本發(fā)明涉及一種有害氣體監(jiān)控報警系統(tǒng)。

背景技術：

在工業(yè)生產(chǎn)以及實驗室的特殊實驗中常常會使用有害氣體，這些氣體是生產(chǎn)或?qū)嶒炈仨毜?，但由于有毒或易燃易爆，使用過程中必須對氣體泄漏情況進行監(jiān)控，以期在發(fā)生泄漏初期尚未造成危害時即被發(fā)現(xiàn)并處置。

對于不同的生產(chǎn)環(huán)境以及實驗環(huán)境，所要部署的監(jiān)控網(wǎng)絡規(guī)模可能存在很大差異，并且不同的應用環(huán)境可能存在不同的網(wǎng)絡部署限制，另外對于不同的應用場景也往往會存在不同的應急處置設備以及應急處置方案。為每種應用場景針對性的開發(fā)一套監(jiān)控報警方案固然可行，但一套靈活易擴展的、可以適應多種應用場景的泄漏監(jiān)控報警方案顯得更為經(jīng)濟。

專利cn202421166u公開了一種應用于電纜隧道的有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)，專利cn201417277y公開了一種石油化工氣體安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)，這些現(xiàn)有的有害氣體監(jiān)控系統(tǒng)針對于特定領域，通用性差。現(xiàn)有的有害氣體監(jiān)控系統(tǒng)方案僅僅對大空間中的有害氣體濃度進行檢測，對于有些應用場景——如對管道運輸?shù)挠泻怏w的泄漏檢測時，現(xiàn)有的監(jiān)控方案監(jiān)控效果很差。另外現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍具有較大的局限性，無法適用于廣域的大規(guī)模監(jiān)控網(wǎng)絡。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的通用性差、難以針對泄漏進行監(jiān)控以及難以構建廣域的大規(guī)模監(jiān)控網(wǎng)絡的缺點，提出一種有害氣體泄漏監(jiān)控報警系統(tǒng)。

本發(fā)明有害氣體泄漏監(jiān)控報警系統(tǒng)包括現(xiàn)場主控制器、監(jiān)測報警單元、監(jiān)控主機及應急聯(lián)動裝置。監(jiān)控主機和應急聯(lián)動裝置是可選部件，可根據(jù)實際使用需求決定是否采用。現(xiàn)場主控制器分別與監(jiān)測報警單元、監(jiān)控主機及應急聯(lián)動裝置相連接。監(jiān)測報警單元將檢測信息及自身運行狀態(tài)信息傳輸給現(xiàn)場主控制器，現(xiàn)場主控制器將控制信息和配置信息傳輸給監(jiān)測報警單元，現(xiàn)場主控制器將其所管理的監(jiān)控網(wǎng)絡的檢測信息及網(wǎng)絡運行狀態(tài)信息傳輸給監(jiān)控主機，監(jiān)控主機將控制信息及用戶設定數(shù)據(jù)傳輸給現(xiàn)場主控制器，現(xiàn)場主控制器將聯(lián)動信息傳輸給應急聯(lián)動裝置。

所述的現(xiàn)場主控制器包括處理器模塊、存儲器模塊、網(wǎng)絡通信模塊、子網(wǎng)絡通信模塊、應急聯(lián)動接口模塊和電源模塊。處理器模塊分別與存儲器模塊、網(wǎng)絡通信模塊、子網(wǎng)絡通信模塊以及應急聯(lián)動接口模塊相連，電源模塊分別與現(xiàn)場主控制器中的其他模塊相連并為他們供電。處理器模塊能夠處理數(shù)據(jù)，并能夠與其他模塊進行通信；存儲模塊可用于存儲監(jiān)控數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡通信模塊可采用有線或無線形式，通過網(wǎng)絡通信模塊所述現(xiàn)場主控制器可以接入本地局域網(wǎng)或廣域互聯(lián)網(wǎng)，進而實現(xiàn)與控制主機通信；子網(wǎng)絡通信模塊可采用有線或無線形式，通過子網(wǎng)絡通信模塊所述現(xiàn)場主控制器可以與監(jiān)測報警單元進行通信；應急聯(lián)動接口模塊與應急聯(lián)動裝置相連，通過應急聯(lián)動接口模塊所述現(xiàn)場主控制器可以控制應急聯(lián)動裝置處理緊急事件?，F(xiàn)場主控制器中可以設定應急聯(lián)動規(guī)則，當條件滿足設定規(guī)則時現(xiàn)場主控制器會自動按照規(guī)則控制應急聯(lián)動裝置工作。

所述的監(jiān)測報警單元包括微控制器、通信模塊、聲光報警模塊、信號處理接口、兩個傳感器、輔助控制模塊和電源模塊。微控制器分別與通信模塊、聲光報警模塊、信號處理接口和輔助控制模塊相連，傳感器與信號處理接口相連，電源模塊分別與監(jiān)測報警單元中的其它部分相連并為它們供電。微控制器作為所述監(jiān)測報警單元的核心，能夠處理數(shù)據(jù)并做出判斷；通過通信模塊，所述監(jiān)測報警單元能夠與現(xiàn)場主控制器進行通信，發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)、報警信息、運行狀態(tài)信息并接收現(xiàn)場主控制器的控制；當監(jiān)測數(shù)據(jù)滿足設定條件時，所述監(jiān)測報警單元通過聲光報警模塊發(fā)出相應的報警信號；信號處理接口負責將傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)換為微控制器可以接受的形式；傳感器負責將待檢測氣體的濃度轉(zhuǎn)換為可測量電信號，所述監(jiān)測報警單元可安裝兩個傳感器，兩個傳感器相互作為備份構成冗余設計，提高監(jiān)測可靠性；輔助控制模塊在采用半封閉安裝形式時提供排氣控制功能。

所述監(jiān)測報警單元是一個智能化的可獨立運行的單元。智能化體現(xiàn)在所述監(jiān)測報警單元除能夠監(jiān)測有害氣體外還能夠監(jiān)控傳感器的使用時間，并對傳感器的壽命進行預測，在傳感器將要達到壽命期限時，向系統(tǒng)發(fā)出警告來提示更換傳感器，這大大降低了系統(tǒng)的維護難度，提高了系統(tǒng)的可靠性?？瑟毩⑦\行性體現(xiàn)在當對監(jiān)測報警單元設定了運行規(guī)則后，即使與現(xiàn)場主控制器間的通信發(fā)生故障，監(jiān)測報警單元的聲光報警功能仍然可以正常工作。

所述半封閉安裝形式是監(jiān)測報警單元的一種安裝形式。這種安裝形式非常適用于對易漏部位的監(jiān)測，如管道的連接法蘭。當采用此種安裝形式時通過半封閉安裝殼將監(jiān)測報警單元與管道的易漏部位包裹在一起，并在安裝殼的靠近傳感器部位開通氣孔，在傳感器對側(cè)安裝風扇，風扇與監(jiān)測報警單元的輔助控制模塊相連，監(jiān)測報警單元可以控制風扇加強安裝殼包裹的空間的換氣。所述的半封閉安裝形式能過針對易漏部位進行泄漏監(jiān)測，當易漏部位發(fā)生輕微泄漏時在安裝殼包裹的半封閉空間中有害氣體的濃度會迅速上升從而被有效檢測到，這種安裝方式可以大大提高對易漏部位的泄漏的檢測能力。

一個所述的現(xiàn)場主控制器與一個或多個所述的監(jiān)測報警單元構成一個監(jiān)控子網(wǎng)絡。在所述監(jiān)控子網(wǎng)絡中監(jiān)測報警單元的數(shù)量是可以改變的，在運行過程中即可添加、移除和更換監(jiān)測報警單元，這使得所述監(jiān)控子網(wǎng)絡具有很高的部署靈活性、可維護性和易擴展性。所述監(jiān)控子網(wǎng)絡中現(xiàn)場主控制器與監(jiān)測報警單元通過有線或無線方式進行雙向通信，監(jiān)測報警單元實時將監(jiān)測數(shù)據(jù)以及報警信息發(fā)送給現(xiàn)場主控制器，現(xiàn)場主控制器將來自監(jiān)測報警單元的數(shù)據(jù)做進一步處理；在須要時現(xiàn)場主控制器可以向監(jiān)測報警單元發(fā)送配置數(shù)據(jù)，設定監(jiān)測報警單元的運行規(guī)則。在所述監(jiān)控子網(wǎng)絡中可以根據(jù)實際需求接入相應的應急聯(lián)動裝置，應急聯(lián)動裝置通過現(xiàn)場主控制器的應急聯(lián)動接口模塊與現(xiàn)場主控制器相連，現(xiàn)場主控制器能夠按照設定規(guī)則控制應急聯(lián)動裝置工作。

所述的監(jiān)控主機是所述系統(tǒng)的可選組成部分，當需要同時管理多個監(jiān)控子網(wǎng)絡或需要進行遠程監(jiān)控時，需要使用監(jiān)控主機。利用監(jiān)控主機和多個監(jiān)控子網(wǎng)絡可以構成大規(guī)模監(jiān)控網(wǎng)絡，監(jiān)控子網(wǎng)絡間不存在地域上的限制，僅需要監(jiān)控子網(wǎng)絡能夠與監(jiān)控主機建立網(wǎng)絡通信。所述監(jiān)控主機可以是一臺普通pc或運行在互聯(lián)網(wǎng)上的服務器，監(jiān)控主機上運行監(jiān)控程序。當與監(jiān)控主機建立鏈接后現(xiàn)場主控制器會將所收集的監(jiān)控數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控主機，監(jiān)控主機將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。另外監(jiān)控主機提供歷史數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)報表功能。

本發(fā)明是一個靈活可擴展的分布式有害氣體監(jiān)控報警解決方案，可以根據(jù)需求靈活布置監(jiān)控網(wǎng)絡。系統(tǒng)的靈活可擴展性體現(xiàn)在可以根據(jù)實際需求部署一個或多個監(jiān)控子網(wǎng)絡，每個監(jiān)控子網(wǎng)絡可以獨立運行并設定獨立的聯(lián)動規(guī)則，每個監(jiān)控子網(wǎng)絡可以處于同一地域或不同地域；每個監(jiān)控子網(wǎng)絡中監(jiān)測報警單元的數(shù)量可以依據(jù)需求增加或減少，每個監(jiān)測報警單元可以設定獨立的報警閾值；可以通過改變監(jiān)測報警單元中傳感器類型實現(xiàn)多種有害氣體的監(jiān)測，如有毒氣體，可燃氣體。本發(fā)明針對易漏部位采用半封閉式安裝形式，采用此種安裝形式可以在發(fā)生輕微泄漏時即被檢測到，使得泄漏造成危害前即被發(fā)現(xiàn)并處置。本發(fā)明可以通過監(jiān)控主機和多個監(jiān)控子網(wǎng)絡構成大規(guī)模監(jiān)控網(wǎng)絡，通過大規(guī)模監(jiān)控網(wǎng)絡可以極大擴展監(jiān)控網(wǎng)絡可覆蓋范圍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明現(xiàn)場主控制器的組成結(jié)構框圖；

圖2為本發(fā)明監(jiān)測報警單元的組成結(jié)構框圖；

圖3為本發(fā)明監(jiān)控子網(wǎng)絡的組成結(jié)構示意圖；

圖4為本發(fā)明通過監(jiān)控主機和多個監(jiān)控子網(wǎng)絡組建大規(guī)模監(jiān)控網(wǎng)絡的示意圖；

圖5a為本發(fā)明半封閉安裝形式的易漏接頭示意圖；

圖5b為本發(fā)明半封閉安裝形式的半封閉安裝殼和監(jiān)測報警單元組裝示意圖；

圖5c為本發(fā)明半封閉安裝形式的總體安裝示意圖；

圖5d為本發(fā)明半封閉安裝形式的風扇安裝位置示意圖；

圖5e為圖5d方框部位放大圖，表示了傳感器以及通氣孔的位置；

圖6為具體實施例1的組成結(jié)構示意圖；

圖7為具體實施例2的組成結(jié)構示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式進一步說明本發(fā)明。

本發(fā)明有害氣體泄漏監(jiān)控報警系統(tǒng)包括現(xiàn)場主控制器、監(jiān)測報警單元、監(jiān)控主機以及應急聯(lián)動裝置?，F(xiàn)場主控制器分別與監(jiān)測報警單元、監(jiān)控主機以及應急聯(lián)動裝置相連。監(jiān)測報警單元將檢測信息以及自身運行狀態(tài)信息傳輸給現(xiàn)場主控制器，現(xiàn)場主控制器將控制信息和配置信息傳輸給監(jiān)測報警單元，現(xiàn)場主控制器將其所管理的監(jiān)控網(wǎng)絡的檢測信息以及網(wǎng)絡運行狀態(tài)信息傳輸給監(jiān)控主機，監(jiān)控主機將控制信息以及用戶設定數(shù)據(jù)傳輸給現(xiàn)場主控制器，現(xiàn)場主控制器將聯(lián)動信息傳輸給應急聯(lián)動裝置。監(jiān)控主機和應急聯(lián)動裝置是可選部件，可根據(jù)實際使用需求決定是否采用。

如圖1所示，所述的現(xiàn)場主控制器包括處理器模塊、存儲模塊、網(wǎng)絡通信模塊、子網(wǎng)絡通信模塊、應急聯(lián)動接口模塊和電源模塊。處理器模塊分別與存儲器模塊、網(wǎng)絡通信模塊、子網(wǎng)絡通信模塊以及應急聯(lián)動接口模塊相連并進行通信，電源模塊分別與現(xiàn)場主控制器中的其他模塊相連并為他們供電。

如圖2所示，所述的監(jiān)測報警單元包括微控制器、通信模塊、聲光報警模塊、信號處理接口、兩個傳感器、輔助控制模塊和電源模塊。微控制器分別與通信模塊、聲光報警模塊、信號處理接口和輔助控制模塊相連并與他們通信；傳感器與信號處理接口相連，信號處理接口將傳感器輸出的電信號進行調(diào)理并采樣得到數(shù)字信號；電源模塊分別與監(jiān)測報警單元中的氣體部分相連并為它們供電。

如圖3所示，一個所述的現(xiàn)場主控制器與一個或多個所述的監(jiān)測報警單元構成一個監(jiān)控子網(wǎng)絡。一個監(jiān)控子網(wǎng)絡中可以根據(jù)需要連接應急聯(lián)動裝置。監(jiān)測報警單元與現(xiàn)場主控制器間通過有線或無線方式進行連接并通信。應急聯(lián)動裝置通過現(xiàn)場主控制器中的應急聯(lián)動接口模塊與之相連，通過修改應急聯(lián)動接口模塊可以在子網(wǎng)絡中接入不同類型的應急聯(lián)動裝置。

如圖4所示，一個所述的監(jiān)控主機與多個所述的監(jiān)控子網(wǎng)絡構成大規(guī)模監(jiān)控網(wǎng)絡，大規(guī)模監(jiān)控網(wǎng)絡中的每一個監(jiān)控子網(wǎng)絡是獨立的，他們可以被安置在空間相距非常遠的地方。

如圖5所示，當采用半封閉安裝形式對易漏部位的泄漏進行重點監(jiān)測時，利用半封閉安裝殼將監(jiān)測報警單元與管道的易漏部位包裹在一起，并在安裝殼的靠近傳感器部位開通氣孔，在傳感器對側(cè)安裝風扇，風扇與監(jiān)測報警單元的輔助控制模塊相連，監(jiān)測報警單元可以控制風扇加強安裝殼包裹的空間的換氣。圖5a示了一個待重點監(jiān)測的易漏接頭；圖5b展示了監(jiān)測報警單元和半封閉安裝殼組裝在一起的情形；圖5c展示了完整的半封閉安裝形式的示意圖；圖5d展示了半封閉安裝形式的風扇安裝位置；圖5d展示了半封閉安裝形式中傳感器及通氣孔在安裝殼上的位置。

具體實施例1。本實施例發(fā)生的場景為一個以液化天然氣為冷卻介質(zhì)的超導實驗室。實驗環(huán)境中存在液化天然氣傳輸管道，制冷裝置以及實驗罐等。為了保證實驗安全需要實時監(jiān)控天然氣的泄漏。如圖6所示，在本實施例中系統(tǒng)使用了現(xiàn)場主控制器、多個監(jiān)測報警單元以及應急聯(lián)動裝置，沒有使用監(jiān)控主機。監(jiān)測報警單元采用了常規(guī)安裝形式和半封閉安裝形式。應急聯(lián)動裝置包括排氣系統(tǒng)和電話報警模塊。排氣系統(tǒng)和電話報警模塊通過有線通信方式與現(xiàn)場主控制器相連，各個監(jiān)測報警單元通過無線通信方式與現(xiàn)場主控制器相連。部署監(jiān)控系統(tǒng)時設定各個監(jiān)測報警單元的報警閾值以及報警恢復閾值，并對現(xiàn)場主控制器設定兩條應急聯(lián)動規(guī)則，第一條為當4號和5號監(jiān)測報警單元中任何一個檢測濃度值超過某一設定值時將啟動排氣系統(tǒng)進行排氣；第二條為在特定的敏感時間段，如果任何一個監(jiān)測報警單元發(fā)生報警將通過電話報警模塊呼叫設定號碼。

在使用中，假設3號監(jiān)測報警單元檢測濃度超過了報警閾值并且處于敏感時間段。那么3號監(jiān)測報警單元將通過自身的聲光報警裝置發(fā)出報警信息，并通過無線通信方式將報警信息發(fā)送給現(xiàn)場主控制器，現(xiàn)場主控制器處理信息后發(fā)現(xiàn)滿足第二條應急聯(lián)動規(guī)則，所以通過電話報警模塊呼叫設定號碼實現(xiàn)電話報警。

具體實施例2。本實施例為發(fā)生在室外的液氫輸送實驗環(huán)境。實驗環(huán)境中包括一個液氫生產(chǎn)站a，一個液氫中繼站b和一個液氫利用站c。每個站點中都有相應的液氫處理設備并且處于室外，生產(chǎn)站與中繼站以及中繼站與利用站間通過液氫輸送管道連接，站點之間相距距離較遠。為了保證實驗安全，須要實驗各個環(huán)節(jié)進行泄漏檢測。如圖7所示，在本實施例中，分別在三個站點部署了1號、2號和3號監(jiān)控子網(wǎng)絡。三個子網(wǎng)絡中的現(xiàn)場主控制器均通過4g通信模塊接入到互聯(lián)網(wǎng)。在每個監(jiān)控子網(wǎng)絡的管道及設備的易漏接頭處通過半封閉安裝形式安裝了監(jiān)測報警單元，各個監(jiān)測報警單元與對應的現(xiàn)場主控制器間通過有線通信方式相連。每個子網(wǎng)絡中安裝一個電話報警模塊，電話報警模塊通過有線通信方式與相應的現(xiàn)場主控制器相連。整個監(jiān)測系統(tǒng)使用了監(jiān)控主機，監(jiān)控主機連接到互聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控主機與各個現(xiàn)場主控制器通過網(wǎng)絡通信相連。

在使用過程中，可以通過監(jiān)控主機同時對三個監(jiān)控子網(wǎng)絡進行監(jiān)控。每個監(jiān)控子網(wǎng)絡都可以像實施例1中描述的那樣獨立地進行監(jiān)控報警工作。