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原文传递一种气固两相混合可燃物动态智能监测系统及其方法

专利名称：	一种气固两相混合可燃物动态智能监测系统及其方法
摘要：	本发明公开了一种气固两相混合可燃物动态智能监测系统及其方法，解决了气固两相混合可燃物质爆炸危险参数动态监测和预警问题。以气固两相混合可燃物浓度监测设备为技术基础，通过对气固混合可燃物浓度及环境参数的监测、数据转换、数据传输、数据计算，得到相应数据。通过对监测得到的温度参数的判断，确定动态阈值计算方法，实时计算对应阈值，智能判断预警系统动作条件。本发明解决了预警系统的误报和失效，准确对危险情况发出警报，为生产、运输、储存安全提供保障。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京环境特性研究所
发明人：	孙凯;韩志忠
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910251214.9
公开号：	CN109975508A
代理机构：	北京格允知识产权代理有限公司
代理人：	周娇娇
分类号：	G01N33/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	100854 北京市海淀区永定路50号
主权项：	1.一种气固两相混合可燃物动态智能监测系统，其特征在于：所述系统包括：监测模块、数据转换模块、数据处理模块、供电模块和声光报警模块；所述监测模块实时采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数，通过所述数据转换模块进行模数转换后传输到所述数据处理模块进行计算，数据结果与设定值比较，从而判定所述声光报警模块是否报警；所述供电模块为所述监测模块、所述数据转换模块、所述数据处理模块和所述声光报警模块供电。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述监测模块包括混合可燃气体浓度监测模块、固体粉尘浓度监测模块和环境参数监测模块；所述混合可燃气体浓度监测模块，用于实时采集可燃气体浓度值，并计算得到混合可燃气体浓度值；所述混合可燃气体浓度监测模块个数与混合可燃气体种数匹配；所述固体粉尘浓度监测模块，用于将实时采集的固体粉尘浓度输出；所述环境参数监测模块，用于监测温度并输出，温度监测范围-30℃～70℃。 3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述数据转换模块用于将所述监测模块输出的数据进行模数转换，得到数字量Nt，数字量范围为819-4095，数值大小与模拟量呈线性对应关系；所述数据转换模块与计算机通讯协议采用标准MODBUS协议。 4.一种气固两相混合可燃物动态智能监测方法，其特征在于：包括如权利要求1-3任一项所述的系统，进行监测方法包括如下步骤： (1)监测模块实时采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数； (2)数据转换模块将所述采集混合可燃气体浓度、固体粉尘浓度和环境参数的模拟信号转换为数字量Nt； (3)数据处理模块进行计算，得到气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值、混合可燃气体浓度值百分比和固体粉尘浓度值； (4)所述数据处理模块分别将所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值、混合可燃气体浓度值百分比、固体粉尘浓度值与设定值比较，超出设定值时，对声光报警模块发出信号进行报警。 5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于：步骤(3)计算混合可燃气体浓度值百分比，包括依次计算出n种可燃气体的浓度百分比，包括：计算第i种可燃气体浓度值：式中，fi为第i种可燃气体浓度值，i∈[1,n]；Nti为采集到的第i种气体的浓度值；Li为第i种气体的爆炸下限，单位为％VOL；计算第i种可燃气体浓度值百分比：式中，mi为第i种可燃气体浓度值百分比。 6.根据权利要求5所述的监测方法，其特征在于：计算所述固体粉尘浓度值，包括：式中，Ntk为固体粉尘浓度监测模块第k个通道采集得到的数字量；Ls为固体粉尘爆炸极限。 7.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于：计算所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值的步骤包括：计算所述n种可燃气体的标定参数：式中，aif为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定参数；为第i种可燃气体对混合可燃气体浓度监测模块j的标定数值；为可燃气体i对混合可燃气体浓度监测模块i的标定数值；计算气固两相混合可燃物浓度： 0≦z<1 式中，z为气固两相混合可燃物浓度值，单位为％VOL；n为可燃气体种数；计算第i种可燃气体组分比例： 0≦pi<1 式中，pi为第i种可燃气体组分比例；计算第i种可燃气体浓度： ri＝pi·z·ρi 式中，ri为第i种可燃气体浓度；ρi为第i种可燃气体的密度；计算气固两相混合物浓度：式中，q为气固两相混合物浓度；计算第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比和固体粉尘占混合可燃物的百分比： 0≦ui<1 式中，ui为第i种可燃气体的浓度占混合可燃物的百分比；un+1为固体粉尘占混合可燃物的百分比；计算可燃气体动态阈值：式中，y为气固两相混合可燃物的动态阈值；Lgi为第i种可燃气体的爆炸下限；Ls为固体粉尘爆炸下限；计算气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值： 0≦w<1 式中，w为气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值。 8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于：所述环境参数包括温度；所述数据处理模块计算温度值的公式为：式中，t为温度值；Nt为环境参数监测模块实时采集的温度值数字量。 9.根据权利要求8所述的监测方法，其特征在于：根据不同温度，计算不同温度下的动态阈值，为：式中，y为气固两相混合可燃物的动态阈值。 10.根据权利要求9所述的监测方法，其特征在于：所述声光报警模块包括USB继电器和蜂鸣器；步骤(4)所述超出设定值时，对声光报警模块发出信号进行报警，包括：当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s和第i种可燃气体浓度值百分比mi均不超过25％时，所述USB继电器闭合；当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s、第i种可燃气体浓度值百分比mi任意一个百分比数大于25％，同时所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s和第i种可燃气体浓度值百分比mi均小于50％时，所述USB继电器打开；当所述气固两相混合可燃物浓度与爆炸极限的比值w、固体粉尘浓度值s、第i种可燃气体浓度值百分比mi任意一个百分比数大于50％时，所述USB继电器打开，所述蜂鸣器报警。
所属类别：	发明专利