一种新型有毒有害气体检测系统的设计

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仪器研制与改进

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一种新型有毒有害气体检测系统的设计

杨懋

（海军装备部，宜宾644000）

摘要：针对传统侦检管检测有毒有害气体（简称：毒气）必须现场操作的缺点，本研究设计了一种将侦检管和自动化技术相结合的有毒有害气体检测系统％该系统可对已知有毒有害气体进行远程快速侦检，自动完成侦检管的检测和颜色识别过程，实现计算机终端与有毒有害气体确证装置之间的通信％系统测试结果表明，该系统具备远程可控、自动选管、切管和采样、颜色智能识别功能，有效颜色识别率为90%%该系统能在无人值守条件下或高危险情况下完成毒气侦察，提高检测和结果上传效率，减少人为判别误差，保障检测人员的人身安全％关键词：有毒有害气体侦检管自动检测远程可控

DOI：10.3969/j.issn.1001—232x.2020.05.001

Design of a new hazardous gas detection system.Yang Mao CNaval Armaments Division,Yibin644000, China)

Abstract:Aiming at the shortcomings of detect tube must be operated on site,a new hazardous gas detection system(HGDs)is designed,which applies automation technology to detect tube.The HGDs can quickly detect hazardous gas in a long distance,automatically complete the detection and color discrimina­tion,and realize the communication between computer terminals and hazardous gas confirmation devices. The test results show that the HGDs system has the function of remote control,automatic detection and intelligent color recognition,and its effective color recognition rate is90%.The system can complete gas detection in unattended or high-risk situation,improve the efficiency of detection and data upload,reduce humanerrorandprotectthesafetyofpeople.

Key words:Hazardous gas；Detect tube；Automatic detection；Remote control

有毒有害气体（简称：毒气）对人类健康的危害极大,甚至致人死亡％侦检管是较为成熟有效的毒气检测技术，具有操作简便、分析快速、可信度高、适应性好、价格低廉的优点）1,2,是目前毒气检测的主要技术手段之一％然而，该器材要求使用人员必须到现场进行手动操作，检测结果上报慢，无法在无人值守条件下或高危险情况下完成毒气侦察，而且自动化程度和信息化程度极低，会存在人为误差％因此，亟需研发一款无人值守、远程可控、智能识别、可靠性高、自动化程度高、对人员伤害小的在线检测系统，既可快速检测毒气，也能掌握毒气泄露时毒气的分布情况％本研究设计的有毒有害气体检测系统设计有3个区别于传统毒气检测的关键技术，分别为自动化完成侦检管检测、颜色智能识别和信息化控制％

1系统总体设计

1.1系统组成

有毒有害气体检测系统主要包含两个部分，分别为远程控制部分和毒气检测部分％远程控制部分由计算机终端和控制中心组成，计算机终端用于接收下位机信号和给下位机发送信号，控制中心用于与计算机终端、有毒有害气体确证装置进行信息交汇％毒气检测部分由有毒有害气体确证装置、侦

检管和预留接口组成，有毒有害气体确证装置包括控制模块、选管机构、切管机构、取样机构和颜色识别器,可自动完成侦检管检测毒气功能；预留接口可与多个有毒有害气体确证装置连接，实现多个点位的毒气检测。计算机终端与控制中心之间通过网线连接，控制中心与有毒有害气体确证装置之间通过R485通讯线连接。总体的系统组成框图见图1。

图1有毒有害气体检测系统组成框图

1.2系统功能

本研究所设计的有毒有害气体检测系统，不仅能对侦毒管自动执行选管、切管、采样过程，智能识别侦检管内发生化学反应后的颜色信息，自动完成侦检管检测毒气的功能；也能通过控制中心与计算机终端、有毒有害气体确证装置的信息交汇，对无人值守区域进行毒气的远程、实时检测。该系统既可作为有毒有害气体的检测系统，来检测毒气种类和浓度，也可作为毒气二次确证装置，来确证毒气报警器的报警信息。

1・3工作原理

1.3.1系统的工作原理

打开有毒有害气体检测系统，设定毒气种类和浓度，计算机终端通过TCP/IP协议将该毒气种类传递给控制中心，控制中心将计算机传过来的数据转化处理后经由通信模块发送给有毒有害气体确证装置。控制模块根据内设工作逻辑选取相应的侦检管，随后依次对侦检管进行切管和气体取样，颜色识别器实时识别侦检管颜色信息，并将侦检结果上传到控制中心，控制中心将处理后的信息上传到计算机终端，计算机软件界面显示对应的信息。1.3.2侦检管检测原理

侦检管是有毒有害气体检测分析的重要部分，可对毒气进行定性半定量检测。根据化学反应显色原理，当毒气通过侦检管时，毒气与侦检管内的化学试剂发生化学反应，根据反应颜色判别气体种类，根据颜色深浅判定气体的概率浓度。

1.3.3颜色识别原理

颜色识别主要通过颜色识别传感器完成分析判断，根据三原色理论，当专用识别光源照射到被测物体后，能检测出反射到传感器芯片上红、蓝、绿种颜色的光强值,根据这？个光强值，可以输出16进制的RGB色号，控制模块根据预设色号范围和智能识别模型进行比对计算，得出毒气类别。

1.4工作流程

系统开机后，打开计算机终端的软件，对整个系统进行自检。自检完成后，在软件界面选择某种毒气并输入毒气浓度，控制中心依据逻辑将该毒气信息转化后下达给有毒有害气体确证装置，有毒有害气体确证装置通过控制模块控制盘式选管机构选取该毒气侦检管，并将该侦检管旋转到切管工作区。切管机构进行切管，切管后采样泵运行相应时间，取样机构将一定量样气吸入侦检管内富集，停止采样泵，样气与侦检管内的物质发生化学反应。最后颜色识别器进行颜色识别并传给控制模块，控制模块将判别结果通过控制中心上传到计算终端，并在界面上显示出检测结果。图2为有毒有害气体检测系统工作流程图。

2系统硬件和软件设计

2.1系统硬件设计

有毒有害气体确证装置由控制模块、选管机构、切管机构、取样机构和颜色识别器5部分组成，并配套侦检管，可代替人工操作，自动完成选管、切管、抽气、显色反应、颜色判别、结果输出等过程。2.1.1控制模块

控制模块由单片机、信号处理芯片、外围电路、防浪涌组件、稳压电路、I/O接口等组成，直接或间接控制整个装置的正常工作。单片机和信号处理芯片选用高速、低功耗、干扰性强的产品。防浪涌组件主要包括电容、电解电容、抗浪涌二极管等器件。稳压电路包括外部稳压电路和内部稳压电路

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