一种有限空间内的多参数有毒有害气体检测系统及方法与流程

本发明涉及一种毒害气体的检测系统和方法，尤其涉及一种有限空间内多参数毒害气体检测系统和方法。

背景技术：

1、有限空间历来是威胁人员生命安全的因素，尤其是夏季，温度高、湿度大，有毒有害气体容易挥发聚集，人员如果贸然进入通风不良的有限空间，极易发生中毒窒息事故。目前市面上存在一些适用于通用场景的气体检测仪，它们可粗略划分为便携式气体检测仪和固定式气体检测仪2大类，但是暂无针对有限空间气体检测而设计的气体检测仪。

2、现有便携式气体检测仪目前均采用扩散式或泵吸式的方式采集气体，针对较深的地下空间或密闭空间气体测量，工作人员往往采用内置气泵式的气体检测仪抽取气体检测气体浓度，或采用吊绳将扩散式气体检测仪下坠至发酵池或污水井等空间采集气体浓度；在这两种气体浓度采集过程中存在气体浓度被气泵抽取和长距离传输气管等因素造成气体压缩或稀释，或将吊绳上提过程中因气体浓度变化，造成气体检测仪检测数值变化等情况，从而造成检测仪检测出的气体浓度误差较大的情况；且内置气泵式的检测仪中气泵成本在整机中成本占比较高，使得泵吸式气体检测仪的价格较贵。

3、现有固定式气体检测仪目前大多采用扩散式的方式采集气体，它适用于安装固定在特定地点，需要实时监控气体浓度的场景；在大型发酵厂和污水处理厂等场地，不需要实时监测气体浓度，且每个发酵池是轮流清洗，轮流监测气体浓度，如果采用固定式气体检测仪，每个发酵池配备一个检测仪，那么设备的采购金将会很高，企业难以接受。

4、或者，为每个进入有限空间的人员配备一个便携式的检测仪，但外部人员就无法得知空间内的气体情况，一旦发生意外，无法第一时间采取措施，有极大的安全隐患。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种有限空间内的多参数有毒有害气体检测系统及方法，通过半固定式检测仪与便携式检测仪配合工作，提高安全性。

2、为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种有限空间内的多参数有毒有害气体检测系统，包括半固定式检测仪和便携式检测仪；所述半固定检测仪包括主机以及与利用电缆与主机连接的探头组件；所述便携式检测仪与主机无线连接，并且探头组件和便携式检测仪上均设置有若干检测毒害气体的气体传感器。

3、作为一种改进，所述主机包括控制器、有线传输模块、无线传输模块以及报警模块。

4、作为一种进一步的改进，所述便携式检测仪还包括控制器、姿态传感器、定位模块、报警模块、无线传输模块。

5、作为一种改进，所述便携式检测仪还包括紧急呼救模块。

6、作为一种改进，所述便携式检测仪还包括语音模块。

7、本发明还提供一种有限空间内的多参数有毒有害气体检测方法，应用于上述的有限空间内的多参数有毒有害气体检测系统，包括：

8、将半固定式检测仪布置在待检测空间外，并将探头组件下探入待检测空间进行毒害气体检测；工作人员携带便携式检测仪进入待检测空间；

9、探头组件在下探的过程中采集温度、气压以及传感器反馈的电压值，同时记录每次采集时与待检测空间底部的距离，直到探头组件达到待检测空间底部后停止检测距离并持续对温度、气压以及传感器反馈的电压值进行采集；将温度、气压、电压值输入预设的浓度模型中获取毒害气体浓度，并利用毒害气体浓度与对应距离构建待检测空间毒害气体分布模型；

10、便携式检测仪采集温度、气压以及传感器反馈的电压值同时记录每次采集时自身位置；将采集到的温度、气压以及电压值输入预设的浓度模型中获取毒害气体浓度，并将毒害气体浓度和对应位置上传至主机；

11、主机利用便携式检测仪采集的毒害气体浓度和对应位置对毒害气体分布模型进行验证和完善；

12、当便携式检测仪检测到毒害气体超标时，发出警报并将超标毒害气体的种类和浓度上传至主机；

13、当探头组件检测到毒害气体超标时，主机向便携式检测仪下发警报信号，并根据毒害气体分布模型制定处理措施。

14、作为一种改进，利用预设的模型获取毒害气体浓度的方法包括：

15、将毒害气体的样本数据构建成n*3的矩阵，其中n行为该毒害气体的样本数量，3列分别为温度、气压、电压；

16、把每个样本数据对应的毒害气体浓度值构建成n*1的向量，其中n行为该毒害气体的样本数量，1列为浓度值；

17、对矩阵进行归一化处理，并随机选择一部分作为训练集，其余部分作为验证集；

18、搭建bp神经网络模型，设置隐藏层数量为3，隐藏层神经元个数分别为5,4,3；学习率为0.01；训练误差为0.01；

19、将训练集输入bp神经网络模型中进行建模，使用该模型对验证集进行预测，并根据预测结果对p神经网络模型的超参数进行调整从而完成优化；

20、将采集到的温度、气压、电压输入优化好的bp神经网络模型，从而获得相应的毒害气体浓度。

21、作为一种改进，便携式检测仪间隔n秒向主机上传信息，所述信息包括温度、气压、电压、位置、姿态以及身份信息；

22、主机接收到便携式检测仪上传的信息后，向该便携式检测仪下发回执信息；所述回执信息包括该便携式检测仪身份信息以及探头组件当前检测到的毒害气体浓度信息；

23、便携式检测仪在接收到回执信息后，将回执信息中及探头组件当前检测到的毒害气体浓度与自身检测到的毒害气体浓度进行对比，判断便携式检测仪是否失效。

24、作为一种改进，判断携带便携式检测仪检测工作人员跌倒的方法包括：

25、采集姿态传感器反馈的四元数据和加速度值；

26、利用四元数据与加速度值计算欧拉角以及合加速度；

27、若在时间t1内某个时刻欧拉角大于角度阈值且合加速度在合加速度阈值范围内则判断该时刻加速度值是否大于加速度阈值；

28、若大于加速度阈值则判断加速度值和四元数据计算的欧拉角在时间t2内变化值是否小于变化阈值，若是则认为携带便携式检测仪检测工作人员跌倒。

29、本发明的有益之处在于：

30、本发明通过半固定式检测仪和便携式检测仪配合工作，通过半固定式检测仪的检测数据搭建有限空间内毒害气体的分布模型，并根据便携式检测仪反馈的数据对分布模型进行验证和完善。便携式检测仪由进入有限空间的工作人员随身携带，在检测到毒害气体超标后及时报警。半固定式检测仪在构建好分布模型后，用于持续对地面或者积水中的释放的毒害气体进行检测。

31、1、半固定式检测仪采用气体探头下放的形式测量有限空间内气体浓度，避免了抽气泵对气体的抽取，无稀释或压缩气体的现象，保证了测量气体浓度的准确值；

32、2、对于长距离的气体浓度测量，半固定式检测仪无抽气泵，较市面上现有产品，半固定式检测仪成本更低；

33、3、半固定式检测仪与气体探头之间的电缆长度可选配，且线缆通过绞盘收纳，可适应多种现场环境使用；

34、4、采集温度和气压等数据，利用神经网络模型修正气体浓度的传感器采集值和实际值之间的误差，得到更为精确的气体浓度值；

35、5、气体探头采集到的气体浓度数据结合超声波数据，通过软件算法可得到有限空间内部的气体浓度分布模型；

36、6、采用无线通讯方案，便携式检测仪与半固定式检测仪可双向联动报警，假如发生气体中毒事故，也可为救援人员提供有限空间内部气体浓度数据参考，快速制定救援方案；

37、7、便携式设备配备检测人体姿态的姿态传感器以及紧急呼救按钮，相较于现有便携式检测仪更能有效保障作业人员安全。