CN104599446B

CN104599446B - 一种危险气体智能监控与应急预警***

Info

Publication number: CN104599446B
Application number: CN201510045948.3A
Authority: CN
Inventors: 白萍; 白宝均
Original assignee: Beijing Huaqing Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Huaqing Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: CN104599446A

Abstract

本发明涉及一种危险气体智能监控与应急预警***，在危险气体管道或存储装置周围放置多部气体检测仪（1），多部气体检测仪（1）通过无线WI‑FI进行组网并与控制终端计算机连接，其特征在于：根据最先检测到危险气体泄漏的至少三部气体检测仪（1）发送的自身位置数据和危险气体触发时间数据，控制终端计算机确定危险气体泄漏点的位置。

Description

一种危险气体智能监控与应急预警***

技术领域

本发明涉及一种危险气体智能监控与应急预警***。

背景技术

随着工业的迅速发展，人类接触有毒有害气体的场所越来越多，由此造成对人类本身的危害越来越大，如NH3 , H2S , CO2 , CO等是空气中最常见的有害气体，低浓度时可对呼吸***产生危害，高浓度时可致人昏迷直至死亡。一次次的中毒事故，使人们清醒的认识到在发展工业的同时保护人类自身安全的重要性。另外可燃气体如天然气、液化石油气、煤气、甲烷、氢气、汽油气等在空气中易碰火花燃烧，并且达到一定浓度后遇明火产生***，极易引发火灾甚至***事件。因此各种有害、易燃气体检测仪渐渐成为工业安全生产中必不可少的防护设备。目前市场上的气体检测仪利用数据线进行传输，在不具备布线条件的场所很难甚至无法使用，而一般便携式的气体检测仪待机时间不够，难以用于长时间工作的场所，并且不能随机组网实现大范围的区域配合以达到大面积、安全可靠的数据传输。

无线气体检测技术是监测领域先进的技术方向。得到国内外研究、产业机构和组织的高度关注。无线气体探测技术开始被较多地应用于科学和工程研究，国外多家机构利用它研究气体分析，如德国海德堡大学、美国斯坦福大学等。发达国家的一些仪器公司也开始将无线气体探测技术应用于气体监测。例如芬兰VAISALA公司、日本安立公司等推出了瓦斯等监控仪器、加拿大的BOREAL LASER公司。国外发达国家目前利用气体探测技术的实际应用，仅限于仪器、仪表的非在线场合使用，尚未大规模生产基于无线气体探测的在线监测设备。

国内项目技术研发现状：国内目前已有2～3家研究单位或公司，通过特殊渠道购买了国外该芯片，小规模制造了一些便携式气体检测仪器，目前尚未发现有大规模制造在线监测设备厂家及研究单位。

1、国内外气体检测仪及检测***无法对气体泄漏点给出精确的指示，也就无法给出人员撤离的准确方向提示和设备故障最有效处理方法提示。

2、国内外气体检测仪无法给现场人员指示泄漏点和方向。

3、国内外现状，目前无线气体检测仪仅限于手持式随机检测，待机时间4-5个小时，不能满足现实工作需要的时间、不能达到24小时实时监测的目的。

4、仅提供数据信息，没有视频数据、不能自组网。

发明内容

本发明设计了一种危险气体智能监控与应急预警***，其解决的技术问题是：（1）国内外气体检测仪及检测***无法对气体泄漏点给出精确的指示，也就无法给出人员撤离的准确方向提示和设备故障最有效处理方法提示。（2）国内外气体检测仪及其检测***无法给现场人员指示泄漏点和方向。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种危险气体智能监控与应急预警***，在危险气体管道或存储装置周围放置多部气体检测仪（1），多部气体检测仪（1）通过无线WI-FI进行组网并与控制终端计算机连接，其特征在于：根据最先检测到危险气体泄漏的至少三部气体检测仪（1）发送的自身位置数据和危险气体触发时间数据，控制终端计算机确定危险气体泄漏点的位置。

进一步，当最先检测到危险气体泄漏的三部气体检测仪（1）分别为气体检测仪A、气体检测仪B和气体检测仪C时，气体检测仪A与气体检测仪B之间的间距为a，气体检测仪A与气体检测仪C之间的间距为b，气体检测仪B与气体检测仪C之间的间距为c；危险气体管道或存储装置的泄漏点为M（x，y），其释放的危险气体最先触发气体检测仪C，设定MC的距离为l；释放的危险气体第二触发气体检测仪B，设定MB的距离为l+n，n=v*t1，v为危险气体平均流速（m/s），t1为首次与第二次触发之间的时间差；释放的危险气体第三触发气体检测仪A，设定MA的距离为l+m，m=v*t2，v为危险气体平均流速（m/s），t2为第二次与第三次触发之间的时间差；根据△ABC面积=△AMC面积+△AMB面积+△BMC面积，其中△ABC面积根据海伦公式计算得出，△AMC面积、△AMB面积和△BMC面积分别再使用海伦公式进行计算，并根据一元一次方程最终计算出l值；然后，根据△AMB三条已知边计算出△AMB的面积和公式△AMB面积=a*y*1/2,计算出y值；根据（l+m）²=x²+y²，计算出x值；最终，确定危险气体管道或存储装置的泄漏点M（x，y）的位置。

进一步，当检测到危险气体泄漏的气体检测仪（1）超出三部之后，每超出一部气体检测仪（1），重新计算危险气体管道或存储装置的泄漏点M（x，y）的位置并对之前的M（x，y）的位置进行修正。

进一步，控制终端计算机根据危险气体管道或存储装置的泄漏点的位置，确定出现故障的管道或存储装置，并控制阀门切断故障的管道或存储装置，同时启动备用输送管道或备用存储装置。

进一步，气体检测仪（1）包括机壳，所述机壳内设有主控制器（11）,所述机壳正面上部左侧设有显示屏（13），机壳正面上部右侧设有键盘（12），所述机壳背面设有电池（15），所述机壳上方设有Wi-Fi无线传输装置（16），所述机壳下方设有传感器（16）;主控制器（11）分别与键盘（12）、显示屏（13）、传感器（14）、电池（15）以及Wi-Fi无线传输装置（16）连接；在存在危险气体泄漏时，在显示屏（13）上实时显示危险气体管道或存储装置的泄漏点M（x，y）的位置以供人员撤离。

进一步，无线检测仪（1）通过以下几种无线WI-FI链路方式进行组网：气体检测仪（1）直接与局域网络（5）连接；气体检测仪（1）通过无线交换机（4）与局域网络（5）连接；气体检测仪（1）通过中继器（2）与局域网络（5）连接；气体检测仪（1）依次通过中继器（2）和无线基站（3）与局域网络（5）连接；气体检测仪（1）依次通过中继器（2）、无线基站（3）以及无线交换机（4）与局域网络（5）连接。

进一步，无线检测仪（1）根据实际情况选以下择组网方式：1、小范围临时监测直接连接到具有WI-FI AP功能的笔记本上接收检测数据；2、小范围多台监视器时可以通过一个无线路由器将数据传输到指配的数据服务器上，多台监视器同时监测；3、大范围局域环境下如果WI-FI已经覆盖到这个监测点则可用直接接入无线网络；4、大范围局域环境下如果WI-FI没有覆盖到监测点，可以用中继器放大转接入无线网络；5、大范围局域环境下如果WI-FI信号覆盖距离很远可以考虑通过无线基站提高覆盖范围；6、大范围局域环境下如果WI-FI信号覆盖距离很远可以考虑以就近的有线接入点为源头，增加无线路由器，进行补网覆盖，从而连接到局域网络。

进一步，在检测出一条链路断路时，则用其他代替链路进行数据交换，以提高抗干扰能力。

进一步，在连接中失去链路并诊断后自动快速切换到代替链路，保证通讯的实时性。

该危险气体智能监控与应急预警***具有以下有益效果：

（1）本发明通过三部以上的气体检测仪发送的自身位置数据和危险气体触发时间数据，确定危险气体泄漏点的位置，为事故的处理和人员的撤离提供了有效的参考。

（2）本发明通过三部以上的气体检测仪发送的自身位置数据和危险气体触发时间数据，确定危险气体泄漏点的位置，进一步可以控制阀门切断故障的管道或存储装置，同时启动备用输送管道或备用存储装置，将损害降到最小。

（3）本发明在气体检测仪的显示屏上实时显示危险气体管道或存储装置的泄漏点的位置，方便了人员的撤离。

（4）本发明采用气体检测仪多点跳转，多路径冗余，抗干扰能力强。

（5）本发明采用的无线WI-FI网络具有自组织、自愈合、自诊断功能。

（6）本发明网络化密集覆盖，全方位监控，减少监控盲区。

附图说明

图1：本发明危险气体智能监控与应急预警***的网络连接示意图；

图2：本发明危险气体智能监控与应急预警***的确定气体泄漏点的计算示意图；

图3：本发明危险气体智能监控与应急预警***中气体检测仪结构示意图。

附图标记说明：

1—气体检测仪；11—主控制器；12—键盘；13—显示屏；14—传感器；15—电池；16—Wi-Fi无线传输装置；2—中继器；3—无线基站；4—无线交换机；5—局域网络。

具体实施方式

下面结合图1至图3，对本发明做进一步说明：

如图1所示，无线检测仪1通过以下几种无线WI-FI链路方式进行组网：气体检测仪1直接与局域网络5连接；气体检测仪1通过无线交换机4与局域网络5连接；气体检测仪1通过中继器2与局域网络5连接；气体检测仪1依次通过中继器2和无线基站3与局域网络5连接；气体检测仪1依次通过中继器2、无线基站3以及无线交换机4与局域网络5连接。

具体来说：

A、检测仪可随机布设，网络动态调整。

无线检测仪自带电池，可以方便的放置在需要检测的地点，放置好检测仪之后可以根据实际情况选择组网方式：

1、小范围临时监测可以直接连接到具有WI-FI AP功能的笔记本上接收检测数据。

2、小范围多台监视器时可以通过一个无线路由器将数据传输到指配的数据服务器上，多台监视器同时监测。

3、大范围局域环境下如果WI-FI已经覆盖到这个监测点则可用直接接入无线网络。

4、大范围局域环境下如果WI-FI没有覆盖到监测点，可以用中继放大转接入无线网络。

5、大范围局域环境下如果WI-FI信号覆盖距离很远可以考虑通过基站提高覆盖范围。

6、大范围局域环境下如果WI-FI信号覆盖距离很远可以考虑以就近的有线接入点为源头，增加无线路由器，进行补网覆盖，从而连接到局域网。

选择好合适的方式，检测仪都可以方便的布设，快速的连接入网络，网络动态调整不需要人工干预。

B、检测仪多点跳转，多路径冗余，抗干扰能力强。

对于无线网络不可避免的会受到一些环境的干扰，如果上层链路断开，则连接于其上的设备无法通讯。如果做成复杂的树形链路结构，则不够轻快和简便。为此对向上层路由器的链路，除通常使用的之外进行存储、设定代替链路。通常仅在通常使用的链路进行数据交换。在检测出向通常使用的上层路由器的链路断路时，则用代替链路进行数据交换，以快速、可靠的进行网络连接、提高抗干扰能力。

C、无线WI-FI网络，具有自组织、自愈合、自诊断功能。

对于无线网络受到一些环境的干扰，上层链路断开的情况，如果还需要人为的切换才能恢复，则失去了其快速响应的优势。因此需要网络连接具有自组织能力，自动检测网络连接并获取最优链路；具有自诊断能力，能快速响应到网络强弱、好快和通断；自愈合能力，在连接中失去链路并诊断后自动快速切换到代替链路，保证通讯的实时性。

D、网络化密集覆盖，全方位监控，减少监控盲区。

由于检测仪工作环境的复杂性，极其容易造成无线网络信号的屏蔽，为减少监控盲区，需要多种类型的网络化密集覆盖。本设计允许检测仪和局域网直接相连；允许检测仪和中继相连；允许检测仪和交换机相连；允许检测仪和无线基站联系。以提高网络化密集覆盖，方便全方位的监控实时环境。

如图2所示，当最先检测到危险气体泄漏的三部气体检测仪1分别为气体检测仪A、气体检测仪B和气体检测仪C时，气体检测仪A与气体检测仪B之间的间距为a，气体检测仪A与气体检测仪C之间的间距为b，气体检测仪B与气体检测仪C之间的间距为c；危险气体管道或存储装置的泄漏点为M（x，y），其释放的危险气体最先触发气体检测仪C，设定MC的距离为l；释放的危险气体第二触发气体检测仪B，设定MB的距离为l+n，n=v*t1，v为危险气体平均流速（m/s），t1为首次与第二次触发之间的时间差；释放的危险气体第三触发气体检测仪A，设定MA的距离为l+m，m=v*t2，v为危险气体平均流速（m/s），t2为第二次与第三次触发之间的时间差；根据△ABC面积=△AMC面积+△AMB面积+△BMC面积，其中△ABC面积根据海伦公式计算得出，△AMC面积、△AMB面积和△BMC面积分别再使用海伦公式进行计算，并根据一元一次方程最终计算出l值；然后，根据△AMB三条已知边计算出△AMB的面积和公式△AMB面积=a*y*1/2,计算出y值；根据（l+m）²=x²+y²，计算出x值；最终，确定危险气体管道或存储装置的泄漏点M（x，y）的位置。通过三部以上的气体检测仪发送的自身位置数据和危险气体触发时间数据，确定危险气体泄漏点的位置，为事故的处理和人员的撤离提供了有效的参考。

如图3所示，气体检测仪1包括机壳，所述机壳内设有主控制器11,所述机壳正面上部左侧设有显示屏13，机壳正面上部右侧设有键盘12，所述机壳背面设有电池15，所述机壳上方设有Wi-Fi无线传输装置16，机壳下方设有传感器16;主控制器11分别与键盘12、显示屏13、传感器14、电池15以及Wi-Fi无线传输装置16连接；在存在危险气体泄漏时，在显示屏13上实时显示危险气体管道或存储装置的泄漏点M（x，y）的位置以供人员撤离。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种危险气体智能监控与应急预警***，在危险气体管道或存储装置周围放置多部气体检测仪（1），多部气体检测仪（1）通过无线WI-FI进行组网并与控制终端计算机连接，其特征在于：根据最先检测到危险气体泄漏的至少三部气体检测仪（1）发送的自身位置数据和危险气体触发时间数据，控制终端计算机确定危险气体泄漏点的位置；当最先检测到危险气体泄漏的三部气体检测仪（1）分别为气体检测仪A、气体检测仪B和气体检测仪C时，气体检测仪A与气体检测仪B之间的间距为a，气体检测仪A与气体检测仪C之间的间距为b，气体检测仪B与气体检测仪C之间的间距为c；危险气体管道或存储装置的泄漏点为M（x，y），其释放的危险气体最先触发气体检测仪C，设定MC的距离为l；释放的危险气体第二触发气体检测仪B，设定MB的距离为l+n，n=v*t1，v为危险气体平均流速，单位为m/s，t1为首次与第二次触发之间的时间差；释放的危险气体第三触发气体检测仪A，设定MA的距离为l+m，m=v*t2，v为危险气体平均流速，单位为m/s，t2为第二次与第三次触发之间的时间差；根据△ABC面积=△AMC面积+△AMB面积+△BMC面积，其中△ABC面积根据海伦公式计算得出，△AMC面积、△AMB面积和△BMC面积分别再使用海伦公式进行计算，并根据一元一次方程最终计算出l值；然后，根据△AMB三条已知边计算出△AMB的面积，以及△AMB面积=a*y*1/2,计算出y值；根据（l+m）²=x²+y²，计算出x值；最终，确定危险气体管道或存储装置的泄漏点M（x，y）的位置。

2.根据权利要求1所述危险气体智能监控与应急预警***，其特征在于：当检测到危险气体泄漏的气体检测仪（1）超出三部之后，每超出一部气体检测仪（1），重新计算危险气体管道或存储装置的泄漏点M（x，y）的位置并对之前的M（x，y）的位置进行修正。

3.根据权利要求1或2所述危险气体智能监控与应急预警***，其特征在于：控制终端计算机根据危险气体管道或存储装置的泄漏点的位置，确定出现故障的管道或存储装置，并控制阀门切断故障的管道或存储装置，同时启动备用输送管道或备用存储装置。

4.根据权利要求1或2所述危险气体智能监控与应急预警***，其特征在于：气体检测仪（1）包括机壳，所述机壳内设有主控制器（11）,所述机壳正面上部左侧设有显示屏（13），机壳正面上部右侧设有键盘（12），所述机壳背面设有电池（15），所述机壳上方设有Wi-Fi无线传输装置（16），所述机壳下方设有传感器（14）;主控制器（11）分别与键盘（12）、显示屏（13）、传感器（14）、电池（15）以及Wi-Fi无线传输装置（16）连接；在存在危险气体泄漏时，在显示屏（13）上实时显示危险气体管道或存储装置的泄漏点M（x，y）的位置以供人员撤离。

5.根据权利要求4所述危险气体智能监控与应急预警***，其特征在于：气体检测仪（1）通过以下几种无线WI-FI链路方式之一进行组网：气体检测仪（1）直接与局域网络（5）连接；气体检测仪（1）通过无线交换机（4）与局域网络（5）连接；气体检测仪（1）通过中继器（2）与局域网络（5）连接；气体检测仪（1）依次通过中继器（2）和无线基站（3）与局域网络（5）连接；气体检测仪（1）依次通过中继器（2）、无线基站（3）以及无线交换机（4）与局域网络（5）连接。

6.根据权利要求5所述危险气体智能监控与应急预警***，其特征在于：气体检测仪（1）根据实际情况选择以下组网方式之一：1、小范围临时监测直接连接到具有WI-FI AP功能的笔记本上接收检测数据；2、小范围多台监视器时通过一个无线路由器将数据传输到指配的数据服务器上，多台监视器同时监测；3、大范围局域环境下如果WI-FI已经覆盖到这个监测点则直接接入无线网络；4、大范围局域环境下如果WI-FI没有覆盖到监测点，用中继器放大转接入无线网络；5、大范围局域环境下如果WI-FI信号覆盖距离很远，通过无线基站提高覆盖范围；6、大范围局域环境下如果WI-FI信号覆盖距离很远，以就近的有线接入点为源头，增加无线路由器，进行补网覆盖，从而连接到局域网络。

7.根据权利要求6所述危险气体智能监控与应急预警***，其特征在于：在检测出一条链路断路时，则用其他代替链路进行数据交换，以提高抗干扰能力。

8.根据权利要求7所述危险气体智能监控与应急预警***，其特征在于：在连接中失去链路并诊断后自动快速切换到代替链路，保证通讯的实时性。