[發(fā)明專利]一種土壤中二氧化碳含量在線監(jiān)測裝置

有效

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• 申請日: 2013-12-21
• 公開（公告）號: CN103713111A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 衛(wèi)引茂;馬勁風;王超展
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G08C17/02
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 謝鋼

技術領域

本發(fā)明涉及一種土壤中二氧化碳含量在線監(jiān)測裝置。

背景技術

節(jié)能減排是當前我國政府工作目標之一，為了減少二氧化碳的排放，當前國際上最為快速的方法是碳捕集與封存技術（CCS技術）。即利用二氧化碳的捕集裝置，將發(fā)電廠、煤化工廠、水泥廠、鋼鐵廠等排放出的二氧化碳氣體捕集和液化之后，運輸并注入到開發(fā)后期的油田進行驅油（CO2-EOR）并封存，或者注入到廢棄的油田進行封存。也可注入地下深部的鹽水層中進行地質封存，并確保封存至少200年~1000年以上不泄露到地表及大氣中。為觀測、監(jiān)測和證實深部地下封存二氧化碳的安全性，即證實地質封存的二氧化碳是否泄露，需要對地質封存區(qū)及封存區(qū)附近地表土壤中的二氧化碳氣體含量進行實時在線監(jiān)測。建立地表土壤中不同深度的二氧化碳濃度平面分布圖，用于確定二氧化碳是否直接泄漏到地表、泄漏點在什么位置、泄漏量為多少等。一旦發(fā)現(xiàn)二氧化碳氣體泄漏，需要及時采取地下、地面等的補救措施。不然會造成人畜中毒、地表環(huán)境的災難，還造成二氧化碳捕集、運輸和封存工作前功盡棄，造成一定的經(jīng)濟損失和環(huán)境破壞。

目前使用的二氧化碳含量檢測儀器存在以下不足：（1）在潮濕環(huán)境中無法通過液晶顯示模塊讀取數(shù)據(jù)；（2）無法在溫度低于0攝氏度時使用；（3）檢測儀器防護等級一般在IP31或以下，沒有防水性能，在潮濕土壤中無法使用，而且需要有人值守操作。

由于考慮安全因素，二氧化碳地質封存的區(qū)域及礦井一般選擇在偏遠地區(qū)，使用現(xiàn)有二氧化碳含量檢測儀器定期巡檢需要人工操作，成本高，數(shù)據(jù)無法遠傳，數(shù)據(jù)采集不及時，無法實現(xiàn)無人值守連續(xù)自動監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種土壤二氧化碳含量在線監(jiān)測裝置，適合無人值守環(huán)境下全天候的監(jiān)測土壤中二氧化碳含量，數(shù)據(jù)自動遠程上傳回服務器，無需人工干預。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種土壤中二氧化碳含量在線監(jiān)測裝置，由二氧化碳數(shù)據(jù)采集模塊和二氧化碳數(shù)據(jù)接收模塊組成，

所述的二氧化碳數(shù)據(jù)采集模塊包括內(nèi)殼體（6）、外殼體（7）和置于外殼體（7）外部的GPRS天線（8）；GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（3）通過連接線（4）與單片機（2）連接，并置于內(nèi)殼體（6）內(nèi)部；二氧化碳含量變送器（1）與防凝露裝置（14）連接并置于內(nèi)殼體（6）與外殼體（7）之間，二氧化碳含量變送器（1）通過導線（5）與單片機（2）連接；GPRS高頻同軸電纜（10）連接GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（3）和外殼體（7）外部的GPRS天線（8）；

所述的二氧化碳數(shù)據(jù)接收模塊是監(jiān)測主機（11）通過網(wǎng)線（12）連接到互聯(lián)網(wǎng)（13）。

上述內(nèi)殼體（6）內(nèi)部經(jīng)環(huán)氧樹脂澆注灌封，僅向外引出導線（5）、電源線（9）和GPRS高頻同軸電纜（10）。

上述外殼體（7）由不銹鋼框架及外層鋼網(wǎng)組成，所述的不銹鋼框架為“籠”式結構，外層罩有不銹鋼網(wǎng)，不銹鋼框架為橢圓結構，鋼網(wǎng)內(nèi)徑為0.5-1mm。

所述的二氧化碳含量變送器（1）的取氣管口向下傾斜15-30度角，防止凝露在重力作用下進入二氧化碳含量變送器（1）。

所述的防凝露裝置（14）包括微型碗狀結構（14-1）、微型天平（14-2）、金屬球（14-3）、開關（14-4）和電磁閥門蓋板（14-5），微型碗狀結構（14-1）置于微型天平（14-2）的一端，微型天平（14-2）的另一端為等重的金屬球（14-3）。

防凝露裝置（14）工作原理如下：微型天平（14-2）的一端有一個可盛水的微型碗狀結構（14-1），另一端為等重量的無法盛水的微型金屬球（14-3）。土壤中水蒸氣形成凝露時，會在微型碗狀結構（14-1）端積蓄，這一端在重力作用下沉降，導致微型金屬球（14-3）上升，使得開關（14-4）閉合。開關（14-4）閉合控制與之相連的電磁閥門蓋板（14-5）關閉，控制外界氣體或凝露無法進入二氧化碳變送器的內(nèi)部。一旦凝露蒸發(fā)完畢，天平重新恢復平衡，開關（14-4）斷開，控制電磁閥門蓋板14-5重新開啟，氣體重新進入二氧化碳變送器（1），從而使得二氧化碳變送器（1）恢復正常工作。所述開關（14-4）為彈簧開關，在無外力觸發(fā)時自動恢復斷開狀態(tài)。