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原文传递一种实验室用气安全预警系统及方法

专利名称：	一种实验室用气安全预警系统及方法
摘要：	本发明公开了一种实验室用气安全预警系统及方法。该系统包括监控中心和设置在每个实验室的检测系统，检测系统包括控制装置和若干个气体检测装置，控制装置包括控制器、报警模块和无线通信模块，气体检测装置包括微处理器和采集装置，采集装置包括信号采集卡、第一气室和封闭的第二气室，第一气室内设有第一气体传感器阵列，第一气室上设有第一进气孔和出气孔，第二气室内设有第二气体传感器阵列，信号采集卡分别与第一气体传感器阵列、第二气体传感器阵列、微处理器电连接，控制器分别与微处理器、报警模块和无线通信模块电连接。本发明能够及时检测实验室泄漏的有毒有害气体，并发出报警，保障实验室中操作人员的人身安全。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江工商大学
发明人：	汤旭翔;余智;周熙乾;王莉;何蕾;闫涛;胡芬
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910259018.6
公开号：	CN110057973A
代理机构：	杭州杭诚专利事务所有限公司
代理人：	尉伟敏;占宇
分类号：	G01N33/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	310018 浙江省杭州市江干区下沙高教园区学正街18号浙江工商大学
主权项：	1.一种实验室用气安全预警系统，其特征在于，包括监控中心(1)和设置在每个实验室的检测系统，所述检测系统包括控制装置和设置在实验室内不同位置的若干个气体检测装置，所述控制装置包括控制器(2)、报警模块(3)和无线通信模块(4)，所述气体检测装置包括微处理器(5)和采集装置，所述采集装置包括信号采集卡(6)、第一气室(7)和封闭的第二气室(8)，所述第一气室(7)内设有第一气体传感器阵列(9)，所述第一气室(7)上设有第一进气孔和出气孔，所述第二气室(8)内设有第二气体传感器阵列(10)，所述第二气室(8)内充有温度为25℃、标准大气压的空气，所述信号采集卡(6)分别与第一气体传感器阵列(9)、第二气体传感器阵列(10)、微处理器(5)电连接，所述控制器(2)分别与微处理器(5)、报警模块(3)和无线通信模块(4)电连接，所述无线通信模块(4)通过无线网络与监控中心(1)无线连接。 2.根据权利要求1所述的一种实验室用气安全预警系统，其特征在于，所述第一气体传感器阵列(9)和第二气体传感器阵列(10)结构相同，包括传感器接口电路板(11)、传感器敏感膜(12)和多个气体传感器(13)，所述传感器敏感膜(12)盖在传感器接口电路板(11)上并与传感器接口电路板(11)形成空腔，所述气体传感器(13)设置在空腔内并与传感器接口电路板(11)连接，所述采集装置还包括用于检测传感器敏感膜(12)阻抗的阻抗谱检测仪(14)，所述阻抗谱检测仪(14)与微处理器(5)电连接。 3.根据权利要求2所述的一种实验室用气安全预警系统，其特征在于，所述多个气体传感器(13)包括MQ-135传感器、ME3-C7H8传感器、ME4-C6H6传感器、ME-C8H10传感器、ME2-CH2O传感器、MQK3传感器。 4.根据权利要求1所述的一种实验室用气安全预警系统，其特征在于，所述检测系统还包括用于检测实验室内是否有人的人体感应器(15)，所述人体感应器(15)与控制器(2)电连接。 5.根据权利要求1所述的一种实验室用气安全预警系统，其特征在于，所述控制器还与实验室的通风系统电连接。 6.根据权利要求1所述的一种实验室用气安全预警系统，其特征在于，所述采集装置还包括惰性气体气源(17)、第一气泵(18)和第二气泵(19)，所述第一气室(7)上还设有第二进气孔，所述第一气泵(18)的出气口与第一进气孔连接，所述惰性气体气源(17)与第二气泵(19)的进气口连接，所述第二气泵(19)的出气口与第二进气孔连接，所述微处理器(5)分别与第一气泵(18)和第二气泵(19)电连接。 7.一种实验室用气安全预警方法，用于权利要求1所述的一种实验室用气安全预警系统，其特征在于，包括以下步骤：检测系统通过气体检测装置检测所在实验室是否出现危险气体泄漏，当出现危险气体泄漏时，报警模块报警，并通过无线通信模块发送报警信息到监控中心；气体检测装置检测是否出现危险气体泄漏的方法如下： S1：采集第一气体传感器阵列的检测数据，第二气体传感器阵列的检测数据，将第一气体传感器阵列中的每个气体传感器的响应值与第二气体传感器阵列中的相同气体传感器的响应值进行处理，得到第一气体传感器阵列中的每个气体传感器对应的传感器响应动量比RAT；计算第一气体传感器阵列中某个气体传感器对应的传感器响应动量比RAT的公式如下：其中，RES11为第一气体传感器阵列的该气体传感器的响应值，RES01为第二气体传感器阵列的相同气体传感器的响应值，RAT＝0表示该气体传感器处于零状态， 0＜RAT≤0.25表示该气体传感器处于低不确定状态， 0.25＜RAT≤0.55表示该气体传感器处于确定状态， 0.55＜RAT≤0.8表示该气体传感器处于高不确定状态， 0.8＜RAT≤1表示该气体传感器处于异常状态； S2：统计处于低不确定状态和高不确定状态的气体传感器数量，如果处于低不确定状态和高不确定状态的气体传感器数量占第一气体传感器阵列中所有气体传感器数量的比例超过50％，则执行步骤S1重新检测，否则执行步骤S3； S3：统计处于异常状态的气体传感器数量，如果处于异常状态的气体传感器数量占第一气体传感器阵列中所有气体传感器数量的比例超过20％，则判断第一气体传感器阵列出现故障，否则执行步骤S4； S4：统计处于确定状态的气体传感器，处于确定状态的气体传感器所检测的气体类型就是实验室泄漏的气体类型。 8.根据权利要求7所述的一种实验室用气安全预警方法，其特征在于，气体检测装置检测是否出现危险气体泄漏的方法还包括以下步骤： S5：计算每个处于确定状态的气体传感器所检测到的泄漏气体浓度；计算某个处于确定状态的气体传感器所检测到的泄漏气体浓度的方法如下：将该处于确定状态的气体传感器检测的数据输入如下公式：其中，对于具有n分量的x的诱导函数如下：其中，V(x)为非线性对称势函数，φ(t)为诱导信号，其自相关函数为：α是周期性信号强度，f0是缺省频率，D是诱导信号强度，μn是变量xn的势能参考量，λ是初始相位，系统势能高度为由公式(1)、公式(2)推导出：在α＝D＝0的条件下，系统在处有两个稳态，在零噪声状态下，系统跃迁临界值约为在噪声的作用下，即使α小于系统跃迁临界值，质点仍可在两个稳态之间跃迁，跃迁的置信系数Tx为：根据公式(3)，以诱导信号强度D为横坐标，置信系数Tx为纵坐标建立直角坐标系，绘制置信系数曲线，确定置信系数曲线中的最大值，将置信系数曲线上位于最大值左右两侧的纵坐标数值为最大值90％的点作为辅助特征点，这两个辅助特征点的分别向X轴做垂线，将这两个垂线、两个辅助特征点连线及X轴包络的矩形面积作为特征值，并计算出该特征值，根据该特征值从预先设置的该气体传感器对应的特征值-气体浓度表中查找出对应的气体浓度，从而得到该气体传感器检测到的对应泄漏气体的气体浓度。
所属类别：	发明专利