[發明專利]地下流體二氧化碳連續在線監測系統及監測方法

有效

• 申請號: 201710425015.6
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107402188B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 王維平;劉佳琪;王成宇
• 申請（專利權）人: 杭州超鉅科技有限公司
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王江成;楊燕霞

本發明涉及一種地下流體二氧化碳連續在線監測系統及監測方法。監測系統包括依次通過管路相連的進氣口、第一電磁閥、可恢復除濕管、第二電磁閥、陣列式紅外二氧化碳傳感器、第三電磁閥、電磁泵、第四電磁閥和出氣口，干燥過濾管的一端通過管路和第二電磁閥相連，干燥過濾管的另一端通過管路和第四電磁閥相連，可恢復除濕管、陣列式紅外二氧化碳傳感器、電磁泵及四個電磁閥分別和主控單元電連接。監測方法為：主控單元控制四個電磁閥的連通通道，從而形成監測氣路、清洗氣路和恢復除濕氣路。本發明實現高濕環境下二氧化碳濃度的大量程連續監測，采用多種濾波、補償手段，抗干擾性好，有效降低誤差，監測精度高、穩定性好，提高地震預報的有效性。

技術領域

本發明涉及一種地下流體二氧化碳監測技術，尤其涉及一種地下流體二氧化碳連續在線監測系統及監測方法。

背景技術

地殼的深部含有大量充滿水、氣和其它流體的孔隙和裂隙，這些流體是影響地震孕育與發生的重要因素，位于地殼淺部的地下流體是靈敏地反映地震孕育與發生過程的重要前兆信息載體，具有靈敏的映震能力。利用地表自由溢出的CO₂和溶解于水及吸附于土壤中的CO₂氣體濃度變化來監測預報地震是近年來國內重點關注的地震預報方法之一。自1988年起，利用CO₂觀測手段已成功預報或對應了包括張北6.2級、綿竹5.0級以及雅江6.0級地震在內的多次中強以上地震，且CO₂的異常形態為跳躍式或振蕩式上升，異常幅度明顯，震中距越小，異常出現越早，是典型的短臨異常，對破壞性地震的短臨預報以及發震時間的判定具有重要意義。目前，應用于地下流體CO₂觀測的方法包括質譜法、色譜法、化學法和快速測定管法，這些監測方法均取得一定震例，但映震效果最好的為快速測定管法。但是CO₂快速測定管法只能應用于斷層氣觀測，需每天更換，人工讀取測值，僅能測試二氧化碳累積量，不能反映二氧化碳濃度的實時變化，而且受化學測量方法的限制，測量值的精確度也難以保證。紅外光譜法測量CO₂精度高，能進行連續分析，在工業、農業、環境保護等領域得到了廣泛應用，但在地震預報中應用較少，且對地下流體觀測對象的適用性較差，尤其是在高濕度觀測環境中不具備應用可能性，測量穩定性差、精確度低。

發明內容

本發明為了解決上述技術問題，提供一種地下流體二氧化碳連續在線監測系統及監測方法，其測量范圍量程大，適合在高濕度環境下進行監測，可對地殼活斷層溢出的CO₂氣體和水中溶解及土壤吸附的CO₂氣體進行連續、穩定、長期的監測，從而提高地震預報的有效性。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：本發明的地下流體二氧化碳連續在線監測系統，包括進氣口、可恢復除濕管、陣列式紅外二氧化碳傳感器、電磁泵、出氣口和主控單元，進氣口、可恢復除濕管、陣列式紅外二氧化碳傳感器、電磁泵和出氣口依次通過管路相連，可恢復除濕管、陣列式紅外二氧化碳傳感器及電磁泵分別和主控單元電連接。主控單元控制電磁泵的啟停。監測時，電磁泵啟動，抽入待測樣氣，樣氣從進氣口流入，依次流經可恢復除濕管、陣列式紅外二氧化碳傳感器和電磁泵，最后從出氣口流出。可恢復除濕管對流經的氣體進行除濕，分離出溶解二氧化碳氣體，解決地下流體高濕度的問題。由陣列式紅外二氧化碳傳感器檢測出地下流體中二氧化碳氣體濃度，陣列式紅外二氧化碳傳感器中的各個傳感單元具有不同響應范圍，反應二氧化碳氣體濃度的電壓信號輸送給主控單元，經主控單元處理后將測得的二氧化碳氣體濃度值進行顯示，達到測量結果大量程的目的。本技術方案可對地殼活斷層溢出的CO₂氣體和水中溶解及土壤吸附的CO₂氣體進行連續、穩定、長期的監測，從而提高地震預報的有效性。

作為優選，所述的陣列式紅外二氧化碳傳感器包括兩個以上相間隔設置在氣路上的紅外二氧化碳傳感單元，紅外二氧化碳傳感單元按響應范圍由寬到窄方向性排布。響應范圍寬的傳感單元靠近氣體流入方向，響應范圍窄的傳感單元靠近氣體流出方向，實現大量程的二氧化碳監測。