[發明專利]基于傅里葉紅外光譜技術的氣云監測裝置及監測方法

在審

• 申請號: 202110894067.4
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113504181A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 梁宵
• 申請（專利權）人: 梁宵
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/3504;G01N21/94
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 王菊珍

本發明公開了基于傅里葉紅外光譜技術的氣云監測裝置及氣云監測方法，氣云監測裝置包括導航車，所述導航車上安裝有控制箱以及傅里葉紅外分析儀，所述控制箱內安裝有MCU控制單元，傅里葉紅外分析儀內設有光源系統，所述傅里葉紅外分析儀與所述MCU控制單元連接；所述控制箱上還安裝有紅外相機以及可見光相機，所述紅外相機與可見光相機分別與MCU控制單元連接，使得所述MCU控制單元獲取紅外相機以及可見光相機采集的圖像信息，并根據紅外相機以及可見光相機采集的圖像信息判別相應的位置是否具有污染物。本發明先通過紅外圖像進行預判，在確定有可疑污染氣體后再進行掃描，可以避免傅里葉紅外分析儀對不必要區域的掃描探測，從而提高監測效率。

技術領域

本發明涉及一種氣態污染物泄漏及擴散的監測技術，特別涉及一種基于傅里葉紅外光譜技術的氣云監測裝置及監測方法。

背景技術

近年來，大氣污染問題雖然已有所緩解，但是隨著社會各界對環保的要求越來越高，大氣監測仍然是備受人們關注的行業。實時、快速、準確地預測出氣態污染物(氣云)的泄漏位置、分布范圍、化學組分、濃度大小等信息，對管道泄漏及大氣污染的有效防治起著巨大的作用。目前，大氣監測中常用的手段是網格化定點監測，如空氣監測站和CEMS系統等，市場上雖然也出現了一些便攜式分析儀，但是在特定場合下的探測范圍、探測區域、探測時效等還不能完全滿足監測需求，如城市高空污染氣云監測、肉眼不可見的管道泄漏監測、高危污染源排放監測、長時不定點連續監測揮發性有機物等，且監測數據多為點位的濃度值，難以獲得整個污染面或者污染區域的立體信息。特別地，對部分分析儀，僅能獲得污染氣體的濃度信息，難以確定污染源頭在哪里，如管道泄漏的具體位置等。雖然目前管道泄漏監測可采用紅外熱像儀，但是該設備僅能獲得管道氣體泄漏的位置信息，多組分及其濃度鑒定能力較低。

隨著光譜和成像技術的發展，采用光譜和成像相結合的技術為實現氣態污染物泄漏及擴散的長時間、大范圍監測提供了可能。目前市場上主流的監測設備所運用的技術主要包括：紅外成像監測技術、開放光路FTIR光譜監測技術、紅外成像與可見光成像結合技術，雖然這些技術都有自己的優點，但是面對未來氣態污染物監測更高的要求(如監測實時性、大范圍性、可自動巡檢、數據準確性、較低的檢測限等)，則存在以下幾個問題：第一，傳統監測設備不能兼具遙測成像和開放光路的組合功能，雖然開放光路FTIR光譜監測技術是主動式監測技術，信噪比和檢測限優于遙測成像技術，但是其屬于固定點位監測，僅能對光路上的氣體濃度進行監測，監測面較窄，難以對管道泄漏和氣體分布情況進行移動監測，另外雖然遙測成像技術探測范圍廣，且可以準確獲得污染源的位置，但是其是被動式監測技術，無補償光源，信噪比低，對低濃度氣體組分的檢測準確度不如主動式監測技術；第二，傳統監測設備僅能對氣態污染物進行二維掃描成像，難以實現三維掃描成像，三維掃描成像相比二維掃描成像可以獲得更多的有用信息，如氣態污染物離觀察者的距離，氣態污染物三維體積大小等，三維圖像更能準確反映氣體污染物擴散的立體尺寸，獲得接近實際的氣體污染范圍，便于精準防治；第三，現場對FTIR分析儀設備進行定期自檢和校準的難度較大；第四，傳統監測設備難以自主完成巡航監測，需要人工將設備安裝在相應的監測位置，不便移動，監測時效性差，難以及時應對緊急突發事件，如管道泄漏等；第五，傳統監測設備在監測時，需通過傅里葉紅外監測儀對目標區域進行掃描，而掃描的時間較長，如果目標區域不存在污染物，那么該次掃描則屬于無效掃描，嚴重影響監測效率。

發明內容

為了解決上述現有技術中的不足，本發明的目的在于提供一種于傅里葉紅外光譜技術的氣云監測裝置及監測方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：基于傅里葉紅外光譜技術的氣云監測裝置，包括導航車，所述導航車上安裝有控制箱以及傅里葉紅外分析儀，所述控制箱內安裝有MCU控制單元，傅里葉紅外分析儀內設有光源系統，所述傅里葉紅外分析儀與所述MCU控制單元連接；