一种实验室气体泄漏诊断装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实验室气体泄漏诊断装置及方法。该装置包括控制装置和设置在实验室内的气体检测装置，所述气体检测装置包括分布于实验室内不同位置的若干个气体检测模块，所述气体检测模块包括若干个不同的气体传感器，所述控制装置包括微处理器、无线通信模块和报警模块，所述微处理器分别与气体检测模块、无线通信模块和报警模块电连接。本发明专利技术能够检测实验室泄漏的有毒有害气体，及时发出报警，避免泄漏的有毒有害气体危害实验人员的身体健康。

【技术实现步骤摘要】
一种实验室气体泄漏诊断装置及方法
本专利技术涉及气体检测
，尤其涉及一种实验室气体泄漏诊断装置及方法。
技术介绍
在进行化学反应的时候，往往会产生很多有害气体，如氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲苯等，这些化学反应后生成的有害气体都对人体有一定的伤害，具有毒性或者易燃易爆，而在化学实验室中，如果反应后的有毒有害、易燃易爆气体泄漏，就会导致危害实验人员的人身安全，因此，必须早发现、早预报，并及时稳妥的解决泄漏问题，才能最大程度的保障实验室安全。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供了一种实验室气体泄漏诊断装置及方法，其能够检测实验室泄漏的有毒有害气体，及时发出报警，避免泄漏的有毒有害气体危害实验人员的身体健康。为了解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：本专利技术的一种实验室气体泄漏诊断装置及方法，包括控制装置和设置在实验室内的气体检测装置，所述气体检测装置包括分布于实验室内不同位置的若干个气体检测模块，所述气体检测模块包括若干个不同的气体传感器，所述控制装置包括微处理器、无线通信模块和报警模块，所述微处理器分别与气体检测模块、无线通信模块和报警模块电连接。气体检测模块内的每个气体传感器用于检测一种有毒有害气体，微处理器读取气体检测模块的检测数据，当发现实验室内某种有毒有害气体浓度超标时，报警模块发出报警，并通过无线通信模块将报警信息发送到管理人员的智能终端上。作为优选，所述若干个不同的气体传感器分别为ME4-C6H6传感器、TD400-SH-MDK传感器、SK-600-C8H10传感器、TGS-826传感器、TGS-202传感器、TGS-825传感器和ME3-C7H8传感器。ME4-C6H6传感器用于检测苯，TD400-SH-MDK传感器用于检测丙酮气体，SK-600-C8H10传感器用于检测二甲苯，TGS-826传感器用于检测氨气，TGS-202传感器用于检测二氧化碳，TGS-825传感器用于检测硫化氢，ME3-C7H8传感器用于检测甲苯。作为优选，所述无线通信模块通过无线网络与远程服务器无线连接。无线通信模块将诊断装置的诊断数据上传到远程服务器存在，当诊断装置诊断出实验室存在有毒有害气体泄漏时，无线通信模块发送报警信息到远程服务器。作为优选，所述微处理器还与实验室的通风系统电连接。当检测到实验室内存在有毒有害气体浓度超标时，通风系统工作，将实验室内的气体排出到实验室外。本专利技术的一种实验室气体泄漏诊断方法，用于上述的一种实验室气体泄漏诊断装置，气体检测模块包括N个不同的气体传感器，气体传感器为金属氧化物气体传感器，包括以下步骤：微处理器接收每个气体检测模块输出的数据，对每个气体检测模块输出的数据进行分析；微处理器判断t时刻某个气体传感器是否检测到对应有毒有害气体发生泄漏的方法包括以下步骤：S1：采集气体检测模块的N个不同的气体传感器在t-T时刻至t时刻输出的检测数据，分别计算出第1个气体传感器至第N个气体传感器在t时刻所对应的校准信号值t为时间变量，T为设定的常数；S2：以每个气体传感器的校准信号为该传感器响应轴在平面上绘制一个具有N个传感器响应轴的多轴矢量图，所有传感器响应轴的原点为同一点，相邻两个传感器响应轴之间的夹角根据校准信号值在对应的传感器响应轴上标注出相应的响应点，将相邻传感器响应轴上标注出米的响应点通过直线连接围成一个封闭空间，根据响应点的值及夹角θ计算出相邻传感器响应轴及其上响应点连线围成的区域面积，得到N个区域面积Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、….AreN(t)；S3：构建t时刻传感器响应面包络面积传递向量[Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、……AreN(t)]，并进行二次样条差值，形成t时刻传感器响应面包络面积传递曲线Cur(t)；S4：将Cur(t)输入一层信号放大模型：其中，Bar(x，t)为势函数，x(t)为运动行程函数，m、n为设定的常数，η(t)是显式干扰，δ(t)为隐含干扰，为周期性自激发信号，f是信号频率，t为模型行程时间，为相位，η(t)x3(t)为标定分量，设计算Bar(x，t)对于x的一阶导数、二阶导数、三阶导数，并且使等式等于0，得到三层信号放大模型：设定η(t)＝0，计算得到x(t)的临界值为将临界值代入公式(1)中，并设定x0(t)＝0，sf0＝0，采用四阶珑格库塔算法求解公式(1)，得到：,,,其中，xn(t)为x(t)的n阶导数，sfn-1是input(t)的n-1阶导数在t＝0处的值，snn+1是input(t)的n+1阶导数在t＝0处的值，n＝0，1，2，3…，a、b为设定的常数，计算得到x1(t)，x2(t)…xn+1(t)的值，对x1(t)，x2(t)…xn+1(t)进行积分得到x(t)，并计算x(t)在一层信号放大模型和三层信号放大模型组成的二阶信号放大系统产生极值时刻计算噪声抑制比NER：其中，S5：根据噪声抑制比NER输出噪声抑制比曲线，选取噪声抑制比曲线中的最大值NER最大值，如果NER最大值＞阈值K，则判断在t时刻存在有毒有害气体泄漏，执行步骤S6，如果NER最大值≤阈值K，则判断在t时刻不存在有毒有害气体泄漏；S6：从校准信号值由选出数值最大的作为最大校准信号值Seb(t)最大值，给每个气体传感器构建一个t时刻对应的响应三角形，每个气体传感t时刻对应的响应三角形的一条边长度为Seb2(t)最大值，另一条边长度为该气体传感器对应的校准信号值的平方，这两条边的夹角为θ，计算每个气体传感器t时刻对应的响应三角形的面积，如果某个气体传感器t时刻对应的响应三角形的面积大于对应的面积阈值，则判断该气体传感器所检测的有毒有害气体在t时刻发生泄漏。不同传感器由于检测信号特性不同，其响应面的轮廓范围是不同的，反映了其响应的变化范围是具有一定分布的，如何提取响应面的特征信息用于表征被测物的性质，这是本专利技术的重点之一。金属氧化物气体传感器对气体或气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想，容易出现误判。本方法通过综合分析，能够有效避免其他气体对金属氧化物气体传感器的干扰，提高了检测精度，减少误判。作为优选，所述步骤S1中计算第N个气体传感器在t时刻所对应的校准信号值的方法包括以下步骤：计算t-T时刻至t时刻第N个气体传感器输出的检测数据的均值AVN(t)，选取t-T时刻至t时刻第N个气体传感器输出的检测数据中的最大值HAN(t)、最小值LAN(t)；采用以下公式计算出作为优选，当检测到存在有毒有害气体泄漏时，报警模块发出报警，启动实验室通风系统工作。作为优选，当t时刻只有一个气体传感器检测到对应有毒有害气体发生泄漏时，则判断t时刻的气体泄漏为单一气体泄漏；当t时刻有两个以上气体传感器检测到对应有毒有害气体发生泄漏时，则判断t时刻的气体泄漏为混合气体泄漏，计算t时刻检测到有毒有害气体发生泄漏的各个气体传感器在t时刻对应的响应三角形面积的比值，该比值就是各个气体传感器所测得的对应有毒有害气体在混合气体中的占比。如：在t时刻，TD400-SH-MDK传感器检测到丙酮气体泄漏，SK-600-C8H10传感器检测到二甲苯泄漏、TGS-826传感器检测到氨气泄漏，且TD400-SH-MDK传感器、SK-600-C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实验室气体泄漏诊断装置，其特征在于，包括控制装置和设置在实验室内的气体检测装置，所述气体检测装置包括分布于实验室内不同位置的若干个气体检测模块(4)，所述气体检测模块(4)包括若干个不同的气体传感器(5)，所述控制装置包括微处理器(1)、无线通信模块(2)和报警模块(3)，所述微处理器(1)分别与气体检测模块(4)、无线通信模块(2)和报警模块(3)电连接。

【技术特征摘要】
1.一种实验室气体泄漏诊断装置，其特征在于，包括控制装置和设置在实验室内的气体检测装置，所述气体检测装置包括分布于实验室内不同位置的若干个气体检测模块(4)，所述气体检测模块(4)包括若干个不同的气体传感器(5)，所述控制装置包括微处理器(1)、无线通信模块(2)和报警模块(3)，所述微处理器(1)分别与气体检测模块(4)、无线通信模块(2)和报警模块(3)电连接。2.根据权利要求1所述的一种实验室气体泄漏诊断装置，其特征在于，所述若干个不同的气体传感器(4)分别为ME4-C6H6传感器、TD400-SH-MDK传感器、SK-600-C8H10传感器、TGS-826传感器、TGS-202传感器、TGS-825传感器和ME3-C7H8传感器。3.根据权利要求1所述的一种实验室气体泄漏诊断装置，其特征在于，所述无线通信模块(2)通过无线网络与远程服务器(6)无线连接。4.根据权利要求1所述的一种实验室气体泄漏诊断装置，其特征在于，所述微处理器(1)还与实验室的通风系统(7)电连接。5.一种实验室气体泄漏诊断方法，用于权利要求1所述的一种实验室气体泄漏诊断装置，气体检测模块包括N个不同的气体传感器，气体传感器为金属氧化物气体传感器，其特征在于，包括以下步骤：微处理器接收每个气体检测模块输出的数据，对每个气体检测模块输出的数据进行分析；微处理器判断t时刻某个气体传感器是否检测到对应有毒有害气体发生泄漏的方法包括以下步骤：S1：采集气体检测模块的N个不同的气体传感器在t-T时刻至t时刻输出的检测数据，分别计算出第1个气体传感器至第N个气体传感器在t时刻所对应的校准信号值t为时间变量，T为设定的常数；S2：以每个气体传感器的校准信号为该传感器响应轴在平面上绘制一个具有N个传感器响应轴的多轴矢量图，所有传感器响应轴的原点为同一点，相邻两个传感器响应轴之间的夹角根据校准信号值在对应的传感器响应轴上标注出相应的响应点，将相邻传感器响应轴上标注出来的响应点通过直线连接围成一个封闭空间，根据响应点的值及夹角θ计算出相邻传感器响应轴及其上响应点连线围成的区域面积，得到N个区域面积Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、……AreN(t)；S3：构建t时刻传感器响应面包络面积传递向量[Are1(t)、Are2(t)、Are3(t)、……AreN(t)]，并进行二次样条差值，形成t时刻传感器响应面包络面积传递曲线Cur(t)；S4：将Cur(t)输入一层信号放大模型：其中，Bar(x，t)为势函数，x(t)为运动行程函数，m、n为设定的常数，η(t)是显式干扰，δ(t)为隐含干扰，为周期性自激发信号，f是信号频率，t为模型行程时间，为相位，η(t)x3(t)为标定分量，设计算Bar(x，t)对于x的一阶导数、二阶导数、三阶导数，并且使等式等于0，得到三层信号放大模型：设定η(t)＝0，计算得到x(t)的临界值为将临界值代入公式(1)中，并设定x0(t)＝0，sf0＝0，采用四阶珑格库塔算法求解公式(1)，得到：，，，其中，xn(t)为x(t)的n阶导数，sfn-1是input(t)的n-1阶导数在t＝0处的值，snn+1是input(t)的n+1阶导数在t＝0处的值，n＝0，1...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵晨宁，潘方琴，郑豪男，杨鑫，叶文俊，周慧敏，李剑，惠国华，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33