【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于氣體地球化學(xué)分析，具體涉及一種基于北斗定位的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、地球化學(xué)是研究地球的化學(xué)組成、化學(xué)作用和化學(xué)演化的科學(xué)。國(guó)內(nèi)外研究表明，自然災(zāi)害尤其是因地殼運(yùn)動(dòng)發(fā)生的火山噴發(fā)、地震、泥石流、滑坡和海嘯在孕育、發(fā)展、發(fā)生過(guò)程中，地球化學(xué)中的氣體組分、水、土壤、巖石中的化學(xué)組分都會(huì)發(fā)生微小的變化。
2、目前，現(xiàn)有地球化學(xué)觀測(cè)網(wǎng)采用定期流動(dòng)觀測(cè)方法，即在固定的采樣點(diǎn)捕取氣體或者水樣，送入實(shí)驗(yàn)室利用氣相色譜儀、離子色譜儀分析氣體或水樣中的化學(xué)成分，這種方法因使用的是實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，分析精度較高，但存在響應(yīng)慢、取樣過(guò)程中容易引入誤差、分析數(shù)據(jù)量少導(dǎo)致錯(cuò)失地球化學(xué)中的細(xì)微變化的問(wèn)題。隨著地球化學(xué)觀測(cè)網(wǎng)的深入建設(shè)，對(duì)可以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的需求越來(lái)越高，為實(shí)現(xiàn)多地點(diǎn)多測(cè)量項(xiàng)目形成的科學(xué)地球化學(xué)觀測(cè)網(wǎng)，亟需一種具備定位、連續(xù)觀測(cè)、實(shí)時(shí)分析、自動(dòng)化的地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)和不足，本專(zhuān)利技術(shù)的目的之一是至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題之一或多個(gè)，換言之，本專(zhuān)利技術(shù)的目的之一是提供滿足前述需求之一或多個(gè)的一種基于北斗定位的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，原位實(shí)時(shí)在線分析樣品中的氣體化學(xué)成分，不僅具有自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，還具有定位、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳以及遠(yuǎn)程控制的功能，主要用于檢測(cè)氣體中氫氣、氦氣、甲烷以及二氧化碳的濃度，同時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度、氣壓以及樣品溫度，實(shí)現(xiàn)多測(cè)項(xiàng)同步在線觀測(cè)。
2、為了達(dá)到上述專(zhuān)利技術(shù)目的，
3、一種基于北斗定位的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括微量進(jìn)樣控制模塊、傳感檢測(cè)模塊、信號(hào)處理模塊、arm控制模塊和北斗定位通訊模塊；微量進(jìn)樣控制模塊與傳感檢測(cè)模塊氣路連接，傳感檢測(cè)模塊輸出信號(hào)至信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊輸出測(cè)量結(jié)果至arm控制模塊，arm控制模塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并經(jīng)北斗定位通訊模塊傳輸至云平臺(tái)；
4、所述微量進(jìn)樣控制模塊包括采樣泵、恒流泵、除塵氣化管、預(yù)處理定量管、恒溫微分離柱和兩個(gè)電磁閥，樣品進(jìn)氣口依次連接除塵氣化管、第一電磁閥的公共口，第一電磁閥的第一出氣口依次連接采樣泵、出氣口，第一電磁閥的第二出氣口連接預(yù)處理定量管，預(yù)處理定量管連接第二電磁閥的公共口，第二電磁閥的第一出氣口依次連接恒流泵、恒溫微分離柱，恒溫微分離柱的出氣口連接傳感檢測(cè)模塊，第二電磁閥的第二出氣口連接空氣以作為空氣進(jìn)氣口；
5、其中，預(yù)處理定量管用于對(duì)氣體除濕，并準(zhǔn)確量取氣體體積。
6、作為優(yōu)選方案，所述微量進(jìn)樣控制模塊具有三條氣路，分別為：
7、預(yù)采樣氣路：樣品進(jìn)氣口、除塵氣化管、第一電磁閥、采樣泵和出氣口依次連接；
8、氣體檢測(cè)氣路：樣品進(jìn)氣口、除塵氣化管、第一電磁閥、預(yù)處理定量管、第二電磁閥、恒流泵、恒溫微分離柱、傳感檢測(cè)模塊依次連接；
9、凈化氣路：空氣進(jìn)氣口、第二電磁閥、預(yù)處理定量管、第一電磁閥、采樣泵和出氣口依次連接。
10、作為優(yōu)選方案，所述除塵氣化管的進(jìn)氣口一端內(nèi)置過(guò)濾膜，外部包裹加熱絲。
11、作為優(yōu)選方案，所述預(yù)處理定量管內(nèi)設(shè)有除濕介質(zhì)，預(yù)處理定量管采用固定體積量取定量的氣體；
12、其中，預(yù)處理定量管之外設(shè)有加熱絲，加熱絲之外包裹恒溫棉，恒溫棉內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。
13、作為優(yōu)選方案，所述除濕介質(zhì)為變色硅膠，固定體積為1～5ml。
14、作為優(yōu)選方案，所述恒溫微分離柱的長(zhǎng)度不少于3米，內(nèi)徑為0.5～3mm；
15、其中，恒溫微分離柱內(nèi)的填充介質(zhì)為木質(zhì)多孔碳基材料，孔徑分布在3～10μm。
16、作為優(yōu)選方案，所述傳感檢測(cè)模塊包括氣體檢測(cè)傳感器、環(huán)境溫度、氣壓以及樣品溫度傳感器，其中，氣體檢測(cè)傳感器包括串聯(lián)的至少兩種類(lèi)型的傳感器陣列，其中一種傳感器為氣敏薄膜傳感器，另一種是熱導(dǎo)傳感器或紅外非分散傳感器；
17、氣體測(cè)量時(shí)先經(jīng)過(guò)熱導(dǎo)傳感器或紅外非分散傳感器，然后經(jīng)過(guò)氣敏薄膜傳感器。
18、作為優(yōu)選方案，所述arm控制模塊為arm單片機(jī)，內(nèi)嵌有定時(shí)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡；
19、arm控制模塊與北斗定位通訊模塊通過(guò)i2c總線通訊。
20、作為優(yōu)選方案，自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括電源控制模塊，用于供電。
21、作為優(yōu)選方案，自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)過(guò)程包括：
22、(1)arm控制模塊定時(shí)啟動(dòng)測(cè)量，第一電磁閥連接采樣泵，樣品經(jīng)預(yù)采樣氣路進(jìn)行預(yù)采樣，抽取氣體管路中的死體積氣體，采集到新鮮的樣品；
23、(2)第一電磁閥連接預(yù)處理定量管，采樣泵停止工作，恒流泵工作，樣品經(jīng)過(guò)除塵、氣化、除濕，進(jìn)入恒溫氣體微分離柱時(shí)序分離后，輸出至傳感檢測(cè)模塊進(jìn)行檢測(cè)；
24、(3)信號(hào)處理模塊接收傳感檢測(cè)模塊輸出的信號(hào)，輸出至arm控制模塊，arm控制模塊將測(cè)量結(jié)果本地保存后通過(guò)北斗定位通訊模塊傳輸至云平臺(tái)；
25、(4)arm控制模塊對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行閾值判斷，低于閾值，等待下一次定時(shí)啟動(dòng)，高于閾值，進(jìn)入加頻定時(shí)啟動(dòng)測(cè)量工作；
26、(5)測(cè)量間歇，arm控制模塊啟動(dòng)采樣泵、預(yù)處理定量管的加熱，第二電磁閥連接空氣，第一電磁閥連接預(yù)處理定量管和采樣泵，凈化氣路工作，預(yù)處理定量管的除濕介質(zhì)受熱釋放水氣，自動(dòng)恢復(fù)除濕。
27、本專(zhuān)利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：
28、本專(zhuān)利技術(shù)采用氣體微量在線采集技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)采集氣體經(jīng)過(guò)除塵、氣化、除濕、時(shí)序分離，通過(guò)陣列傳感器實(shí)現(xiàn)地球化學(xué)多種氣體同步在線觀測(cè)，陣列傳感器氣體檢出限低，響應(yīng)靈敏，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，取代實(shí)驗(yàn)室送樣檢測(cè)，達(dá)到地球化學(xué)局域網(wǎng)監(jiān)測(cè)的時(shí)效性、系統(tǒng)性和自動(dòng)化，還通過(guò)北斗定位獲取監(jiān)測(cè)儀的坐標(biāo)信息，實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)多種氣體濃度和地理信息的大數(shù)據(jù)云平臺(tái)監(jiān)測(cè)和管理，基于北斗全球短報(bào)文通信模式，在自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)公用網(wǎng)絡(luò)中斷狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)地球化學(xué)氣體分析的無(wú)間斷監(jiān)測(cè)。
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1.一種基于北斗定位的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括微量進(jìn)樣控制模塊、傳感檢測(cè)模塊、信號(hào)處理模塊、ARM控制模塊和北斗定位通訊模塊；微量進(jìn)樣控制模塊與傳感檢測(cè)模塊氣路連接，傳感檢測(cè)模塊輸出信號(hào)至信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊輸出測(cè)量結(jié)果至ARM控制模塊，ARM控制模塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并經(jīng)北斗定位通訊模塊傳輸至云平臺(tái)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述微量進(jìn)樣控制模塊具有三條氣路，分別為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述除塵氣化管的進(jìn)氣口一端內(nèi)置過(guò)濾膜，外部包裹加熱絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理定量管內(nèi)設(shè)有除濕介質(zhì)，預(yù)處理定量管采用固定體積量取定量的氣體；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述除濕介質(zhì)為變色硅膠，固定體積為1～5mL。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述恒溫微分離柱的長(zhǎng)度不少于3米，內(nèi)徑為0.5～3mm；<...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于北斗定位的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括微量進(jìn)樣控制模塊、傳感檢測(cè)模塊、信號(hào)處理模塊、arm控制模塊和北斗定位通訊模塊；微量進(jìn)樣控制模塊與傳感檢測(cè)模塊氣路連接，傳感檢測(cè)模塊輸出信號(hào)至信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊輸出測(cè)量結(jié)果至arm控制模塊，arm控制模塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并經(jīng)北斗定位通訊模塊傳輸至云平臺(tái)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述微量進(jìn)樣控制模塊具有三條氣路，分別為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述除塵氣化管的進(jìn)氣口一端內(nèi)置過(guò)濾膜，外部包裹加熱絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理定量管內(nèi)設(shè)有除濕介質(zhì)，預(yù)處理定量管采用固定體積量取定量的氣體；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自然災(zāi)害地球化學(xué)氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述除濕介...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王子思，高小其，陳華官，蔣雨涵，周超，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：杭州超鉅科技有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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