有毒无机气体现场快速检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种有毒无机气体现场快速检测系统，包括微型空气泵连接反应检测模块，采集待测气体，并通过固定流速泵入反应检测模块，与反应检测模块中比色阵列传感器膜上的指示剂反应；处理器连接比色阵列传感器成像装置，控制比色阵列传感器成像装置对检测模块中的比色阵列传感器上带颜色的检测点进行取像；调速器连接处理器，接收处理器发送的控制信号，另一端连接微型空气泵，控制微型空气泵的流速。本实用新型专利技术检测仪体积小，不容易受外界因素的干扰，可同时检测多种有毒无机气体，能够充分满足多种有毒无机气体现场快速检测预警；可以得到待测有毒气体的定性信息，并通过对颜色的数字化处理，进行半定量检测；成本低廉，功耗低，可便携。

【技术实现步骤摘要】
有毒无机气体现场快速检测系统
本技术涉及气体检测
，具体地说是一种有毒无机气体现场快速检测系统。
技术介绍
随着经济的发展，现代工业的进步，化学化工等领域得以迅速发展，为国民经济的提升做出了巨大贡献。然而，很多化学化工产品在合成过程中，需要用到有毒的无机气体，如氯气、氟气、硫化氢、氟化氢、二氧化硫等；同时，一些气体还常被用作生产过程中的冷凝剂，如液氨；在我们的科研工作中，也或多或少的会接触和用到有毒无机气体。这些有毒无机气体在储存、运输和使用过程中有可能发生意外泄漏，不仅会污染环境、影响生态平衡，更有甚者会导致爆炸、火灾、中毒等灾害性事故。很显然，对这些有毒无机气体泄漏进行早期检测和及时预警是十分必要的，定时定期对所处钢瓶和管线进行排查，将事故防患于未然，是重中之重。与此同时，我们也应注意到，在抢救事故和疏散群众的过程中，及时知道所处位置的有毒气体浓度，以便迅速划定安全区域，同样不容忽视。由于所涉及到的有毒无机气体种类繁多，在未确定为何种有毒无机气体时，检测人员往往需要携带多种气体传感器进入现场，依次检测，费时费力，并且可能会因此而浪费宝贵的抢救时间；同时，由于所涉及的气体为无机气体，常规的小型气相色谱难以较好地进行分离检测，而一般的气体传感器往往选择性差，且对大多数有毒无机气体几乎没有响应，较难进行全方位的排查。因此，亟需开发一款集成一体化的检测设备，用于储存、运输和使用过程中此类有毒无机气体的现场快速预警与检测，并且在救灾中用于安全区域的及时划定。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种有毒无机气体现场快速检测系统，充分满足多种有毒无机气体现场快速检测预警。本技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种有毒无机气体现场快速检测系统，包括微型空气泵连接反应检测模块，采集待测气体，并通过固定流速泵入反应检测模块，与反应检测模块中比色阵列传感器膜上的指示剂反应；处理器连接比色阵列传感器成像装置，控制比色阵列传感器成像装置对检测模块中的比色阵列传感器上带颜色的检测点进行取像；调速器连接处理器，接收处理器发送的控制信号，另一端连接微型空气泵，控制微型空气泵的流速。所述反应检测模块为内置有固载指示剂的基质，且四周密闭仅留有进气口和出气口的密闭腔室。所述比色阵列传感器成像装置包括：微型CMOS摄像头1固定在顶板2上，镜头筒3通过螺钉与顶板2相连接，微距镜头4、广角镜头5装于镜头筒3中，螺杆6通过螺杆卡套8固定在壳体9上，两个导向杆7分别固定在壳体9两侧，白色LED补光板12装于底板13内，中间板11、底板13与壳体9通过螺钉连成一体，镜头筒3与顶板2通过螺杆6置于壳体9内。所述白色LED补光板12由数个LED灯珠或LED面光源组成。所述比色阵列传感器包括反应试剂盒、比色阵列传感器膜，比色阵列传感器膜上固载有可与待测分析物发生反应的指示剂。锂电池通过电压转化模块连接系统，为系统供电。触摸屏连接处理器，用于显示待测气体的浓度值。所述微型空气泵的流量为0mL/min～1000mL/min。本技术具有以下有益效果及优点：1.本技术检测仪体积小，不容易受外界因素的干扰，可同时检测多种有毒无机气体，能够充分满足多种有毒无机气体现场快速检测预警；2.本技术检测仪可以得到待测有毒气体的定性信息，并通过对颜色的数字化处理，进行半定量检测；3.本技术反应检测模块引入了可抛型比色阵列传感的概念，摒弃传统理念，将强化学作用力引入到反应模块的设计中，提升检测仪的检测灵敏度；4.本技术成本低廉，功耗低，可便携；5.本技术的反应检测模块中的传感器膜能稳定保存半年以上，对抗湿度和温度变化干扰的能力强。附图说明图1是本技术的系统结构图；图2是本技术的处理器控制框图；图3是本技术的比色阵列传感器成像装置结构图；图4是本技术的比色阵列传感器成像装置与扫描仪成像对比图；图5是本技术的利用比色阵列传感器成像装置对通入100ppmSO2气体的溴甲酚绿比色传感器每隔一分钟进行一次取像，并用Photoshop软件对图像的RGB值进行提取的结果图；图6是本技术的系统对浓度为300ppm的NH3检测中传感器的颜色变化图；图7是本技术的系统浓度为100ppm的SO2检测中传感器的颜色变化图；图8是本技术的系统对浓度为1-10ppm的Cl2检测中传感器的颜色变化图和颜色变化的RGB差值图；图9是本技术的系统通过对浓度为100ppm的SO2气体的检测，考察用于检测SO2气体的传感器的可重复利用性的颜色变化的RGB差值图；图10是本技术的系统对SO2、Cl2、H2S、NO2、HF、F2、HNO3、NH3等8中气体进行检测得到的聚类分析图；其中1为微型CMOS摄像头、2为顶板、3为镜头筒、4为微距镜头、5为广角镜头、6为螺杆、7为导向杆、8为螺杆卡套、9为壳体、10为比色阵列传感器、11为中间板、12为白色LED补光板、13为底板、14为主板、15为触摸屏、16为微型空气泵、17为电压转化模块、18为锂电池、19为手柄、20为后壳体、21为反应检测模块、22为调速器、23为比色阵列传感器成像装置、24为前壳体。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术做进一步的详细说明。实施例1：如图1所示为本技术的系统结构图。系统由前壳体24、主板14、触摸屏15、微型空气泵16、电压转化模块17、锂电池18、手柄19、后壳体20、反应检测模块21、调速器22以及比色阵列传感器成像装置23组成。待测气体由微型空气泵16以固定的流速抽至反应检测模块21内，并与比色阵列传感器膜发生反应，其颜色变化由摄像头进行捕捉，并经一定的算法转换成浓度值在触摸屏15中显示。主板14以及触摸屏15固定在前壳体24上，微型空气泵16、电压转化模块17固定在底板13上，锂电池18装于手柄19中，反应检测模块21以及调速器22固定在后壳体20上。微型空气泵16的流量为500mL/min。电压转化模块17将锂电池18的输出电压转化成其它用电部件所需的工作电压。反应检测模块21包括带手柄的反应试剂盒、比色阵列传感器膜、白色LED补光板以及微型CMOS摄像头。待测气体由微型空气泵16以固定的流速抽至反应检测模块21内，与模块中比色阵列传感器膜上的指示剂发生反应，主板14控制摄像头对检测模块中的比色传感器阵列进行取像。对图像进行提取阵列中所有指示剂颜色的RGB值，获得传感器内指示剂颜色的RGB值，并将指示剂颜色的初始RGB值与通入气体后的进行差减，从而得到指示剂的颜色变化值△R、△G以及△B，利用公式计算得到通入不同浓度气体后指示剂的颜色变化值，并通过与之前所做的指纹图库与线性公式计算得出待测气体及其浓度值在触摸屏15中显示。然后与指纹图库中的数据进行比对，从而得到待测气体及其浓度值在触摸屏15中显示。该部分为现有技术，本技术在此不做保护。如图2所示是本技术的处理器控制框图。处理器接收触摸屏的外部输入指令，处理器只通过电平信号控制调速器是否通电工作还是断电不工作。调速器连接处理器，接收处理器发送的控制信号，另一端连接微型空气泵，控制微型空气泵的流速。锂电池连接电压转化模块，通过电压转化模块后，电压转化模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有毒无机气体现场快速检测系统，其特征在于：包括微型空气泵连接反应检测模块，采集待测气体，并通过固定流速泵入反应检测模块，与反应检测模块中比色阵列传感器膜上的指示剂反应；处理器连接比色阵列传感器成像装置，控制比色阵列传感器成像装置对检测模块中的比色阵列传感器上带颜色的检测点进行取像；调速器连接处理器，接收处理器发送的控制信号，另一端连接微型空气泵，控制微型空气泵的流速。

【技术特征摘要】
1.一种有毒无机气体现场快速检测系统，其特征在于：包括微型空气泵连接反应检测模块，采集待测气体，并通过固定流速泵入反应检测模块，与反应检测模块中比色阵列传感器膜上的指示剂反应；处理器连接比色阵列传感器成像装置，控制比色阵列传感器成像装置对检测模块中的比色阵列传感器上带颜色的检测点进行取像；调速器连接处理器，接收处理器发送的控制信号，另一端连接微型空气泵，控制微型空气泵的流速。2.根据权利要求1所述的有毒无机气体现场快速检测系统，其特征在于：所述反应检测模块为内置有固载指示剂的基质，且四周密闭仅留有进气口和出气口的密闭腔室。3.根据权利要求1所述的有毒无机气体现场快速检测系统，其特征在于：所述比色阵列传感器成像装置包括：微型CMOS摄像头(1)固定在顶板(2)上，镜头筒(3)通过螺钉与顶板(2)相连接，微距镜头(4)、广角镜头(5)装于镜头筒(3)中，螺杆(6)通过螺杆卡套(8)固定在壳体(9)上，两个导向杆(7)分别固...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亮，孟虎，李慧，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁,21