灾区环境多参量融合监测与爆炸危险性诊断系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及灾区应急救援技术领域，具体为一种灾区环境多参量融合监测与爆炸危险性诊断系统及装置，包括集成有温度测量模块、气敏传感元件、信号转换及温度补偿模块的大量程复合采样装置和用于处理与转换浓度模拟信号的信号调理模块、A/D模块以及设有多参量融合监测器和爆炸危险性诊断器的集成电路芯片。本发明专利技术采用爆炸浓度极限加权处理的融合判断规则实时综合呈现灾区环境的安全状态，并动态构建出可燃性混合气体合成爆炸三角形再以分区解析方法给出灾区环境爆炸危险性的诊断结果。本发明专利技术在灾区强噪声环境中高效提取复杂多变和高幅值的多参量信息，并采用信息融合及可燃性混合气体安全状态判断和识别等方法进行环境探测、安全预警以及危险评估。安全预警以及危险评估。安全预警以及危险评估。

【技术实现步骤摘要】
灾区环境多参量融合监测与爆炸危险性诊断系统及装置


[0001]本专利技术涉及灾区应急救援
，具体为一种方便救援人员携带的灾区环境多参量融合监测与爆炸危险性诊断系统及装置，用于勘察煤矿、非煤矿山、危险化学品和油气管道等领域发生灾害事故后的高浓度有毒有害气体积聚场所或封闭的惰化区域。

技术介绍

[0002]气体爆炸、火灾事故的复杂性和动态变化性决定了救灾的难度、危险性和技术性，对人员撤退和救灾工作造成威胁，增加了救灾决策和现场抢险的难度和危险。事故发生后无法迅速准确地得到灾难现场的信息，如CH4浓度的高低、被困或遇难人员的位置以及现场温度、O2和CO等有害气体的含量、现场坍塌状况等，从而延误了救援工作的开展。发生瓦斯爆炸后，极有可能发生二次爆炸，不仅大大增加了对遇险人员的伤害，而且快速救援的要求迫使救援人员必须深入灾区探测，但应急救援队缺少技术精湛、性能可靠的先进装备，抢险只能采用日常生产监测和隐患排查装备，不能有效地判断和预测事故现场的危险状态，且也直接威胁救援队员的生命安全。另外，火灾燃烧消耗了风流中的氧气，使风流中的氧气浓度下降，同时产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.灾区环境多参量融合监测与爆炸危险性诊断系统，其特征在于：包括大量程复合采样装置、信号调理模块、A/D模块和集成电路芯片；所述大量程复合采样装置设有温度测量模块、红外式CO2气敏传感元件、CO2信号转换及温度补偿模块、红外式CH4气敏传感元件、CH4信号转换和温度补偿模块、电化学式CO气敏传感元件、电化学式H2S气敏传感元件和电化学式O2气敏传感元件；所述红外式CO2气敏传感元件采集的CO2浓度信号通过CO2信号转换及温度补偿模块转化为CO2浓度数字信号；所述红外式CH4气敏传感元件采集的CH4浓度信号通过CH4信号转换及温度补偿模块转化为CH4浓度数字信号；所述大量程复合采样装置设有六路信号端口；所述六路信号端口的通道号为AO1
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AO6，依次用于传输温度数字信号、CO2浓度数字信号、CH4浓度数字信号、CO浓度模拟信号、H2S浓度模拟信号和O2浓度模拟信号；所述CO浓度模拟信号、H2S浓度模拟信号和O2浓度模拟信号通过信号端口传输至信号调理模块和A/D模块；所述信号调理模块和A/D模块用于将浓度模拟信号处理并转化为数字信号并传输至所述集成电路芯片；所述温度数字信号、CO2浓度数字信号和CH4浓度数字信号通过信号端口传输至所述集成电路芯片。2.根据权利要求1所述的灾区环境多参量融合监测与爆炸危险性诊断系统，其特征在于：所述集成电路芯片设有多参量融合监测器和爆炸危险性诊断器；所述多参量融合监测器包括数据均值计算模块和浓度均值计算模块，用于计算出各信号端口单位时间内传输数据的均值，并通过放大倍率还原和温度补偿来计算电化学式气敏传感元件传输数据对应均值的真实浓度均值；所述多参量融合监测器还设有浓度阈值和次数阈值，当可燃气体组份浓度均值大于浓度阈值的次数达到次数阈值时，所述多参量融合监测器发出第一报警信号；所述多参量融合监测器还包括特征量计算模块和爆炸浓度极限区间计算模块；所述特征量计算模块用于根据可燃气体组份浓度均值计算融合判断特征量；所述爆炸浓度极限区间计算模块用于计算可燃气体混合物在实测温度下的爆炸浓度上下极限范围；当所述融合判断特征量处于可燃气体混合物的爆炸浓度上下极限范围内时，所述多参量融合监测器发出报警信息并驱动爆炸危险性诊断器；所述爆炸危险性诊断器包括爆炸三角形分析模块和措施生成模块；所述爆炸三角形分析模块用于生成爆炸三角形并计算和修正混合气体组成状态点P坐标；所述爆炸三角形根据危险程度划分出若干个区域；所述措施生成模块根据混合气体组成状态点P在爆炸三角形中所在的区域来生成应对措施。3.根据权利要求2所述的灾区环境多参量融合监测与爆炸危险性诊断系统，其特征在于：所述数据均值计算模块用于计算出各信号端口单位时间内传输数据的均值mean(CH)，其公式为：式中，x
i
(CH)为通道数组DZ(n，6)中通道CH内的单个数据，n为通道CH内单个数据的个数；所述浓度均值计算模块通过放大倍率还原和温度补偿计算电化学式气敏传感元件传
输数据对应的均值的真实浓度均值mean(CH)，其公式为：式中，CH为通道号，f(T)为实测温度T的温度曲线函数，f(mean(1))为当实测温度T等于mean(1)时温度曲线函数的值，D为信号放大倍率。4.根据权利要求2所述的灾区环境多参量融合监测与爆炸危险性诊断系统，其特征在于：所述爆炸浓度极限区间计算模块包括气体爆炸浓度计算模块和混合物爆炸浓度计算模块；气体爆炸浓度计算模块用于计算可燃气体在实测温度下的爆炸浓度上限N
UT
(CH)和爆炸浓度下限N
LT
(CH)：(CH)：式中，N
U
(CH)、N
L
(CH)分别为各可燃气体在25℃时的爆炸上限和下限；所述混合物爆炸浓度计算模块通过加权处理计...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛亮，张光勋，蒋德献，廖树芸，张世涛，陈波，井婷婷，刘林，余秀清，陈于金，舒远，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：