适用于受限空间的多通道抽气采样式检测系统及控制方法与流程

1.本发明涉及空气检测技术领域，特别涉及适用于受限空间的多通道抽气采样式检测系统及控制方法。


背景技术：

2.在现有技术中，雨/污水调蓄池、地下工作井、深坑、雨/污水泵房底层空间等受限空间容易出现硫化氢、甲烷、氨气等有毒有害气体积聚以及缺氧等情形。
3.如在硫化氢等有毒气体积聚并达到一定浓度或者形成缺氧环境，人员误入其中容易导致伤亡。
4.如在甲烷、氨气等易燃易爆气体积聚达到爆炸浓度时，环境内电气故障、外部引火源误入容易引起爆炸。
5.为保障生命财产安全，要求在相关设施设置气体检测仪。
6.然而，在实际应用中，相关场所环境潮湿、存在腐蚀性气体导致设备故障高发，同时相关场所的设备检修维护极为不方便。
7.因此，如何解决从检测点抽气至环境良好、检修维护方便的场所进行分析检测成为本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

8.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供适用于受限空间的多通道抽气采样式检测系统及控制方法，实现的目的是通过管路设计和“分时复用”的控制方式实现单台气体测定仪对多处检测点的测量，从而降低设备投资同时极大降低运行期间的维护工作量。
9.为实现上述目的，本发明公开了适用于受限空间的多通道抽气采样式检测系统；包括集成于控制柜内的气体分析仪、控制单元、取样泵和多个取样通道；
10.每一所述取样通道的一端均从所述控制柜延伸至需要对气体进行采样检测的检测点，另一端并接后与第一三通电磁阀的a端连接；
11.所述第一三通电磁阀的b端通过管路依次连接压力计、取样泵、第一过滤器、冷凝器和第二过滤器；
12.所述第一三通电磁阀的c端与第二三通电磁阀的b端连接；
13.所述第二三通电磁阀的a端与吹扫通道连接，c端与所述取样泵和所述第一过滤器之间的管路通过三通连接；
14.所述第二过滤器的出口与第三三通电磁阀的b端连接；
15.所述第三三通电磁阀的a端连接流量计；
16.所述流量计的出口处并联由多台所述气体分析仪通过管路连接成的局部管网，以及依次连接的第二手动阀、校准仓/接口和第二排气口；
17.由多台所述气体分析仪通过管路连接成的局部管网的出口设有止回阀和第一排气口；
18.所述第三三通电磁阀的c端依次连接第三手动阀和标准气体输入通道；
19.所述第一过滤器和所述第二过滤器的滤液排出口均与排液口连接；
20.每一所述取样通道上均设有取样电磁阀；
21.每一所述取样电磁阀均与所述控制单元连接，由所述控制单元控制启闭；
22.所述第一三通电磁阀、所述第二三通电磁阀、所述第三三通电磁阀、所述压力计、所述流量计、所述取样泵和每一所述气体分析仪均与所述控制单元连接；
23.所述控制单元包括触控屏和报警器。
24.优选的，所述第一三通电磁阀的b端和所述第一过滤器之间设有并接的最少两个所述取样泵。
25.优选的，多台所述气体分析仪依次串联形成所述局部管网，一端设有第一手动阀，且所述第一手动阀的输入端与所述流量计的输出端、所述第二手动阀的输入端之间通过三通接头连接。
26.优选的，多台所述气体分析仪互相并联形成所述局部管网，输入的一端与所述第二手动阀的输入端一起并接在第一手动阀的输出端；
27.所述第一手动阀的输入端与所述流量计的输出端连接。
28.优选的，所述控制单元与ups及电池连接；
29.所述控制单元为plc或单片机，通过对每一所述取样电磁阀、所述第一三通电磁阀、所述第二三通电磁阀、所述第三三通电磁阀和所述取样泵的控制实现各工作模式下气路的控制，采集每一所述气体分析仪的分析测量值，当气体浓度超限或系统发生故障时通过所述报警器发出报警，同时实现系统信息的上传；
30.所述ups及电池用于在断电情况下给所述控制单元供电，后备容量不低于1h；
31.所述触控屏用于系统信息的显示，系统参数设置，工作模式手动控制；
32.所述报警器在检测气体浓度超限或系统发生故障时，根据所述控制单元的命令发出报警。
33.优选的，所述第一过滤器的滤液输出口设有液位计和滤液排液电磁阀；
34.所述液位计和所述滤液排液电磁阀均与所述控制单元连接；
35.所述控制单元根据所述液位计反馈的液位值，控制所述滤液排液电磁阀的启闭。
36.优选的，每一所述取样管道均通过明敷或预埋的方式设置，均采用耐腐蚀材质制成，设置在相应的所述检测点的取样口均设有初步过滤措施；
37.所述压力计将采集到的压力反馈给所述控制单元，所述控制单元根据所述压力计采集到的压力数据判断是否存在取样通道阻塞、电磁阀动作故障和/或取样通道进水导致的欠压情况，并通过所述报警器发出报警；
38.所述吹扫通道与吹扫气体气瓶或压缩机连接，在吹扫模式下用于提供带压吹扫气体；
39.所述第二三通电磁阀在前吹扫，即对每一所述取样通道进行吹扫时状态为a端和b端连通，在后吹扫，即对所述取样本进行吹扫时的状态为a端和c端连通；
40.所述第一过滤器用于对取样气体进行初步过滤，用于分离取样气体中的杂质以及管道进水；
41.所述冷凝器用于对取样气体进行冷凝处理，分离取样气体中的水汽；
42.所述第二过滤器用于对冷凝处理后的取样气体进行进一步分离；
43.所述流量计用于检测取样气体的流量，以控制所述取样泵运行，当流量过低时，向所述控制单元发出气路阻塞的反馈；
44.每一所述气体分析仪均包括硫化氢、甲烷、氨气和/或氧气浓度仪表，一台即可实现对多个取样点的气体分析检测；
45.所述止回阀用于防止气体从排气口回流进系统管路，影响气体分析仪测量精度；
46.所述第一排气口用于分析后的取样气体排出；
47.所述标准气体输入通道连接标准气体储罐，在校准模式下向系统提供校准气体；
48.所述校准仓/接口用于放置或者安装参照仪表；
49.所述第三三通电磁阀在正常取样检测模式下的状态为a端和b端连通，在标准气体校准模式下为a端和c端连通；
50.所述第二排气口用于校准气体的排出，由于标准气体可能存在一定的毒害，排期口应加强通风等防护措施。
51.本发明还提供适用于受限空间的多通道抽气采样式检测系统的控制方法，包括初始化模式、取样检测模式、吹扫模式以及校准模式；
52.在所述初始化模式，所述控制单元停止所有所述气体分析仪的数据采集，关闭所有所述取样通道上的所述取样电磁阀，以及所述滤液排液电磁阀，停止所有所述取样泵，所述第一三通电磁阀、所述第二三通电磁阀、所述第三三通电磁阀均处于a端和b端连通状态；
53.在取样检测模式，所述第一三通电磁阀、所述第二三通电磁阀、所述第三三通电磁阀均处于a端和b端连通状态，所述取样泵处于启动状态，并根据使用者的不同要求在以下三种状态下切换：
54.定时轮检状态：按顺序对每一所述检测点轮流取样，并根据以下控制步骤的循环：
55.停止所述控制单元对任一所述气体分析仪的数据采集，打开需要取样的所述取样通道的所述取样电磁阀，关闭不需要取样的所述取样通道的所述取样电磁阀，然后根据时间持续排气或排气至每一所述所述气体分析仪直至示数稳定后，通过所述气体分析仪对采样到的所述气体进行分析仪；
56.混合检测状态：同时对多个所述检测点取样，对混合气体进行监测，获得平均气体浓度，具体步骤如下：
57.打开需要监测的空间所对应的多个所述检测点所对应的每一取样通道的所述取样电磁阀，关闭与需要监测的空间不相的每一所述取样通道的所述取样电磁阀，然后根据设定时间持续排气或排气至每一所述所述气体分析仪直至示数稳定后，通过所述气体分析仪对采样到的所述气体进行分析仪；
58.定点持续检测状态：持续对一个所述检测点进行气体浓度检测，以对选定区域的气体浓度进行持续监测，具体步骤如下：
59.选定取样点作为所述检测点，打开所述检测点所对应的每一取样通道的所述取样电磁阀，关闭与所述检测点不相的每一所述取样通道的所述取样电磁阀，然后根据设定时间持续排气或排气至每一所述所述气体分析仪直至示数稳定后，通过所述气体分析仪对采样到的所述气体进行分析仪；
60.在所述吹扫模式，所述取样泵停止，所有所述气体分析仪停止工作，并根据使用者
的不同要求在以下四种状态下切换：
61.前吹扫状态：对所述取样泵前的各所述取样通道进行吹扫，包括如下步骤：
62.关闭每一所述样电磁阀，将所述第一三通电磁阀切至a端与c端连通，将所述第二三通电磁阀切至a端与b端连通，然后按顺序逐一所有所述样电磁阀并持续一段时间，吹扫结束；
63.后吹扫状态：对所述取样泵后的管路进行吹扫，包括如下步骤：
64.将所述第一三通电磁阀切至a端与c端连通，将所述第二三通电磁阀切至a端与c端连通，将所述第三三通电磁阀切至a端与b端连通，关闭所述滤液排液电磁阀，保持通气并持续一段时间、吹扫结束；
65.定时吹扫状态：是在所述取样检测模式下按所述控制单元内预设的时间和吹扫顺序对管路进行吹扫；
66.条件吹扫：是在所述取样检测模式下，当所述控制单元检测到气路阻塞或者进水故障时，临时按所述控制单元内预设的时间和吹扫顺序对管路进行吹扫；
67.在所述校准模式，所述取样泵停止，所有所述气体分析仪停止工作，并根据使用者的不同要求在以下两种状态下切换：
68.标准气体校准状态，控制步骤如下：
69.停止所有取样泵，停止所有所述气体分析仪，将所述第三三通电磁阀切至a端和c端连通，从所述标准气体输入通道输入标准气体，然后比较每一所述气体分析仪示数与所述标准气体的标称浓度，调整每一所述气体分析仪内部参数直至与所述标准气体的标称浓度一致；
70.标准表校准状态，控制步骤如下：
71.在所述取样检测模式下，在取样气体达到要求浓度时，在所述校准仓/接口放入标准仪表，然后比较所述标准仪表中对应的每一所述气体分析仪的示数，并调整每一所述气体分析仪内部参数直至示数与标称浓度一致。
72.本发明的有益效果：
73.本发明利用取样管路将各检测点的气体抽吸至控制柜内分析检测，采用分时复用的方式实现单个气体分析仪对多个检测点的测量。
74.本发明根据检测管路不同，可采用串联和并联两种形式。串联形式下多台气体分析仪在同一根管路上进行气体检测，从而降低管路复杂性减少管配件。
75.本发明中并联形式下的多台气体分析仪各自拥有独立的取样管路，能够减少气体测定仪之间的相互干扰提升测量精度。
76.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
77.图1示出本发明一实施例中多台气体分析仪呈互相并联的结构示意图。
78.图2示出本发明一实施例中多台气体分析仪呈依次串联的结构示意图。
具体实施方式
79.实施例
80.如图1和图2所示，适用于受限空间的多通道抽气采样式检测系统；包括集成于控制柜内的气体分析仪12、控制单元22、取样泵4和多个取样通道1；
81.每一取样通道1的一端均从控制柜延伸至需要对气体进行采样检测的检测点，另一端并接后与第一三通电磁阀2的a端连接；
82.在某些实施例中，每一取样管道1均通过明敷或预埋的方式设置，均采用耐腐蚀材质制成，设置在相应的检测点的取样口均设有初步过滤措施；
83.第一三通电磁阀2的b端通过管路依次连接压力计3、取样泵4、第一过滤器5、冷凝器6和第二过滤器7；
84.压力计3将采集到的压力反馈给控制单元22，控制单元22根据压力计3采集到的压力数据判断是否存在取样通道1阻塞、电磁阀动作故障和/或取样通道1进水导致的欠压情况，并通过报警器24发出报警；
85.在某些实施例中，第一三通电磁阀2的b端和第一过滤器5之间设有并接的最少两个取样泵4。
86.在实际应用中，取样泵4为气体取样、输送提供动力，可仅用单泵形式，也可为提升系统可靠性采用双泵热备形式，两个以上取样泵4能够交替使用，保证任何时候都有至少一个取样泵4能够工作。
87.第一过滤器5用于对取样气体进行初步过滤，用于分离取样气体中的杂质以及管道进水；
88.冷凝器6用于对取样气体进行冷凝处理，分离取样气体中的水汽；
89.第二过滤器7用于对冷凝处理后的取样气体进行进一步分离；
90.第一三通电磁阀2的c端与第二三通电磁阀8的b端连接；
91.第二三通电磁阀8的a端与吹扫通道9连接，c端与取样泵4和第一过滤器5之间的管路通过三通连接；
92.吹扫通道9与吹扫气体气瓶或压缩机连接，在吹扫模式下用于提供带压吹扫气体；
93.第二三通电磁阀8在前吹扫，即对每一取样通道1进行吹扫时状态为a端和b端连通，在后吹扫，即对取样本进行吹扫时的状态为a端和c端连通；
94.第二过滤器7的出口与第三三通电磁阀10的b端连接；
95.第三三通电磁阀10的a端连接流量计11；
96.流量计11用于检测取样气体的流量，以控制取样泵4运行，当流量过低时，向控制单元22发出气路阻塞的反馈；
97.流量计11的出口处并联由多台气体分析仪12通过管路连接成的局部管网，以及依次连接的第二手动阀13、校准仓/接口14和第二排气口15；
98.每一气体分析仪12均包括硫化氢、甲烷、氨气和/或氧气浓度仪表，一台即可实现对多个取样点的气体分析检测；
99.如图2所示，在某些实施例中，多台气体分析仪12依次串联形成局部管网，一端设有第一手动阀25，且第一手动阀25的输入端与流量计11的输出端、第二手动阀13的输入端之间通过三通接头连接。
100.如图1，在某些实施例中，多台气体分析仪12互相并联形成局部管网，输入的一端与第二手动阀13的输入端一起并接在第一手动阀25的输出端；
101.第一手动阀25的输入端与流量计11的输出端连接。
102.校准仓/接口14用于放置或者安装参照仪表；
103.第二排气口15用于校准气体的排出，由于标准气体可能存在一定的毒害，排期口应加强通风等防护措施；
104.由多台气体分析仪12通过管路连接成的局部管网的出口设有止回阀16和第一排气口17；
105.止回阀16用于防止气体从排气口回流进系统管路，影响气体分析仪12测量精度；
106.第一排气口17用于分析后的取样气体排出；
107.第三三通电磁阀10的c端依次连接第三手动阀18和标准气体输入通道19；
108.第三三通电磁阀10在正常取样检测模式下的状态为a端和b端连通，在标准气体校准模式下为a端和c端连通；
109.标准气体输入通道19连接标准气体储罐，在校准模式下向系统提供校准气体；
110.第一过滤器5和第二过滤器7的滤液排出口均与排液口20连接；
111.在某些实施例中，第一过滤器5的滤液输出口设有液位计27和滤液排液电磁阀28；
112.液位计27和滤液排液电磁阀28均与控制单元22连接；
113.控制单元22根据液位计27反馈的液位值，控制滤液排液电磁阀28的启闭。
114.每一取样通道1上均设有取样电磁阀21；
115.每一取样电磁阀21均与控制单元22连接，由控制单元22控制启闭；
116.第一三通电磁阀2、第二三通电磁阀8、第三三通电磁阀10、压力计3、流量计11、取样泵4和每一气体分析仪12均与控制单元22连接；
117.控制单元22包括触控屏23和报警器24。
118.在某些实施例中，控制单元22与ups及电池26连接；
119.控制单元22为plc或单片机，通过对每一取样电磁阀21、第一三通电磁阀2、第二三通电磁阀8、第三三通电磁阀10和取样泵4的控制实现各工作模式下气路的控制，采集每一气体分析仪12的分析测量值，当气体浓度超限或系统发生故障时通过报警器24发出报警，同时实现系统信息的上传；
120.ups及电池26用于在断电情况下给控制单元22供电，后备容量不低于1h；
121.触控屏23用于系统信息的显示，系统参数设置，工作模式手动控制；
122.报警器24在检测气体浓度超限或系统发生故障时，根据控制单元22的命令发出报警。
123.本发明还提供适用于受限空间的多通道抽气采样式检测系统的控制方法，包括初始化模式、取样检测模式、吹扫模式以及校准模式；
124.在初始化模式，控制单元22停止所有气体分析仪12的数据采集，关闭所有取样通道1上的取样电磁阀21，以及滤液排液电磁阀28，停止所有取样泵4，第一三通电磁阀2、第二三通电磁阀8、第三三通电磁阀10均处于a端和b端连通状态；
125.在取样检测模式，第一三通电磁阀2、第二三通电磁阀8、第三三通电磁阀10均处于a端和b端连通状态，取样泵4处于启动状态，并根据使用者的不同要求在以下三种状态下切
换：
126.定时轮检状态：按顺序对每一检测点轮流取样，并根据以下控制步骤的循环：
127.停止控制单元22对任一气体分析仪12的数据采集，打开需要取样的取样通道1的取样电磁阀21，关闭不需要取样的取样通道1的取样电磁阀21，然后根据时间持续排气或排气至每一气体分析仪12直至示数稳定后，通过气体分析仪12对采样到的气体进行分析仪；
128.混合检测状态：同时对多个检测点取样，对混合气体进行监测，获得平均气体浓度，具体步骤如下：
129.打开需要监测的空间所对应的多个检测点所对应的每一取样通道1的取样电磁阀21，关闭与需要监测的空间不相的每一取样通道1的取样电磁阀21，然后根据设定时间持续排气或排气至每一气体分析仪12直至示数稳定后，通过气体分析仪12对采样到的气体进行分析仪；
130.定点持续检测状态：持续对一个检测点进行气体浓度检测，以对选定区域的气体浓度进行持续监测，具体步骤如下：
131.选定取样点作为检测点，打开检测点所对应的每一取样通道1的取样电磁阀21，关闭与检测点不相的每一取样通道1的取样电磁阀21，然后根据设定时间持续排气或排气至每一气体分析仪12直至示数稳定后，通过气体分析仪12对采样到的气体进行分析仪；
132.在吹扫模式，取样泵4停止，所有气体分析仪12停止工作，并根据使用者的不同要求在以下四种状态下切换：
133.前吹扫状态：对取样泵4前的各取样通道1进行吹扫，包括如下步骤：
134.关闭每一样电磁阀，将第一三通电磁阀2切至a端与c端连通，将第二三通电磁阀8切至a端与b端连通，然后按顺序逐一所有样电磁阀并持续一段时间，吹扫结束；
135.后吹扫状态：对取样泵4后的管路进行吹扫，包括如下步骤：
136.将第一三通电磁阀2切至a端与c端连通，将第二三通电磁阀8切至a端与c端连通，将第三三通电磁阀10切至a端与b端连通，关闭滤液排液电磁阀28，保持通气并持续一段时间、吹扫结束；
137.定时吹扫状态：是在取样检测模式下按控制单元22内预设的时间和吹扫顺序对管路进行吹扫；
138.条件吹扫：是在取样检测模式下，当控制单元22检测到气路阻塞或者进水故障时，临时按控制单元22内预设的时间和吹扫顺序对管路进行吹扫；
139.在校准模式，取样泵4停止，所有气体分析仪12停止工作，并根据使用者的不同要求在以下两种状态下切换：
140.标准气体校准状态，控制步骤如下：
141.停止所有取样泵4，停止所有气体分析仪12，将第三三通电磁阀10切至a端和c端连通，从标准气体输入通道19输入标准气体，然后比较每一气体分析仪12示数与标准气体的标称浓度，调整每一气体分析仪12内部参数直至与标准气体的标称浓度一致；
142.标准表校准状态，控制步骤如下：
143.在取样检测模式下，在取样气体达到要求浓度时，在校准仓/接口14放入标准仪表，然后比较标准仪表中对应的每一气体分析仪12的示数，并调整每一气体分析仪12内部参数直至示数与标称浓度一致。
144.在实际应用中，当气体浓度超限报警、取样管路阻塞报警、进水报警、取样泵故障报警、电磁阀故障报警等。各项报警功能的触发条件如下：
145.1、气体浓度超限报警：当任意气体分析仪的检测浓度达到或超过报警浓度设定值即触发报警。当发生该报警时首先确定时哪台仪表数据超限从而确定超限气体种类，再根据报警时刻取样电磁阀的开关状态确定气体浓度超限的具体位置，即检测点。
146.2、取样泵前管路阻塞报警：取样泵处于运行状态同时压力计负压超过正常范围。
147.3、取样泵后管路阻塞报警：取样泵处于运行状态同时流量计示数为零。
148.4、进水报警：当液位开关ls被触发后，发出进水报警信号。
149.5、取样泵故障报警：在取样检测模式下取样泵处于运行状态但流量计或压力计示数为零时触发取样泵故障报警。
150.6、气体分析仪故障报警：当气体分析仪内部发出故障信号时触发该报警。
151.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。