專利名稱：一種化工園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種監控系統，尤其涉及一種化工園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統。
背景技術：
近年來我國重大環境污染事件頻繁發生，對生態環境、人民健康及社會安全產生嚴重影響。從我國當前重大環境污染事件發生的實際狀況出發，結合國際環境科學技術發展前沿，研究開發適合我國國情的重大環境污染事件監控技術系統，是提升我國環境保護技術水平，推進環境友好型社會發展的迫切要求。其中，“風險源監控”主要針對歷次重大環境污染事件中的典型污染物，選擇滿足監控指標的在線監測設備，集成在線監測、數據處理與傳輸技術，構建重點風險源動態監控平臺，開展不同規模的監測監控示范。隨著人類生產和使用化學品的種類、數量不斷增加，大量有機污染物、有毒有害污染物進入環境，容易引發環境污染事故，其潛在的健康和生態風險已經成為人們關注的焦點。揮發性有機物(volatile organic compounds, VOCs)被世界衛生組織定義為沸點在 50 260°C、室溫下飽和蒸氣壓> 133. 322Pa的易揮發性化合物。其主要成分為脂肪烴、芳香烴、鹵代烴、氧烴、氮烴、硫烴和一些醛、酮、醚、酯類化合物，部分已被列為致癌物(如苯和氯乙烯)。一氧化碳、硫化氫、氨氣、氯氣等有毒氣體，甲烷、氯甲烷、丁烷、氫氣等可燃氣體廣泛應用于石油、化工、冶金、電力等行業。VOCs是石油、化工、制藥、印刷、建材、噴涂等企業經常使用和排放的物質。特別要強調的是，許多VOCs有易燃易爆特性，這些爆炸品、泄露品進入環境，將對環境造成很大的污染，對人類生命財產造成重大損失。相關企業在這些物質的儲存、生產和運輸環節若存在安全管理隱患，極易釀成重大環境污染事故。如世界有名的環境污染事件馬斯河谷事件，馬斯河谷工業區煉焦、煉鋼、電力、玻璃、煉鋅、硫酸、化肥等工廠排放的大量煙霧彌漫在河谷上空無法擴散，有害氣體積存量接近危害健康的極限。一個星期內就有60多人死亡，是同期正常死亡人數的十多倍。印度博帕爾毒氣泄漏事件，該廠的一個儲料罐進水，罐中的化學原料發生劇烈的化學反應，儲料罐爆炸，41噸異氰酸甲酯泄漏到居民區，釀成迄今世界最大的化學污染事件。
發明內容
針對上述情況，本發明設計開發了一種化工園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，以及時發現工業園區空氣中氣體污染物的變化趨勢，實現化學工業園區空氣中氣體污染物監測數據的實時采集、傳輸、存儲功能，實現環境污染的預警與監管。為此，本發明公開了一種化工園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，包括 PID傳感器的氣體采集裝置，其與所述工業園區大氣連接，用于間歇性地從大氣中采集氣體；過濾裝置，與所述PID傳感器氣體采集裝置連接，用于過濾氣體樣品中的水分；光離子化傳感器檢測裝置，其與所述過濾裝置連接，用于接收過濾后的揮發性有機污染物，并對過濾后的后的揮發性有機污染物氣體進行定量檢測；電化學傳感器的括泵吸式氣體采集裝置，內置強力吸氣泵，用于將空氣中的氣體吸入氣體采集裝置；除塵裝置，與所述電化學傳感器的氣體采集裝置連接，用于過濾去除空氣中的灰塵；電化學傳感器檢測儀，與所述除塵裝置連接，用于接收除塵處理后的有毒氣體，并對除塵后的有毒氣體進行定量檢測；催化燃燒傳感器的氣體采集裝置，泵吸式氣體采集方式，用于將空氣中的氣體送入采集裝置；催化燃燒傳感器檢測儀，與所述催化燃燒傳感器的氣體采集裝置連接，用于定量檢測可燃性氣體；超量程保護、反極性保護裝置，與所述催化燃燒傳感器檢測儀連接，用于監測氣體污染物濃度超出量程、外加電源電壓與設定電壓不匹配時保護儀器的裝置；PID傳感器、電化學傳感器、催化燃燒傳感器共同構成了多組分氣體污染物的監控系統的前端污染物采集檢測部分，用于監控系統的污染物種類確定與各參數耦合分析；地理信息確定裝置，其與所述各氣體采集裝置相連，用于測定所述氣體采集裝置在進行氣體采集操作時，所處的地理位置信息；信號轉換裝置，用于對檢測結果進行信號轉換和無線方式數據傳輸；存儲器，其與信號轉換裝置連接，用于存儲有各組分氣體污染物的安全數值范圍，以及存儲有各監控點位采集到的工業園區空氣中的氣體污染物的檢測歷史數據；控制器，其與所述氣體采集裝置、 存儲器連接，用于設定氣體采集裝置的采集頻率，以及用于將傳感器檢測儀檢測的污染物氣體的數據與存儲器中的安全數值范圍進行比較，并且根據比較結果，調整氣體采集裝置在不同地理位置的采集頻率；報警裝置，其與所述控制器連接，用于顯示和記錄每臺檢測儀的檢測數據和觸發報警的狀況，當監測到的氣體污染物濃度超過了設定的環境閾值，報警裝置就會發出光信號和鳴響聲進行報警。優選的是，所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統中，還包括風險地圖繪制模塊，其與所述存儲器、以及與所述控制器連接，用于根據所述存儲器中存儲的各監控點位地理位置采集到的園區空氣中的氣體污染物的檢測歷史數據，在控制器的控制下，繪制園區各監控點位空氣中氣體污染物的檢測結果風險地圖。優選的是，所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統中，還包括趨勢分析模塊，其與所述風險地圖繪制模塊相連，根據定性或定量采集的監測數據等信息，進行污染趨勢動態分析，并在GIS地圖中形成動態推演擴散模型，預測污染擴散狀況。同時， 系統可通過現場及時傳回的各種氣體污染物監測數據、氣象資料、危險源數量，進行動態校正，為決策提供輔助參考。優選的是，所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統中，還包括報告生成模塊，其與所述趨勢分析模塊相連，用于將傳感器類型、監控點位信息、采集的氣體污染物濃度信息，歷史數據、實時數據、報警的安全閾值、污染物濃度超標級別等關鍵信息生成報告，供管理者參考。優選的是，傳遞模塊，其與所述報告生成模塊相連，用于將生成的報告傳遞給監控中心。優選的是，所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統中，所述關鍵信息為關鍵詞。優選的是，所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統中，所述關鍵信息為所述報告生成的過程中，根據設定的規則所標記的特殊符號。
優選的是，所述特殊符號為根據不同規則采用的傳感器檢測儀對應的圖標。優選的是，所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統中，所述設定的規則為根據不同地理位置的不同狀態的空氣選用不同類的傳感器檢測儀。優選的是，所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統中，所述不同狀態的空氣包括化學工業園區空氣和化工園區周邊緩沖區域的空氣。優選的是，所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統中，所述傳遞模塊為無線信號傳遞裝置。
具體實施例方式下面對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。本發明提供一種化工園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，包括PID傳感器的氣體采集裝置，其與所述工業園區大氣連接，用于間歇性地從大氣中采集氣體；過濾裝置，與所述PID傳感器氣體采集裝置連接，用于過濾氣體樣品中的水分；光離子化傳感器檢測裝置，其與所述過濾裝置連接，用于接收過濾后的揮發性有機污染物，并對過濾后的后的揮發性有機污染物氣體進行定量檢測；電化學傳感器的括泵吸式氣體采集裝置，內置強力吸氣泵，用于將空氣中的氣體吸入氣體采集裝置；除塵裝置，與所述電化學傳感器的氣體采集裝置連接，用于過濾去除空氣中的灰塵；電化學傳感器檢測儀，與所述除塵裝置連接，用于接收除塵處理后的有毒氣體，并對除塵后的有毒氣體進行定量檢測；催化燃燒傳感器的氣體采集裝置，泵吸式氣體采集方式，用于將空氣中的氣體送入采集裝置；催化燃燒傳感器檢測儀，與所述催化燃燒傳感器的氣體采集裝置連接，用于定量檢測可燃性氣體；超量程保護、反極性保護裝置，與所述催化燃燒傳感器檢測儀連接，用于監測氣體污染物濃度超出量程、外加電源電壓與設定電壓不匹配時保護儀器的裝置；PID傳感器、電化學傳感器、催化燃燒傳感器共同構成了多組分氣體污染物監控系統的前端污染物采集檢測部分，用于監控系統的污染物種類確定與各參數耦合分析。地理信息確定裝置，其與所述氣體采集裝置相連，用于測定所述氣體采集裝置在進行氣體采集操作時，所處的地理位置信息。上述內容是對氣體的采集和對化工園區氣體污染物的測量。將氣體的采集與地理信息確定結合在一起，有利于實現采集結果和檢測結果的自動分析。而且通過地理信息與氣體在該地理位置的實際狀況的預先調查數據，在確定了所取氣體的地理信息的情況下， 就可以確定此處空氣的狀態，例如，此處的空氣為高風險區的空氣，例如工業園區內化工企業周邊的空氣，還是緩沖區域的空氣，例如化工園區周圍的空氣；那么根據不同的種類的空氣，會有不同的污染物標準參數范圍，會有不同的對應檢測儀器。信號轉換裝置，用于對檢測結果進行信號轉換和無線方式數據傳輸；存儲器，其與信號轉換裝置連接，用于存儲有各組分氣體污染物的安全數值范圍，以及存儲有各監控點位采集到的工業園區空氣中的氣體污染物的檢測歷史數據；控制器，其與所述氣體采集裝置、存儲器連接，用于設定氣體采集裝置的采集頻率，以及用于將傳感器檢測儀檢測的污染物氣體的數據與存儲器中的安全數值范圍進行比較，并且根據比較結果，調整氣體采集裝置在不同地理位置的采集頻率；風險地圖繪制模塊，其與所述存儲器、以及與所述控制器連接，用于根據所述存儲器中存儲的各監控點位地理位置采集到的園區空氣中的氣體污染物的檢測歷史數據，在控制器的控制下，繪制園區各監控點位空氣中氣體污染物的檢測結果風險地圖；趨勢分析模塊，其與所述風險地圖繪制模塊相連，根據定性或定量采集的監測數據等信息，進行污染趨勢動態分析，并在GIS地圖中形成動態推演擴散模型，預測污染擴散狀況。同時，系統可通過現場及時傳回的各種氣體污染物監測數據、氣象資料、危險源數量， 進行動態校正，為決策提供輔助參考。上述內容是對污染物檢測和預警控制過程進行的說明。信號轉換裝置能同時轉換多臺傳感器的標準模擬輸出信號，通過數字輸入輸出端口對傳感器進行控制和管理，在數據采集現場實現數據采集、處理和報告顯示及打印，也可以通過電話線、GSM無線通信網或局域網等多種通訊方式與監控可視化平臺連接。控制器根據污染物的檢測數據調整不同位置的氣體采集裝置的采集頻率，對于檢測數據鄰近高危值的，提高采集頻率，對于檢測數據遠離高危值的，降低采集頻率。對污染物的定性檢測主要是指檢測污染物的危害程度，而定量檢測主要是指檢測污染物的含量。風險地圖繪制模塊、趨勢分析模塊可以通過考慮污染物爆炸的高斯煙團擴散模型，來分析污染物的變化趨勢，這種變化趨勢不僅僅是某個地理位置單獨的縱向歷史檢測數據變化趨勢，還包括各個地理位置之間橫向變化趨勢，例如，對于整個園區不同地理位置的檢測數據的比較，根據數據的變化，分析出污染源的可能位置， 以及可能的發展趨勢。所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統中，還包括報告生成模塊， 用于將傳感器類型、監控點位信息、采集的氣體污染物濃度信息，歷史數據、實時數據、報警的安全閾值、污染物濃度超標級別等關鍵信息生成報告。所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統中，還包括傳遞模塊，其與所述報告生成模塊相連，用于將生成的報告傳遞給監控中心。所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統中，所述報告生成過程中的關鍵信息為關鍵詞。例如，一些有區分意義的關鍵詞，能夠對應到不同的檢測儀器。所述關鍵信息為所述報告生成的過程中，根據設定的規則所標記的特殊符號。而所述的規則為根據不同地理位置的不同狀態的空氣選用不同類的傳感器檢測儀。所述不同狀態的空氣包括化學工業園區空氣和化工園區周邊緩沖區域的空氣。所述傳遞模塊為無線信號傳遞裝置，每個傳感器檢測儀采集到的信號通過GPRS 網絡傳輸到可視化控制平臺，在控制平臺對氣體污染物進行實時監控。所述報警裝置為聲光報警裝置，報警裝置，其與所述控制器連接，用于顯示和記錄每臺檢測儀的檢測數據和觸發報警的狀況，以對空氣中氣體污染物濃度超標進行報警，當監控數值因污染事件而超出報警閾值/動態閾值時發出數據超標報警，其中超標報警采用聲、光兩種提示方式，報警級別對應于特征污染物危害級別。盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。
權利要求
1.一種工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，其特征在于，包括PID傳感器的氣體采集裝置，其與所述工業園區大氣連接，用于間歇性地從大氣中采集氣體；過濾裝置，與所述PID傳感器氣體采集裝置連接，用于過濾氣體樣品中的水分； 光離子化傳感器檢測裝置，其與所述過濾裝置連接，用于接收過濾后的揮發性有機污染物，并對過濾后的后的揮發性有機污染物氣體進行定量檢測；電化學傳感器的括泵吸式氣體采集裝置，內置強力吸氣泵，用于將空氣中的氣體吸入氣體采集裝置；除塵裝置，與所述電化學傳感器的氣體采集裝置連接，用于過濾去除空氣中的灰塵； 電化學傳感器檢測儀，與所述除塵裝置連接，用于接收除塵處理后的有毒氣體，并對除塵后的有毒氣體進行定量檢測；催化燃燒傳感器的氣體采集裝置，泵吸式氣體采集方式，用于將空氣中的氣體送入采集裝置；催化燃燒傳感器檢測儀，與所述催化燃燒傳感器的氣體采集裝置連接，用于定量檢測可燃性氣體；超量程保護、反極性保護裝置，與所述催化燃燒傳感器檢測儀連接，用于監測氣體污染物濃度超出量程、外加電源電壓與設定電壓不匹配時保護儀器的裝置；PID傳感器、電化學傳感器、催化燃燒傳感器共同構成了多組分氣體污染物的監控系統的前端污染物采集檢測部分，用于監控系統的污染物種類確定與各參數耦合分析；地理信息確定裝置，其與所述各氣體采集裝置相連，用于測定所述氣體采集裝置在進行氣體采集操作時，所處的地理位置信息；信號轉換裝置，用于對檢測結果進行信號轉換和無線方式數據傳輸； 存儲器，其與信號轉換裝置連接，用于存儲有各組分氣體污染物的安全數值范圍，以及存儲有各監控點位采集到的工業園區空氣中的氣體污染物的檢測歷史數據；控制器，其與所述各氣體采集裝置、存儲器連接，用于設定氣體采集裝置的采集頻率， 以及用于將傳感器檢測儀檢測的污染物氣體的數據與存儲器中的安全數值范圍進行比較， 并且根據比較結果，調整氣體采集裝置在不同地理位置的采集頻率；報警裝置，其與所述控制器連接，用于顯示和記錄每臺檢測儀的檢測數據和觸發報警的狀況，以對空氣中氣體污染物濃度超標進行及時報警，并且能夠第一時間為應急決策做出科學和準確的依據。
2.如權利要求1所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，其特征在于， 還包括風險地圖繪制模塊，其與所述存儲器、以及與所述控制器連接，用于根據所述存儲器中存儲的各監控點位地理位置采集到的園區空氣中的氣體污染物的檢測歷史數據，在控制器的控制下，繪制園區各監控點位空氣中氣體污染物的檢測結果風險地圖。
3.如權利要求2所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，其特征在于， 還包括趨勢分析模塊，其與所述風險地圖繪制模塊相連，根據定性或定量采集的監測數據等信息，進行污染趨勢動態分析，并在GIS地圖中形成動態推演擴散模型，預測污染擴散狀況。同時，系統可通過現場及時傳回的各種氣體污染物監測數據、氣象資料、危險源數量，進行動態校正，為決策提供輔助參考。
4.如權利要求2所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，其特征在于， 還包括報告生成模塊，其與所述趨勢分析模塊相連，用于將傳感器類型、監控點位信息、采集的氣體污染物濃度信息，歷史數據、實時數據、報警的安全閾值、污染物濃度超標級別等關鍵信息生成報告，供管理者參考。
5.如權利要求2所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，其特征在于， 還包括傳遞模塊，其與所述報告生成模塊相連，用于將生成的報告傳遞給監控中心。
6.如權利要求4所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，其特征在于， 所述關鍵信息為關鍵詞。
7.如權利要求4所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，其特征在于， 所述關鍵信息為所述報告生成的過程中，根據設定的規則所標記的特殊符號。
8.如權利要求7所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，其特征在于， 所述特殊符號為根據不同規則采用的傳感器檢測儀對應的圖標。
9.如權利要求7所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，其特征在于， 所述設定的規則為根據不同地理位置的不同狀態的空氣選用不同種類的傳感器檢測儀。
10.如權利要求8所述的工業園區空氣中多組分氣體污染物的監控系統，其特征在于， 所述不同狀態的空氣包括工業園區空氣及化工園區周邊的緩沖區域空氣。
全文摘要
本發明公開了一種化工園區空氣中多組分氣體污染物監控系統，包括PID傳感器、電化學傳感器、催化燃燒傳感器、地理信息確定裝置、信號轉換裝置、存儲器、控制器、聲光報警裝置。其中，PID傳感器、電化學傳感器、催化燃燒傳感器共同構成了監控系統前端污染物采集與檢測部分，用于污染物種類確定與各參數耦合分析。PID傳感器包括氣體采集裝置，過濾裝置，光離子化傳感器檢測裝置；電化學傳感器包括氣體采集裝置，除塵裝置，電化學傳感器檢測儀；催化燃燒傳感器包括氣體采集裝置，催化燃燒傳感器檢測儀，超量程、反極性保護裝置。本發明還包括控制裝置，用于對檢測結果進行統計和分析；聲光報警裝置，用于對污染物氣體濃度超標進行報警。
文檔編號G01N33/00GK102313793SQ20111026304
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月7日 優先權日2011年9月7日
發明者俞博凡, 宋永會, 彭劍峰, 袁鵬, 許偉寧, 韓璐 申請人:中國環境科學研究院