基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法与流程

1.本发明涉及气体计量与计价领域，特别涉及一种基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法。


背景技术：

2.从2015年开始全国各地陆续开始实施“煤改气”计划，将天然气代替散煤作为燃烧取暖材料，在“煤改气”政策推动下导致天然气消费需求持续增长。目前我国政府已制定“利用海外，西气东输，北气南下，海气登陆，就近供应”的发展战略，天然气行业供需格局逐步稳定，我国天然气行业发展将进入快速发展阶段，因此，燃气输送的范围在不断扩大，使用率也在提升，也使得燃气的在线实时计价具有重要意义。
3.在天然气计价过程中,需要测得天然气的体积与热值,目前,市场上主流的天燃气热值测量方案主要有激光法、光声光谱法、红外法,色谱法、直接燃烧法等。其中色谱法因其测量精度高等优点成为了天然气热值计价领域最主要的方法，并且目前最主要商用的天然气热值测量装备主要为气相色谱仪，而高端色谱仪技术被国外垄断，为此我国每年需花费60
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70亿人民币进口该设备。即使如此，色谱仪仍存在着操作复杂，测量速度慢，价格高，体积大等缺陷。这一切给油气管网的建设带来了不小的难度。因此,天然气热值测量装备也成为了一项卡脖子技术。为此，急需开发一种测速快、成本低、操作简单的天然气热值测量仪器。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法。本发明具有成本低，体积小，操作简单的优点。
5.本发明的技术方案：基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法，包括预处理装置、光谱仪、质谱仪、气体流量计、流量计算机、通信装置和服务器，所述预处理装置安装于燃气管道进气口，光谱仪安装于预处理装置的后方，质谱仪安装于光谱仪的后方；所述气体流量计安装于燃气管道出气口的前方；所述流量计算机分别与气体流量计、光谱仪、质谱仪和通信装置连接；所述通信装置和服务器通信连接；
6.燃气由燃气管道进气口进去，首先通过预处理装置将杂质滤去,再经过光谱仪测出燃气中各气体的具体含量，然后由质谱仪测出各气体的组分比例，再通过气体流量计的获取燃气体积流量数据，将燃气中各气体的具体含量、各气体的组分比例和燃气体积流量数据输入至流量技术机中，利用流量计算机计算出流经燃气管道的燃气能量数据，最后由通信装置将燃气能量数据上传至服务器进行燃气计价。
7.上述的基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法，所述气体流量计为孔板式气体流量计、涡街式气体流量计或涡轮式气体流量计。
8.前述的基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法，所述质谱仪的进气口安装有单向阀，用于防止燃气气体导流；所述质谱仪的出气口安装有空气泵，用于维持质谱仪
内部低压，从而吸入燃气气体进行测量。
9.前述的基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法，流量计算机利用燃气中各气体的具体含量和各气体的组分比例计算出燃气的热值数据，再利用燃气的热值数据和燃气体积流量数据计算出流经燃气管道的燃气能量数据。
10.与现有技术相比，本发明通过预处理装置将杂质滤去,再经过光谱仪测出燃气中各气体的具体含量，然后由质谱仪测出各气体的组分比例，再通过气体流量计的获取燃气体积流量数据，将燃气中各气体的具体含量、各气体的组分比例和燃气体积流量数据输入至流量技术机中，利用流量计算机计算出流经燃气管道的燃气能量数据，最后由通信装置将燃气能量数据上传至服务器进行燃气计价。本发明利用价格较为便宜的光谱仪和质谱仪进行燃气气体的测量，再结合气体流量计测量燃气的气体体积，从而根据这三个数据进行燃气的能量数据计算，由此可以不采用气相色谱仪的测量方式，从而具有成本低，体积小，操作简单的优点。
附图说明
11.图1为本发明的结构示意图；
12.附图说明：
13.1、预处理装置；2、光谱仪；3、质谱仪；4、气体流量计；5、流量计算机；6、通信装置；7、服务器；8、单向阀；9、空气泵。
具体实施方式
14.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
15.实施例：基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法，如图1所示，包括预处理装置1、光谱仪2、质谱仪3、气体流量计4、流量计算机5、通信装置6和服务器7，所述预处理装置1由气体杂质过滤装置，真空发生装置等装置组成，可通过市售获得；所述光谱仪2由入射狭缝,准直元件,色散元件,聚焦元件和探测器阵列等部分组成，可通过市售获得；所述质谱仪3由气体电离装置,离子偏离电场,探测器阵列等部分组成，可通过市售获得；所述气体流量计4为孔板式气体流量计4、涡街式气体流量计4或涡轮式气体流量计4；所述流量计算机5由控制器和控制线路等部分组成，可通过市售获得；所述通信装置6由通信控制芯片与通信线路组成，可通过市售获得，本实施例的通讯方式可以为5g、wifi或蓝牙；所述的服务器7可以是云端服务器7，内具有燃气计价程序或系统，用于燃气计价；所述预处理装置1安装于燃气管道进气口，用于滤去天然气中的杂质，光谱仪2安装于预处理装置1的后方，用于测出燃气中各气体的具体含量，质谱仪3安装于光谱仪2的后方，由质谱仪3测出各气体的组分比例，其中所述质谱仪3的进气口安装有单向阀8，用于防止燃气气体导流；所述质谱仪3的出气口安装有空气泵9，用于维持质谱仪3内部低压，从而吸入燃气气体进行测量；所述气体流量计4安装于燃气管道出气口的前方，通过气体流量计4的获取燃气体积流量数据；所述流量计算机5分别与气体流量计4、光谱仪2、质谱仪3和通信装置6连接；所述通信装置6和服务器7通信连接；
16.燃气由燃气管道进气口进去，首先通过预处理装置1将杂质滤去,再经过光谱仪2
测出燃气中各气体的具体含量，然后由质谱仪3测出各气体的组分比例，再通过气体流量计4的获取燃气体积流量数据，将燃气中各气体的具体含量、各气体的组分比例和燃气体积流量数据输入至流量技术机中，流量计算机5利用燃气中各气体的具体含量和各气体的组分比例计算出燃气的热值数据，再利用燃气的热值数据和燃气体积流量数据计算出流经燃气管道的燃气能量数据，最后由通信装置将燃气能量数据上传至服务器7进行燃气计价。
17.本发明利用价格较为便宜的光谱仪和质谱仪进行燃气气体的测量，再结合气体流量计测量燃气的气体体积，从而根据这三个数据进行燃气的能量数据计算，由此可以不采用气相色谱仪的测量方式，从而具有成本低，体积小，操作简单的优点。


技术特征：
1.基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法，包括预处理装置(1)、光谱仪(2)、质谱仪(3)、气体流量计(4)、流量计算机(5)、通信装置(6)和服务器(7)，其特征在于：所述预处理装置(1)安装于燃气管道进气口，光谱仪(2)安装于预处理装置(1)的后方，质谱仪(3)安装于光谱仪(2)的后方；所述气体流量计(4)安装于燃气管道出气口的前方；所述流量计算机(5)分别与气体流量计(4)、光谱仪(2)、质谱仪(3)和通信装置(6)连接；所述通信装置(6)和服务器(7)通信连接；燃气由燃气管道进气口进去，首先通过预处理装置(1)将杂质滤去,再经过光谱仪(2)测出燃气中各气体的具体含量，然后由质谱仪(3)测出各气体的组分比例，再通过气体流量计(4)的获取燃气体积流量数据，将燃气中各气体的具体含量、各气体的组分比例和燃气体积流量数据输入至流量技术机中，利用流量计算机(5)计算出流经燃气管道的燃气能量数据，最后由通信装置(6)将燃气能量数据上传至服务器(7)进行燃气计价。2.根据权利要求1所述的基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法，其特征在于：所述气体流量计(4)为孔板式气体流量计(4)、涡街式气体流量计(4)或涡轮式气体流量计(4)。3.根据权利要求1所述的基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法，其特征在于：所述质谱仪(3)的进气口安装有单向阀(8)，用于防止燃气气体导流；所述质谱仪(3)的出气口安装有空气泵(9)，用于维持质谱仪(3)内部低压，从而吸入燃气气体进行测量。4.根据权利要求1所述的基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法，其特征在于：流量计算机(5)利用燃气中各气体的具体含量和各气体的组分比例计算出燃气的热值数据，再利用燃气的热值数据和燃气体积流量数据计算出流经燃气管道的燃气能量数据。

技术总结
本发明公开了基于光谱质谱联用与物联网技术的燃气计价方法，燃气由燃气管道进气口进去，首先通过预处理装置将杂质滤去,再经过光谱仪测出燃气中各气体的具体含量，然后由质谱仪测出各气体的组分比例，再通过气体流量计的获取燃气体积流量数据，将燃气中各气体的具体含量、各气体的组分比例和燃气体积流量数据输入至流量技术机中，利用流量计算机计算出流经燃气管道的燃气能量数据，最后由通信装置将燃气能量数据上传至服务器进行燃气计价。本发明具有成本低，体积小，操作简单的优点。操作简单的优点。操作简单的优点。


技术研发人员：杨洋 张淼 章城 周晨 徐静 王哲科 吴佳伟 鲍海波 王荣强
受保护的技术使用者：温州大学
技术研发日：2021.06.08
技术公布日：2021/9/9