
电子处理系统包括：AD转换模块、FPGA、ARM、数据存储模块以及RS485/422通信接口模块；AD转换模块对红外探测器采集到的信号进行AD转换后发送给FPGA；FPGA对接收到的图像进行预处理、将预处理后的图像数据送至数据存储模块进行存储以及将预处理后的图像数据传输至ARM，并根据时序控制实现对滤色片切换装置的驱动；ARM对接收的图像数据进行差分气体成像识别并进行气体泄露浓度判断，在气体泄露浓度不超设定阈值的情况下，ARM将识别后的图像送至数据存储模块进行存储，数据存储模块定时通过RS485/422通信接口模块或无线通信模块向主控台发送数据，在气体泄露浓度超设定阈值的情况下，ARM将识别后的图像送至数据存储模块进行存储的同时启动报警，数据存储模块即时通过RS485/422通信接口模块或无线通信模块向主控台发送突发数据；
红外滤色片通过滤色片切换装置固定于红外镜头与红外探测器之间，电子处理系统分别与红外探测器、无线传输模块、滤色片切换装置连接。
本发明的另一个技术方案是：一种自动无线气体可移动部署的监控方法，它使用上所述的自动无线气体可移动部署监控工作站，并包括以下步骤：
步骤一：自动无线气体可移动部署监控工作站上电，红外探测器开始制冷，当达到设定温度后，电子处理系统启动时序控制；
步骤二：电子处理系统中的FPGA驱动滤色片切换装置，设置滤色片切换到宽波段滤色片，红外探测器输出图像经AD转换模块送至FPGA，FPGA进行包含非均匀校正与盲元补偿的预处理处理，并将预处理后的图像送至数据存储模块缓存为图像Pb；
步骤三：电子处理系统中的FPGA驱动滤色片切换装置，设置滤色片切换到窄带滤色片，红外探测器输出图像经AD转换模块送至FPGA，FPGA进行包含非均匀校正与盲元补偿的预处理处理，并将预处理后的图像送至数据存储模块缓存为图像Pg；
步骤四：FPGA调取数据存储模块中图像Pb与图像Pg送至ARM模块，ARM模块对图像Pb与图像Pg进行自适应加权差分，得出特定气体图像Pd；特定气体图像Pd的公式为：
Pd(i，j)＝Pb(i，j)·k(Pb(i，j))-Pg(i，j)
式中：k表示加权系数，i，j表示图像数据的行列号；特定气体指待检测的泄露气体；
由此定性判断气体泄露点位置，并通过特定气体图像Pd像素灰度值间接定量判断气体泄露浓度；
步骤五：ARM将气体泄露浓度与阈值比较：
在气体泄露浓度不超阈值的情况下，ARM将特定气体图像Pd送至数据存储模块进行存储，数据存储模块定时通过RS485/422通信接口模块或无线通信模块向主控台发送特定气体图像Pd；
在气体泄露浓度超阈值的情况下，ARM将特定气体图像Pd送至数据存储模块进行存储的同时启动报警，数据存储模块即时通过RS485/422通信接口模块或无线通信模块向主控台发送特定气体图像Pd；
步骤六：自动无线气体可移动部署监控工作站断电，红外探测器停止制冷。
有益效果：本发明采用高灵敏度的宽波段碲镉汞斯特林制冷型探测器，波段覆盖不小于2.8μm～5.0μm，可检测烷烃类气体与其他特征吸收峰在此波段中的气体，采用了双波段红外差分方法和斯特林红外探测器制冷机间歇工作模式，提供了以高可靠、高灵敏度、长时间自动监控特定气体的解决方案，可应用于全天候自动监控气体泄露隐患的领域；且本发明体积小巧利于移动，可根据泄漏点的不同位置随时随地移动部署，便于对泄漏气体进行排查。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
具体实施方式
实施例1，参见附图,一种自动无线气体可移动部署监控工作站，它包括：红外镜头1、红外滤色片2、滤色片切换装置3、红外探测器4、电子处理系统5以及无线通信模块6；
红外镜头1采用锗材料，表面镀增透膜，覆盖宽范围中波红外波段，不小于2.5μm～5.2μm；
红外滤色片2依据需要监测的气体吸收峰值波段选取，共有两个滤色片，其中一个滤色片为宽波段滤色片，另一个滤色片为窄带滤色片，所述宽波段滤色片半波带宽大于500nm，所述窄带滤色片半波带宽不大于200nm；
滤色片切换装置3用于切换两个红外滤色片2；
红外探测器4采用宽波段碲镉汞中波斯特林制冷红外探测器，其探测器窗口与焦平面感光波段覆盖范围大于2.8μm～5.0μm；红外探测器4采用定时间点间歇工作模式；
电子处理系统5包括：AD转换模块、FPGA、ARM、数据存储模块以及RS485/422通信接口模块；AD转换模块对红外探测器4采集到的信号进行AD转换后发送给FPGA；FPGA根据时序控制实现对滤色片切换装置3的驱动、对AD转换后的红外探测器4的信号进行预处理得到图像数据、将预处理后的图像数据送至数据存储模块进行存储以及将预处理后的图像数据传输至ARM，ARM对接收的图像数据进行差分气体成像识别并进行气体泄露浓度判断，在气体泄露浓度不超阈值的情况下，ARM将识别后的图像送至数据存储模块进行存储，数据存储模块定时通过RS485/422通信接口模块或无线通信模块6向主控台发送数据，在气体泄露浓度超阈值的情况下，ARM将识别后的图像送至数据存储模块进行存储的同时启动报警，数据存储模块即时通过RS485/422通信接口模块或无线通信模块6发送突发数据；
红外滤色片2固定于红外镜头1与红外探测器4之间，电子处理系统5分别与红外探测器4、无线传输模块6、滤色片切换装置3连接。
进一步的，自动无线气体可移动部署监控工作站还包括可见光采集模块7，可见光采集模块7用于采集覆盖红外采集视场的可见光图像以利于确定物体位置，其分辨率不小于1920×1080，可见光采集模块7与电子处理系统5连接，当ARM判断气体泄露浓度超阈值的情况下，电子处理系统5中的FPGA启动可见光采集模块7，电子处理系统5对可见光采集模块7采集到的图像不进行处理，直接传送至主控台。
实施例2，一种自动无线气体监控方法，它使用如实施例1的自动无线气体可移动部署监控工作站，包括以下步骤：
步骤一：自动无线气体可移动部署监控工作站上电，红外探测器4开始制冷，当达到设定温度后，电子处理系统5启动时序控制；
步骤二：电子处理系统5中的FPGA驱动滤色片切换装置3，设置滤色片切换到宽波段滤色片，红外探测器4输出图像经AD转换模块送至FPGA，FPGA进行包含非均匀校正与盲元补偿的预处理处理，并将预处理后的图像送至数据存储模块缓存为图像Pb；
步骤三：电子处理系统5中的FPGA驱动滤色片切换装置3，设置滤色片切换到窄带滤色片，红外探测器4输出图像经AD转换模块送至FPGA，FPGA进行包含非均匀校正与盲元补偿的预处理处理，并将预处理后的图像送至数据存储模块缓存为图像Pg；
步骤四：FPGA调取数据存储模块中图像Pb与图像Pg送至ARM模块，ARM模块对图像Pb与图像Pg进行自适应加权差分，得出特定气体图像Pd；特定气体图像Pd的公式为：
Pd(i，j)＝Pb(i，j)·k(Pb(i，j))-Pg(i，j)
式中：k表示加权系数，i，j表示图像数据的行列号；
由此定性判断气体泄露点位置，并通过气体图像Pd像素灰度值间接定量判断气体泄露浓度；
步骤五：ARM将气体泄露浓度与设定的阈值比较：
在气体泄露浓度不超阈值的情况下，ARM将特定气体图像Pd送至数据存储模块进行存储，数据存储模块定时通过RS485/422通信接口模块或无线通信模块6向主控台发送特定气体图像Pd；
在气体泄露浓度超阈值的情况下，ARM将特定气体图像Pd送至数据存储模块进行存储的同时启动报警，数据存储模块即时通过RS485/422通信接口模块或无线通信模块6向主控台发送特定气体图像Pd；
步骤六：自动无线气体可移动部署监控工作站断电，红外探测器4停止制冷。