【技术实现步骤摘要】
本技术属于流体地球化学观测，具体涉及用于地下流体溶解气的在线观测系统。
技术介绍
1、地下流体是地壳中最活跃的组分，其在深循环过程中赋存着大量的气体，在向上运动并出露地表时，由于压力降低，原来溶解于地下流体中的气体就会在出水口以气泡的方式逸出。这些气体物理化学性质活跃，迁移速度快，较少受到地表大气的混入干扰，携带有地震孕育与发生过程的重要前兆信息，因此地下流体中溶解气体监测成为现今地震前兆观测的主要内容。
2、目前大多数的地下流体信息观测手段比较单一，即在一个观测井中，首先采用真空采样瓶通过排水集气法进行人工脱气，再依靠一台分析仪器获得单一的测量信息，采集信息有限，整个测量过程中，存在人为因素影响，可能对地震前兆预报造成影响，操作繁琐、费时，不适用于在线连续监测。同时，大多数观测井为地热温泉井，其脱出的气体可能从地下深部直接上涌，往往伴随高温水汽，流量较大，直接进入分析仪器不仅对测量结果的准确性造成影响，甚至对仪器内部产生不可逆的损害。
3、例如，申请号为cn200710047305.8的中国专利文献描述的自动地下流体综合信息监测系统，由地下流体采集系统、组合电极测量系统、自动脱气及干燥系统、传感器系统、自动气相色谱分析系统和智能测控及计算机系统组成，地下流体采集系统分别与组合电极测量系统连接以及自动脱气及干燥系统连接，自动脱气及干燥系统通过输气管分流后分别与传感器系统以及自动气相色谱分析系统连接，组合电极测量系统与传感器系统通过can总线方式与智能测控及计算机系统连接。虽然能一次自动取样得到自动气相色谱
4、因此，设计一种能够实现对地下流体多个信息(温度、气压、水位、气汞、气氡、氦气、氢气等)的综合连续在线观测，且无需人工操作，提高观测的准确性、智能化和规范化，实现系统的远程监控及操作的用于地下流体溶解气的在线观测系统，就显得十分重要。
技术实现思路
1、本技术是为了克服现有技术中，现有的地下流体信息观测手段，存在采集信息有限，不适用于在线连续监测以及测量结果准确性容易受干扰的问题，提供了一种能够实现对地下流体多个信息(温度、气压、水位、气汞、气氡、氦气、氢气等)的综合连续在线观测，且无需人工操作，提高观测的准确性、智能化和规范化，实现系统的远程监控及操作的用于地下流体溶解气的在线观测系统。
2、为了达到上述技术目的，本技术采用以下技术方案：
3、用于地下流体溶解气的在线观测系统，包括：集气罩、气液分离管、气体处理装置、真空泵、集气袋、电磁阀组、单向阀、过滤器、气体传感器组和主控电路；所述电磁阀组包括二通电磁阀和三通电磁阀；所述过滤器、二通电磁阀、集气罩、气液分离管、气体处理装置、真空泵、集气袋、三通电磁阀和单向阀通过管路依次连接，构成气体清洗回路；所述集气罩、气液分离管、气体处理装置、真空泵、集气袋、三通电磁阀和气体传感器组通过管路依次连接，构成气体测量回路；所述主控电路与气体传感器组电连接。
4、作为优选，所述集气罩呈圆锥漏斗状，且采用不锈钢制成；所述集气罩的罩口朝下扣于液面上；所述集气罩的内腔与液面形成圆锥状空腔；所述集气罩的内壁上设有u形导流带，所述u形导流带始于腔室顶端，螺旋环绕集气罩内壁至集气罩底部；所述集气罩顶点处设有出气口，所述出气口处设有温度气压传感器；所述出气口旁边还设有进气口；所述集气罩的内腔底面设有水位传感器；所述温度气压传感器和水位传感器均与主控电路电连接。
5、作为优选，所述气液分离管为聚四氟乙烯硬管；所述气液分离管的进气端与集气罩的出气口通过螺纹直接相连；所述气液分离管的出气端与气体处理装置的进气口相连；所述气液分离管内部水平放置若干个聚四氟乙烯材质的气液分离网；每个气液分离网上均设有若干个圆孔，且位于同一个气液分离网上的圆孔的孔径大小各不相同；所述气液分离网的底面设有若干个圆锥形的尖刺，所述尖刺均竖直向下。
6、作为优选，所述气体处理装置包括螺旋形玻璃冷凝管和制冷装置；所述螺旋形玻璃冷凝管整段置于制冷装置外壳中；所述制冷装置采用半导体制冷器；所述气体处理模块的信号端接口与主控电路电连接；所述主控电路根据温度气压传感器的反馈结果智能控制气体处理装置的制冷功率。
7、作为优选，所述集气袋为聚乙烯集气袋，所述集气袋的容积根据观测井的水样中溶解气气量大小和观测要求进行选配；所述集气袋设有进气口和排气口，所述进气口与真空泵的出气口相连；所述排气口通过温度气压传感器与三通电磁阀相连，当排气口出来的气体温度超过设定的温度阈值时，主控电路通过三通电磁阀使气体直接排到外界大气中；当集气袋内的气压超过设定的气压阈值时，主控电路通过三通电磁阀使集气袋中的气体直接排到外界大气中；只有当温度和气压均在设定的安全范围内，主控电路通过三通电磁阀使集气袋中的气体进入气体传感器组进行分析检测。
8、作为优选，连接的管路均采用聚四氟乙烯管和聚四氟乙烯接头。
9、作为优选，所述气体传感器组可以包括氢气传感器、二氧化碳传感器、汞传感器、氡传感器、甲烷传感器等，或者是以测量气体浓度为核心的气体分析仪。
10、作为优选，所述主控电路包括中央控制单元、信号采集处理单元、驱动单元、显示记录单元和无线通讯单元；所述水位传感器、温度气压传感器和气体传感器组的信号输出端均与信号采集处理单元的信号输入端相连；所述信号采集处理单元的信号输出端与中央控制单元的信号输入端相连；所述驱动单元的输出端分别与二通电磁阀、三通电磁阀、真空泵和气体处理装置的控制端相连；所述驱动单元的输入端与中央控制单元的信号输出端相连，所述中央控制单元根据信号采集处理单元反馈的信息，通过驱动单元对气路走向和气体制冷效果进行全程控制；所述显示记录单元的输入端与中央控制单元的信号输出端相连，所述显示记录单元用于通过显示屏对检测信息进行显示，并记录检测结果；所述无线通讯单元用于将获得的检测结果通过无线网络传输至远程工作站，实现对观测系统的远程监控以及操作。
11、本技术与现有技术相比，有益效果是：(1)本技术能够实现对地下流体多个信息(温度、气压、水位、气汞、气氡、氦气、氢气等)的综合连续在线观测，且全程自动化，提高观测的准确性、智能化和规范化，集气罩和气液分离管的独特设计显著提高气水分离效果；(2)本技术中的气路自清洁功能保证了样气的时效性，使观测结果客观反映地下流体中气体的微动态，气体智能处理和温度补偿功能提高仪器的适应性，无线信号传输功能可实现对观测系统的远程监控及操作。
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1.用于地下流体溶解气的在线观测系统，其特征在于，包括：集气罩、气液分离管、气体处理装置、真空泵、集气袋、电磁阀组、单向阀、过滤器、气体传感器组和主控电路；所述电磁阀组包括二通电磁阀和三通电磁阀；所述过滤器、二通电磁阀、集气罩、气液分离管、气体处理装置、真空泵、集气袋、三通电磁阀和单向阀通过管路依次连接，构成气体清洗回路；所述集气罩、气液分离管、气体处理装置、真空泵、集气袋、三通电磁阀和气体传感器组通过管路依次连接，构成气体测量回路；所述主控电路与气体传感器组电连接。
2.根据权利要求1所述的用于地下流体溶解气的在线观测系统，其特征在于，所述集气罩呈圆锥漏斗状，且采用不锈钢制成；所述集气罩的罩口朝下扣于液面上；所述集气罩的内腔与液面形成圆锥状空腔；所述集气罩的内壁上设有U形导流带，所述U形导流带始于腔室顶端，螺旋环绕集气罩内壁至集气罩底部；所述集气罩顶点处设有出气口，所述出气口处设有温度气压传感器；所述出气口旁边还设有进气口；所述集气罩的内腔底面设有水位传感器；所述温度气压传感器和水位传感器均与主控电路电连接。
3.根据权利要求2所述的用于地下流体溶解气的
4.根据权利要求1所述的用于地下流体溶解气的在线观测系统，其特征在于，所述气体处理装置包括螺旋形玻璃冷凝管和制冷装置；所述螺旋形玻璃冷凝管整段置于制冷装置外壳中；所述制冷装置采用半导体制冷器；所述半导体制冷器包括气体处理模块，所述气体处理模块的信号端接口与主控电路电连接；所述主控电路根据温度气压传感器的反馈结果智能控制气体处理装置的制冷功率。
5.根据权利要求1所述的用于地下流体溶解气的在线观测系统，其特征在于，所述集气袋为聚乙烯集气袋，所述集气袋的容积根据观测井的水样中溶解气气量大小和观测要求进行选配；所述集气袋设有进气口和排气口，所述进气口与真空泵的出气口相连；所述排气口通过温度气压传感器与三通电磁阀相连，当排气口出来的气体温度超过设定的温度阈值时，主控电路通过三通电磁阀使气体直接排到外界大气中；当集气袋内的气压超过设定的气压阈值时，主控电路通过三通电磁阀使集气袋中的气体直接排到外界大气中；只有当温度和气压均在设定的安全范围内，主控电路通过三通电磁阀使集气袋中的气体进入气体传感器组进行分析检测。
6.根据权利要求1所述的用于地下流体溶解气的在线观测系统，其特征在于，连接的管路均采用聚四氟乙烯管和聚四氟乙烯接头。
7.根据权利要求2所述的用于地下流体溶解气的在线观测系统，其特征在于，所述主控电路包括中央控制单元、信号采集处理单元、驱动单元、显示记录单元和无线通讯单元；所述水位传感器、温度气压传感器和气体传感器组的信号输出端均与信号采集处理单元的信号输入端相连；所述信号采集处理单元的信号输出端与中央控制单元的信号输入端相连；所述驱动单元的输出端分别与二通电磁阀、三通电磁阀、真空泵和气体处理装置的控制端相连；所述驱动单元的输入端与中央控制单元的信号输出端相连，所述中央控制单元根据信号采集处理单元反馈的信息，通过驱动单元对气路走向和气体制冷效果进行全程控制；所述显示记录单元的输入端与中央控制单元的信号输出端相连，所述显示记录单元用于通过显示屏对检测信息进行显示，并记录检测结果；所述无线通讯单元用于将获得的检测结果通过无线网络传输至远程工作站，实现对观测系统的远程监控以及操作。
...【技术特征摘要】
1.用于地下流体溶解气的在线观测系统，其特征在于，包括：集气罩、气液分离管、气体处理装置、真空泵、集气袋、电磁阀组、单向阀、过滤器、气体传感器组和主控电路；所述电磁阀组包括二通电磁阀和三通电磁阀；所述过滤器、二通电磁阀、集气罩、气液分离管、气体处理装置、真空泵、集气袋、三通电磁阀和单向阀通过管路依次连接，构成气体清洗回路；所述集气罩、气液分离管、气体处理装置、真空泵、集气袋、三通电磁阀和气体传感器组通过管路依次连接，构成气体测量回路；所述主控电路与气体传感器组电连接。
2.根据权利要求1所述的用于地下流体溶解气的在线观测系统，其特征在于，所述集气罩呈圆锥漏斗状，且采用不锈钢制成；所述集气罩的罩口朝下扣于液面上；所述集气罩的内腔与液面形成圆锥状空腔；所述集气罩的内壁上设有u形导流带，所述u形导流带始于腔室顶端，螺旋环绕集气罩内壁至集气罩底部；所述集气罩顶点处设有出气口，所述出气口处设有温度气压传感器；所述出气口旁边还设有进气口；所述集气罩的内腔底面设有水位传感器；所述温度气压传感器和水位传感器均与主控电路电连接。
3.根据权利要求2所述的用于地下流体溶解气的在线观测系统，其特征在于，所述气液分离管为聚四氟乙烯硬管；所述气液分离管的进气端与集气罩的出气口通过螺纹直接相连；所述气液分离管的出气端与气体处理装置的进气口相连；所述气液分离管内部水平放置若干个聚四氟乙烯材质的气液分离网；每个气液分离网上均设有若干个圆孔，且位于同一个气液分离网上的圆孔的孔径大小各不相同；所述气液分离网的底面设有若干个圆锥形的尖刺，所述尖刺均竖直向下。
4.根据权利要求1所述的用于地下流体溶解气的在线观测系统，其特征在于，所述气体处理装置包括螺旋形玻璃冷凝管和制冷装置；所述螺旋形玻璃冷凝管整段置于制冷装置外壳中；所述制冷装置采用半导体制冷器；所述半导体制冷器包括气体处理模块，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王子思，刘佳琪，薛阿喜，
申请(专利权)人：杭州超钜科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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