【技術實現步驟摘要】
本技術屬于流體地球化學觀測，具體涉及用于地下流體溶解氣的在線觀測系統。
技術介紹
1、地下流體是地殼中最活躍的組分，其在深循環過程中賦存著大量的氣體，在向上運動并出露地表時，由于壓力降低，原來溶解于地下流體中的氣體就會在出水口以氣泡的方式逸出。這些氣體物理化學性質活躍，遷移速度快，較少受到地表大氣的混入干擾，攜帶有地震孕育與發生過程的重要前兆信息，因此地下流體中溶解氣體監測成為現今地震前兆觀測的主要內容。
2、目前大多數的地下流體信息觀測手段比較單一，即在一個觀測井中，首先采用真空采樣瓶通過排水集氣法進行人工脫氣，再依靠一臺分析儀器獲得單一的測量信息，采集信息有限，整個測量過程中，存在人為因素影響，可能對地震前兆預報造成影響，操作繁瑣、費時，不適用于在線連續監測。同時，大多數觀測井為地熱溫泉井，其脫出的氣體可能從地下深部直接上涌，往往伴隨高溫水汽，流量較大，直接進入分析儀器不僅對測量結果的準確性造成影響，甚至對儀器內部產生不可逆的損害。
3、例如，申請號為cn200710047305.8的中國專利文獻描述的自動地下流體綜合信息監測系統，由地下流體采集系統、組合電極測量系統、自動脫氣及干燥系統、傳感器系統、自動氣相色譜分析系統和智能測控及計算機系統組成，地下流體采集系統分別與組合電極測量系統連接以及自動脫氣及干燥系統連接，自動脫氣及干燥系統通過輸氣管分流后分別與傳感器系統以及自動氣相色譜分析系統連接，組合電極測量系統與傳感器系統通過can總線方式與智能測控及計算機系統連接。雖然能一次自動取樣得到自動氣相色譜
4、因此，設計一種能夠實現對地下流體多個信息(溫度、氣壓、水位、氣汞、氣氡、氦氣、氫氣等)的綜合連續在線觀測，且無需人工操作，提高觀測的準確性、智能化和規范化，實現系統的遠程監控及操作的用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，就顯得十分重要。
技術實現思路
1、本技術是為了克服現有技術中，現有的地下流體信息觀測手段，存在采集信息有限，不適用于在線連續監測以及測量結果準確性容易受干擾的問題，提供了一種能夠實現對地下流體多個信息(溫度、氣壓、水位、氣汞、氣氡、氦氣、氫氣等)的綜合連續在線觀測，且無需人工操作，提高觀測的準確性、智能化和規范化，實現系統的遠程監控及操作的用于地下流體溶解氣的在線觀測系統。
2、為了達到上述技術目的，本技術采用以下技術方案：
3、用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，包括：集氣罩、氣液分離管、氣體處理裝置、真空泵、集氣袋、電磁閥組、單向閥、過濾器、氣體傳感器組和主控電路；所述電磁閥組包括二通電磁閥和三通電磁閥；所述過濾器、二通電磁閥、集氣罩、氣液分離管、氣體處理裝置、真空泵、集氣袋、三通電磁閥和單向閥通過管路依次連接，構成氣體清洗回路；所述集氣罩、氣液分離管、氣體處理裝置、真空泵、集氣袋、三通電磁閥和氣體傳感器組通過管路依次連接，構成氣體測量回路；所述主控電路與氣體傳感器組電連接。
4、作為優選，所述集氣罩呈圓錐漏斗狀，且采用不銹鋼制成；所述集氣罩的罩口朝下扣于液面上；所述集氣罩的內腔與液面形成圓錐狀空腔；所述集氣罩的內壁上設有u形導流帶，所述u形導流帶始于腔室頂端，螺旋環繞集氣罩內壁至集氣罩底部；所述集氣罩頂點處設有出氣口，所述出氣口處設有溫度氣壓傳感器；所述出氣口旁邊還設有進氣口；所述集氣罩的內腔底面設有水位傳感器；所述溫度氣壓傳感器和水位傳感器均與主控電路電連接。
5、作為優選，所述氣液分離管為聚四氟乙烯硬管；所述氣液分離管的進氣端與集氣罩的出氣口通過螺紋直接相連；所述氣液分離管的出氣端與氣體處理裝置的進氣口相連；所述氣液分離管內部水平放置若干個聚四氟乙烯材質的氣液分離網；每個氣液分離網上均設有若干個圓孔，且位于同一個氣液分離網上的圓孔的孔徑大小各不相同；所述氣液分離網的底面設有若干個圓錐形的尖刺，所述尖刺均豎直向下。
6、作為優選，所述氣體處理裝置包括螺旋形玻璃冷凝管和制冷裝置；所述螺旋形玻璃冷凝管整段置于制冷裝置外殼中；所述制冷裝置采用半導體制冷器；所述氣體處理模塊的信號端接口與主控電路電連接；所述主控電路根據溫度氣壓傳感器的反饋結果智能控制氣體處理裝置的制冷功率。
7、作為優選，所述集氣袋為聚乙烯集氣袋，所述集氣袋的容積根據觀測井的水樣中溶解氣氣量大小和觀測要求進行選配；所述集氣袋設有進氣口和排氣口，所述進氣口與真空泵的出氣口相連；所述排氣口通過溫度氣壓傳感器與三通電磁閥相連，當排氣口出來的氣體溫度超過設定的溫度閾值時，主控電路通過三通電磁閥使氣體直接排到外界大氣中；當集氣袋內的氣壓超過設定的氣壓閾值時，主控電路通過三通電磁閥使集氣袋中的氣體直接排到外界大氣中；只有當溫度和氣壓均在設定的安全范圍內，主控電路通過三通電磁閥使集氣袋中的氣體進入氣體傳感器組進行分析檢測。
8、作為優選，連接的管路均采用聚四氟乙烯管和聚四氟乙烯接頭。
9、作為優選，所述氣體傳感器組可以包括氫氣傳感器、二氧化碳傳感器、汞傳感器、氡傳感器、甲烷傳感器等，或者是以測量氣體濃度為核心的氣體分析儀。
10、作為優選，所述主控電路包括中央控制單元、信號采集處理單元、驅動單元、顯示記錄單元和無線通訊單元；所述水位傳感器、溫度氣壓傳感器和氣體傳感器組的信號輸出端均與信號采集處理單元的信號輸入端相連；所述信號采集處理單元的信號輸出端與中央控制單元的信號輸入端相連；所述驅動單元的輸出端分別與二通電磁閥、三通電磁閥、真空泵和氣體處理裝置的控制端相連；所述驅動單元的輸入端與中央控制單元的信號輸出端相連，所述中央控制單元根據信號采集處理單元反饋的信息，通過驅動單元對氣路走向和氣體制冷效果進行全程控制；所述顯示記錄單元的輸入端與中央控制單元的信號輸出端相連，所述顯示記錄單元用于通過顯示屏對檢測信息進行顯示，并記錄檢測結果；所述無線通訊單元用于將獲得的檢測結果通過無線網絡傳輸至遠程工作站，實現對觀測系統的遠程監控以及操作。
11、本技術與現有技術相比，有益效果是：(1)本技術能夠實現對地下流體多個信息(溫度、氣壓、水位、氣汞、氣氡、氦氣、氫氣等)的綜合連續在線觀測，且全程自動化，提高觀測的準確性、智能化和規范化，集氣罩和氣液分離管的獨特設計顯著提高氣水分離效果；(2)本技術中的氣路自清潔功能保證了樣氣的時效性，使觀測結果客觀反映地下流體中氣體的微動態，氣體智能處理和溫度補償功能提高儀器的適應性，無線信號傳輸功能可實現對觀測系統的遠程監控及操作。
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1.用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，其特征在于，包括：集氣罩、氣液分離管、氣體處理裝置、真空泵、集氣袋、電磁閥組、單向閥、過濾器、氣體傳感器組和主控電路；所述電磁閥組包括二通電磁閥和三通電磁閥；所述過濾器、二通電磁閥、集氣罩、氣液分離管、氣體處理裝置、真空泵、集氣袋、三通電磁閥和單向閥通過管路依次連接，構成氣體清洗回路；所述集氣罩、氣液分離管、氣體處理裝置、真空泵、集氣袋、三通電磁閥和氣體傳感器組通過管路依次連接，構成氣體測量回路；所述主控電路與氣體傳感器組電連接。
2.根據權利要求1所述的用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，其特征在于，所述集氣罩呈圓錐漏斗狀，且采用不銹鋼制成；所述集氣罩的罩口朝下扣于液面上；所述集氣罩的內腔與液面形成圓錐狀空腔；所述集氣罩的內壁上設有U形導流帶，所述U形導流帶始于腔室頂端，螺旋環繞集氣罩內壁至集氣罩底部；所述集氣罩頂點處設有出氣口，所述出氣口處設有溫度氣壓傳感器；所述出氣口旁邊還設有進氣口；所述集氣罩的內腔底面設有水位傳感器；所述溫度氣壓傳感器和水位傳感器均與主控電路電連接。
3.根據權利要求2所述的用于地下流體溶解氣的
4.根據權利要求1所述的用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，其特征在于，所述氣體處理裝置包括螺旋形玻璃冷凝管和制冷裝置；所述螺旋形玻璃冷凝管整段置于制冷裝置外殼中；所述制冷裝置采用半導體制冷器；所述半導體制冷器包括氣體處理模塊，所述氣體處理模塊的信號端接口與主控電路電連接；所述主控電路根據溫度氣壓傳感器的反饋結果智能控制氣體處理裝置的制冷功率。
5.根據權利要求1所述的用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，其特征在于，所述集氣袋為聚乙烯集氣袋，所述集氣袋的容積根據觀測井的水樣中溶解氣氣量大小和觀測要求進行選配；所述集氣袋設有進氣口和排氣口，所述進氣口與真空泵的出氣口相連；所述排氣口通過溫度氣壓傳感器與三通電磁閥相連，當排氣口出來的氣體溫度超過設定的溫度閾值時，主控電路通過三通電磁閥使氣體直接排到外界大氣中；當集氣袋內的氣壓超過設定的氣壓閾值時，主控電路通過三通電磁閥使集氣袋中的氣體直接排到外界大氣中；只有當溫度和氣壓均在設定的安全范圍內，主控電路通過三通電磁閥使集氣袋中的氣體進入氣體傳感器組進行分析檢測。
6.根據權利要求1所述的用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，其特征在于，連接的管路均采用聚四氟乙烯管和聚四氟乙烯接頭。
7.根據權利要求2所述的用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，其特征在于，所述主控電路包括中央控制單元、信號采集處理單元、驅動單元、顯示記錄單元和無線通訊單元；所述水位傳感器、溫度氣壓傳感器和氣體傳感器組的信號輸出端均與信號采集處理單元的信號輸入端相連；所述信號采集處理單元的信號輸出端與中央控制單元的信號輸入端相連；所述驅動單元的輸出端分別與二通電磁閥、三通電磁閥、真空泵和氣體處理裝置的控制端相連；所述驅動單元的輸入端與中央控制單元的信號輸出端相連，所述中央控制單元根據信號采集處理單元反饋的信息，通過驅動單元對氣路走向和氣體制冷效果進行全程控制；所述顯示記錄單元的輸入端與中央控制單元的信號輸出端相連，所述顯示記錄單元用于通過顯示屏對檢測信息進行顯示，并記錄檢測結果；所述無線通訊單元用于將獲得的檢測結果通過無線網絡傳輸至遠程工作站，實現對觀測系統的遠程監控以及操作。
...【技術特征摘要】
1.用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，其特征在于，包括：集氣罩、氣液分離管、氣體處理裝置、真空泵、集氣袋、電磁閥組、單向閥、過濾器、氣體傳感器組和主控電路；所述電磁閥組包括二通電磁閥和三通電磁閥；所述過濾器、二通電磁閥、集氣罩、氣液分離管、氣體處理裝置、真空泵、集氣袋、三通電磁閥和單向閥通過管路依次連接，構成氣體清洗回路；所述集氣罩、氣液分離管、氣體處理裝置、真空泵、集氣袋、三通電磁閥和氣體傳感器組通過管路依次連接，構成氣體測量回路；所述主控電路與氣體傳感器組電連接。
2.根據權利要求1所述的用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，其特征在于，所述集氣罩呈圓錐漏斗狀，且采用不銹鋼制成；所述集氣罩的罩口朝下扣于液面上；所述集氣罩的內腔與液面形成圓錐狀空腔；所述集氣罩的內壁上設有u形導流帶，所述u形導流帶始于腔室頂端，螺旋環繞集氣罩內壁至集氣罩底部；所述集氣罩頂點處設有出氣口，所述出氣口處設有溫度氣壓傳感器；所述出氣口旁邊還設有進氣口；所述集氣罩的內腔底面設有水位傳感器；所述溫度氣壓傳感器和水位傳感器均與主控電路電連接。
3.根據權利要求2所述的用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，其特征在于，所述氣液分離管為聚四氟乙烯硬管；所述氣液分離管的進氣端與集氣罩的出氣口通過螺紋直接相連；所述氣液分離管的出氣端與氣體處理裝置的進氣口相連；所述氣液分離管內部水平放置若干個聚四氟乙烯材質的氣液分離網；每個氣液分離網上均設有若干個圓孔，且位于同一個氣液分離網上的圓孔的孔徑大小各不相同；所述氣液分離網的底面設有若干個圓錐形的尖刺，所述尖刺均豎直向下。
4.根據權利要求1所述的用于地下流體溶解氣的在線觀測系統，其特征在于，所述氣體處理裝置包括螺旋形玻璃冷凝管和制冷裝置；所述螺旋形玻璃冷凝管整段置于制冷裝置外殼中；所述制冷裝置采用半導體制冷器；所述半導體制冷器包括氣體處理模塊，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王子思，劉佳琪，薛阿喜，
申請(專利權)人：杭州超鉅科技有限公司，
類型：新型
國別省市：
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