具有环境因子补偿的激光探测系统技术方案

本发明专利技术提供一种具有环境因子补偿的激光探测系统，包括分布设置在地下管廊内的若干个激光探测装置、设置在监控中心内的BIM运维服务器；激光探测装置包括激光发射单元、激光接收单元、处理单元、环境因子采集单元、通讯单元；处理单元结合所属区域内的环境湿度h、环境温度t、颗粒浓度d，根据一预设的计算规则以计算所属管廊区域内的环境因子系数ω，对计算得出的所属管廊区域内的总危险指数进行补偿。本发明专利技术能够具有环境因子补偿的激光探测系统，采用激光探测方法以监测地下管廊内的多种危险源气体的实际浓度，同时，考虑到环境湿度对激光束的影响，按照一预设的处理策略对最终的气体浓度进行补偿计算，以获得当前时刻地下管廊内的总危险指数。

Laser Detection System with Environmental Factor Compensation

【技术实现步骤摘要】
具有环境因子补偿的激光探测系统
本专利技术涉及激光器领域，属于一种具有环境因子补偿的激光探测系统。
技术介绍
智慧管廊是在城市低下建造一个隧道空间，将电力、通讯、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，统一规划、统一设计、同意建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。然而，现有管网安全在全国各省市缺乏有效的管理，地下管网内环境潮湿、相对封闭，废水、排污分解大量的易燃易爆、有毒有害气体，集聚在密闭的管网空间内，如不能及时抽排处置，一旦浓度超标，就有可能造成爆炸或人员中毒事故。因为地下管廊内环境潮湿、恶劣，常规的气体探测装置很难长时间保持正常工作状态，在现有技术中，在某些特殊情况下会采用激光探测的方法来探测各种危险源气体的浓度，但激光探测方法同样也会受到环境因子的影响，典型的如温度、湿度、颗粒浓度等，均会对激光探测的结果有所影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有环境因子补偿的激光探测系统，采用激光探测方法以监测地下管廊内的多种危险源气体的实际浓度，同时，考虑到环境因子对激光束的影响，按照一预设的计算规则对气体浓度进行补偿计算，以获得当前时刻地下管廊内的总危险指数。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种具有环境因子补偿的激光探测系统，适于对地下管廊内的多种危险源气体进行实时监测，并且将监测结果反馈至一监控中心内，为每种危险源气体定义一编号i，其中，i＝{1,2…,n}，所述激光探测系统包括分布设置在地下管廊内的若干个激光探测装置、设置在监控中心内的BIM运维服务器；每个所述激光探测装置与一管廊区域对应，用以探测所属管廊区域内的各种危险源气体的实际浓度；所述激光探测装置包括n个激光发射单元、n个激光接收单元、处理单元、环境因子采集单元、通讯单元；所述激光发射单元与激光接收单元一一对应设置，激光发射单元位于所属管廊区域的一端，激光接收单元位于所属管廊区域的另一端，每组激光发射单元和激光接收单元用以探测所属管廊区域内的其中一种危险源气体的浓度fi，其中：所述激光发射单元与处理单元电连接，根据处理单元的控制指令，在设定时间间隔内发送一束具有设定功率、设定波长范围的激光束至与其对应的激光接收单元；所述激光接收单元与处理单元电连接，其包括一光电传感器，激光接收单元接收激光发射单元发送的激光束，将之转换成一电信号发送至处理单元；所述处理单元结合激光束的初始设定功率和电信号，通过计算前述激光束的衰减量以计算得出所属管廊区域内的危险源气体i的预估浓度fi；所述处理单元与通讯单元电连接，通过通讯单元与BIM运维服务器建立数据通讯链路；所述环境因子采集单元包括一湿度传感器、温度传感器、颗粒浓度探测器；所述湿度传感器与处理单元电连接，用以实时探测所属管廊区域的环境湿度h，并将探测结果反馈至处理单元；所述温度传感器与处理单元电连接，用以实时探测所属管廊区域的环境温度t，并将探测结果反馈至处理单元；所述颗粒浓度探测器与处理单元电连接，用以实时探测所属管廊区域的颗粒浓度d，并将探测结果反馈至处理单元；所述处理单元结合所属区域内的环境湿度h、环境温度t、颗粒浓度d，根据一预设的计算规则以计算所属管廊区域内的环境因子系数ω；所述处理单元根据公式以计算当前时刻所属管廊区域内危险源气体的总危险指数S，并将计算结果发送至BIM运维服务器，其中，ki为危险源气体i的危险系数；所述n为大于等于零的正整数。进一步的实施例中，所述预设的计算规则是指，将环境湿度h根据一预设的规则由高到低分为环境湿度高、环境湿度中、环境湿度低三种湿度等级，并且为三种湿度等级各自分配一相应的计算系数a{a1，a2，a3}，其中，a1对应环境湿度高的湿度等级，a2对应环境湿度中的湿度等级，a3对应环境湿度低的湿度等级；将环境温度t根据一预设的规则由高到低分为环境温度高、环境温度中、环境温度低三种温度等级，并且为三种温度等级各自分配一相应的计算系数b{b1，b2，b3}，其中，b1对应环境温度高的温度等级，b2对应环境温度中的温度等级，b3对应环境温度低的温度等级；将颗粒浓度d根据一预设的规则由高到低分为颗粒浓度高、颗粒浓度中、颗粒浓度低三种颗粒浓度等级，并且为三种颗粒浓度等级各自分配一相应的计算系数c{c1，c2，c3}，其中，c1对应颗粒浓度高的颗粒浓度等级，c2对应颗粒浓度中的颗粒浓度等级，c3对应颗粒浓度低的颗粒浓度等级；根据公式ω＝aω1+bω2+cω3以计算环境因子系数ω，其中ω1为环境湿度权重因子，ω2为环境温度权重因子，ω3为颗粒浓度权重因子，并且ω1+ω2+ω3＝1。进一步的实施例中，所述预设的计算规则是指，根据下述公式以计算以计算环境因子系数ω，其中，h0为一湿度等级判定系数，t0为一温度等级判定系数，d0为一颗粒浓度等级判定系数，h0、t0、d0均大于零；ω1为环境湿度权重因子，ω2为环境温度权重因子，ω3为颗粒浓度权重因子，并且ω1+ω2+ω3＝1。进一步的实施例中，所述处理单元被设置成：1)响应于当前时刻总危险指数S大于等于第一设定阈值，小于第二设定阈值，发送一预警信号至BIM运维服务器，同时将激光发射单元的激光束发射频率调高至第一监测频率；2)响应于当前时刻总危险指数S大于等于第二设定阈值，发送一报警信号至BIM运维服务器，同时将激光发射单元的激光束发射频率调高至第二监测频率；所述第一监测频率小于第二监测频率。进一步的实施例中，所述处理单元具有一设定部，该设定部用于设定第一设定阈值、第二设定阈值、第一监测频率、第二监测频率。进一步的实施例中，所述激光发射单元采用可调谐激光器。进一步的实施例中，所述危险源气体至少包括甲烷、硫化氢。进一步的实施例中，所述设定时间间隔为10min。进一步的实施例中，所述激光探测系统具有一警报单元，警报单元安装在监控中心内，被设置成响应于报警信号，发出警报。进一步的实施例中，所述管廊区域为相邻两个窨井之间的区域。本专利技术的有益效果在于：采用激光探测方法以监测地下管廊内的多种危险源气体的实际浓度，同时，考虑到环境因子对激光束的影响，按照一预设的计算规则对气体浓度进行补偿计算，以获得当前时刻地下管廊内的总危险指数。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术的具有环境因子补偿的激光探测系统的结构图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。结合图1，本专利技术提及一种具有环境因子补偿的激光探测系统，适于对地下管廊内的多种危险源气体进行实时监测，并且将监测结果反馈至一监控中心内。地下管廊内的的危险源气体种类很多，例如甲烷、硫化氢等等。每种危险源气体的危害程度不一，有些危险源气体为有毒气体，有些危险源气体为易爆气体，另外，还存在这样一种情形，在布设有煤气管网的地下管廊区域，当煤气管网发生泄漏时，空气中的甲烷含量将会明显增加等等。在实际应用中，通常会根据不同的监测需求，以选择不同的危险源气体监测种类。在本专利技术中，我们为每种需要监测的危险源气体定义一编号i，其中，i＝{1,2…,n}，所述n为大于等于零本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有环境因子补偿的激光探测系统，适于对地下管廊内的多种危险源气体进行实时监测，并且将监测结果反馈至一监控中心内，为每种危险源气体定义一编号i，其中，i＝{1,2…,n}，其特征在于，所述激光探测系统包括分布设置在地下管廊内的若干个激光探测装置、设置在监控中心内的BIM运维服务器；每个所述激光探测装置与一管廊区域对应，用以探测所属管廊区域内的各种危险源气体的实际浓度；所述激光探测装置包括n个激光发射单元、n个激光接收单元、处理单元、环境因子采集单元、通讯单元；所述激光发射单元与激光接收单元一一对应设置，激光发射单元位于所属管廊区域的一端，激光接收单元位于所属管廊区域的另一端，每组激光发射单元和激光接收单元用以探测所属管廊区域内的其中一种危险源气体的浓度fi，其中：所述激光发射单元与处理单元电连接，根据处理单元的控制指令，在设定时间间隔内发送一束具有设定功率、设定波长范围的激光束至与其对应的激光接收单元；所述激光接收单元与处理单元电连接，其包括一光电传感器，激光接收单元接收激光发射单元发送的激光束，将之转换成一电信号发送至处理单元；所述处理单元结合激光束的初始设定功率和电信号，通过计算前述激光束的衰减量以计算得出所属管廊区域内的危险源气体i的预估浓度fi；所述处理单元与通讯单元电连接，通过通讯单元与BIM运维服务器建立数据通讯链路；所述环境因子采集单元包括一湿度传感器、温度传感器、颗粒浓度探测器；所述湿度传感器与处理单元电连接，用以实时探测所属管廊区域的环境湿度h，并将探测结果反馈至处理单元；所述温度传感器与处理单元电连接，用以实时探测所属管廊区域的环境温度t，并将探测结果反馈至处理单元；所述颗粒浓度探测器与处理单元电连接，用以实时探测所属管廊区域的颗粒浓度d，并将探测结果反馈至处理单元；所述处理单元结合所属区域内的环境湿度h、环境温度t、颗粒浓度d，根据一预设的计算规则以计算所属管廊区域内的环境因子系数ω；所述处理单元根据公式...

【技术特征摘要】
1.一种具有环境因子补偿的激光探测系统，适于对地下管廊内的多种危险源气体进行实时监测，并且将监测结果反馈至一监控中心内，为每种危险源气体定义一编号i，其中，i＝{1,2…,n}，其特征在于，所述激光探测系统包括分布设置在地下管廊内的若干个激光探测装置、设置在监控中心内的BIM运维服务器；每个所述激光探测装置与一管廊区域对应，用以探测所属管廊区域内的各种危险源气体的实际浓度；所述激光探测装置包括n个激光发射单元、n个激光接收单元、处理单元、环境因子采集单元、通讯单元；所述激光发射单元与激光接收单元一一对应设置，激光发射单元位于所属管廊区域的一端，激光接收单元位于所属管廊区域的另一端，每组激光发射单元和激光接收单元用以探测所属管廊区域内的其中一种危险源气体的浓度fi，其中：所述激光发射单元与处理单元电连接，根据处理单元的控制指令，在设定时间间隔内发送一束具有设定功率、设定波长范围的激光束至与其对应的激光接收单元；所述激光接收单元与处理单元电连接，其包括一光电传感器，激光接收单元接收激光发射单元发送的激光束，将之转换成一电信号发送至处理单元；所述处理单元结合激光束的初始设定功率和电信号，通过计算前述激光束的衰减量以计算得出所属管廊区域内的危险源气体i的预估浓度fi；所述处理单元与通讯单元电连接，通过通讯单元与BIM运维服务器建立数据通讯链路；所述环境因子采集单元包括一湿度传感器、温度传感器、颗粒浓度探测器；所述湿度传感器与处理单元电连接，用以实时探测所属管廊区域的环境湿度h，并将探测结果反馈至处理单元；所述温度传感器与处理单元电连接，用以实时探测所属管廊区域的环境温度t，并将探测结果反馈至处理单元；所述颗粒浓度探测器与处理单元电连接，用以实时探测所属管廊区域的颗粒浓度d，并将探测结果反馈至处理单元；所述处理单元结合所属区域内的环境湿度h、环境温度t、颗粒浓度d，根据一预设的计算规则以计算所属管廊区域内的环境因子系数ω；所述处理单元根据公式以计算当前时刻所属管廊区域内危险源气体的总危险指数S，并将计算结果发送至BIM运维服务器，其中，ki为危险源气体i的危险系数；所述n为大于等于零的正整数。2.根据权利要求1所述的具有环境因子补偿的激光探测系统，其特征在于，所述预设的计算规则是指，将环境湿度h根据一预设的规则由高到低分为环境湿度高、环境湿度中、环境湿度低三种湿度等级，并且为三种湿度等级各自分配一相应的计算系数a{a1，a2，a3}，其中，a1对应环境湿度高的湿度等级，a2对应环境湿度中的湿度等级，a3对应环境湿度低的湿度等级；将环境温度t...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆知纬，
申请(专利权)人：无锡佶达德光电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32