用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀。本發(fā)明包括服務(wù)器端、電源模塊以及二氧化碳采集模塊，所述服務(wù)器端由PC主板以及與PC主板相連接的液晶顯示屏組成，本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)，便于故障識(shí)別，易于維護(hù)。各模塊可以單獨(dú)升級(jí)而不需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模的變動(dòng)。本發(fā)明安裝架設(shè)程序簡(jiǎn)單，2-3小時(shí)即可完成，易掌握。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0003]在地震前兆觀測(cè)中，二氧化碳在一些MS≥4.0地震之前有明顯的異常反映，尤其是在MS ^ 5.0地震前出現(xiàn)的異常非常顯著，是典型的短臨異常，對(duì)破壞性地震的短臨預(yù)報(bào)階段發(fā)震時(shí)間的判定具有重要意義。目前，地震臺(tái)站主要利用快速測(cè)定管和氣相色譜儀進(jìn)行二氧化碳?xì)怏w測(cè)試分析，均屬人工模擬觀測(cè)。二氧化碳?xì)怏w快速測(cè)定管是一次性使用的，每天更換一次，人工讀取測(cè)量值，只能測(cè)量累積量，不能實(shí)時(shí)測(cè)量被測(cè)井孔的二氧化碳?xì)怏w百分比濃度，受測(cè)量方法限制，難以精確測(cè)量井下氣體濃度梯度。氣相色譜儀屬于精密的實(shí)驗(yàn)室儀器，需要用采集裝置獲取氣樣，再放到儀器上進(jìn)行分析測(cè)試，很難實(shí)時(shí)測(cè)量井下二氧化碳?xì)怏w濃度分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以對(duì)活斷層溢出二氧化碳和自流井水中溶解二氧化碳?xì)怏w的連續(xù)、穩(wěn)定、長(zhǎng)期的觀測(cè)的用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明包括服務(wù)器端、電源模塊以及二氧化碳采集模塊，
所述服務(wù)器端由PC主板以及與PC主板相連接的液晶顯示屏組成，
所述電源模塊由電壓分配模塊以及與電壓分配模塊相連接的不間斷開(kāi)關(guān)電源組成，所述電壓分配模塊的輸出端分別與液晶顯示屏和PC主板相連接；
所述二氧化碳采集模塊由集氣裝置以及二氧化碳信息采集裝置組成，
所述集氣裝置包括腔體、設(shè)置于腔體上端的錐形變徑接頭以及與設(shè)置于與錐形變徑接頭上端的地表連通管，所述腔體的外壁上圓周設(shè)置有氣孔，所述腔體的外側(cè)圓周設(shè)置有18目平織塑料窗紗套，
所述二氧化碳信息采集裝置由傳感器以及與傳感器雙向連接的傳感器供電及通訊模塊組成，所述傳感器通過(guò)傳感器供電及通訊模塊與PC主板相連接。
[0006]本發(fā)明還包括避雷模塊，所述避雷模塊的輸入端與市電相連接，其輸出端分別與不間斷開(kāi)關(guān)電源和PC主板相連接。
[0007]本發(fā)明還包括12V電瓶，所述12V電瓶與不間斷開(kāi)關(guān)電源雙向連接。
[0008]所述電壓分配模塊由型號(hào)為HDN5-12D09電源模塊、型號(hào)為HDN5-12D05的電源模塊以及型號(hào)為L(zhǎng)M7805三端穩(wěn)壓電路組成。
[0009]所述不間斷開(kāi)關(guān)電源的型號(hào)為SLP70C14。[0010]所述傳感器供電及通訊模塊由MAX232通訊模塊和兩個(gè)LM7805三端穩(wěn)壓電路組成。
[0011]所述PC主板采用PC104主板。
[0012]所述傳感器的型號(hào)為SRH-10型雙光束紅外二氧化碳傳感器。
[0013]本發(fā)明的積極效果如下:
本發(fā)明通過(guò)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化來(lái)完成對(duì)于地震前兆的監(jiān)測(cè)，本發(fā)明PC主板通過(guò)和自主編寫(xiě)的軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)二氧化碳數(shù)據(jù)高精度高穩(wěn)定性的采集；實(shí)現(xiàn)了二氧化碳觀測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)(180天或360天)；遵循“十五”地震通訊協(xié)議，還提供了 FTP和網(wǎng)頁(yè)通訊模式。本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)，便于故障識(shí)別，易于維護(hù)。各模塊可以單獨(dú)升級(jí)而不需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模的變動(dòng)。本發(fā)明安裝架設(shè)程序簡(jiǎn)單，2-3小時(shí)即可完成，易掌握。
[0014]本發(fā)明還提供了 12V電瓶與不間斷開(kāi)關(guān)電源相連，作為備用電源，在有市電的情況下由不間斷開(kāi)關(guān)電源為其充電；在市電停電的情況下由其為系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)正常工作。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖1為本發(fā)明原理框圖。
[0016]附圖2為本發(fā)明集氣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如附圖1-2所示，本發(fā)明包括服務(wù)器端、電源模塊、避雷模塊9、12V電瓶7以及二氧化碳采集模塊，所述服務(wù)器端由PC主板I以及與PC主板I相連接的液晶顯示屏8組成，
所述電源模塊由電壓分配模塊2以及與電壓分配模塊2相連接的不間斷開(kāi)關(guān)電源3組成，所述電壓分配模塊2的輸出端分別與液晶顯示屏和PC主板I相連接；所述二氧化碳采集模塊由集氣裝置4以及二氧化碳信息采集裝置組成，所述集氣裝置4包括腔體4-1、設(shè)置于腔體4-1上端的錐形變徑接頭4-2以及與設(shè)置于與錐形變徑接頭4-2上端的地表連通管4-3，所述腔體4-1的外壁上圓周設(shè)置有氣孔4-4，所述腔體4-1的外側(cè)圓周設(shè)置有18目平織塑料窗紗套4-5，所述二氧化碳信息采集裝置由傳感器5以及與傳感器5雙向連接的傳感器供電及通訊模塊6組成，所述傳感器5通過(guò)傳感器供電及通訊模塊6與PC主板I相連接，所述避雷模塊9的輸入端與市電相連接，其輸出端分別與不間斷開(kāi)關(guān)電源3和PC主板I相連接，所述12V電瓶7與不間斷開(kāi)關(guān)電源3雙向連接。
[0018]所述PC主板I選用低功耗PC104主板，安裝XP系統(tǒng)和自主編寫(xiě)的軟件，對(duì)二氧化碳數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、通訊，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制命令進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)。其中，關(guān)于數(shù)據(jù)采集，每3秒采集I個(gè)數(shù)，每分鐘采集20個(gè)數(shù)，去掉最大值最小值各5個(gè)，剩余10個(gè)取平均，作為該分鐘的觀測(cè)值，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳數(shù)據(jù)高精度高穩(wěn)定性的采集；關(guān)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，按照行業(yè)要求對(duì)數(shù)據(jù)包命名，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)(180天或360天)；關(guān)于通訊，遵循“十五”地震通訊協(xié)議，提供3種通訊模式，可以和中國(guó)地震局前兆臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)握手，進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)；可以遠(yuǎn)程FTP數(shù)據(jù)下載；可以遠(yuǎn)程網(wǎng)頁(yè)登陸，進(jìn)行儀器管理。
[0019]所述不間斷開(kāi)關(guān)電源3在有市電的情況下為12V電瓶充電并為系統(tǒng)提供13.5V的供電；在市電停電的情況下使用電瓶為系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)供電；當(dāng)電瓶電壓下降到11.2V自動(dòng)切斷供電保護(hù)電瓶。
[0020]所述二氧化碳傳感器5選用雙光束紅外二氧化碳傳感器，
該傳感器是將成熟的紅外吸收氣體檢測(cè)技術(shù)與微型機(jī)械加工、精良電路設(shè)計(jì)緊密結(jié)合制作出的小巧型紅外氣體傳感器，該傳感器具有溫度補(bǔ)償功能，無(wú)氧氣依賴性，是一個(gè)通用型、智能型的微型傳感器，具有性能穩(wěn)定、精度高、功耗低、壽命長(zhǎng)、維護(hù)少、長(zhǎng)期零漂小等特點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的成熟產(chǎn)品。
[0021]所述傳感器供電及通訊模塊6由兩個(gè)LM7805和一個(gè)MAX232芯片組成。使用兩個(gè)LM7805分別為傳感器5和MAX232通訊芯片供電，使用MAX232通訊芯片實(shí)現(xiàn)傳感器5與PC主板I的串口通訊。
[0022]所述傳感器供電及通訊模塊6與二氧化碳傳感器5封裝成一體，
當(dāng)對(duì)斷層土壤溢出氣采集時(shí)，封裝結(jié)構(gòu)由腔體、接頭、底環(huán)和吊臂組成，其中腔體底端為三足燕尾狀。
[0023]當(dāng)對(duì)自流井溶解氣進(jìn)行采集時(shí)，封裝結(jié)構(gòu)由腔體、底座、內(nèi)外蓋和氣管接頭組成。
[0024]所述集氣裝置4實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)二氧化碳?xì)怏w的收集。
[0025]當(dāng)對(duì)斷層土壤溢出氣采集時(shí)，其集氣裝置由腔體、變徑接頭和18目平織塑料窗紗套組成，其中腔體采用鋼絲網(wǎng)骨架塑料(PE)復(fù)合管制成，管壁均勻打Φ IOmm孔，變徑接頭由尼龍棒車(chē)制而成。
[0026]當(dāng)對(duì)自流井溶解氣進(jìn)行采集時(shí)，其集氣裝置由脫氣桶、氣體干燥器和氣路組成，其中脫氣桶用不銹鋼板焊接而成，由桶體、進(jìn)水管、出氣管、雙層濺水盤(pán)、底座和泄水管等組成。氣體干燥器由氣水分離瓶和氣體干燥塔等組成。
[0027]所述液晶屏模塊8可選用多種尺寸的液晶屏進(jìn)行顯示。
[0028]所述避雷模塊9選用由壓敏電阻和放電管組成的網(wǎng)絡(luò)電源二合一防雷器，減少雷電對(duì)儀器的損害。
[0029]所述12V電瓶7為備用電源，以保證系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定、長(zhǎng)期的運(yùn)行。
[0030]對(duì)活斷層溢出二氧化碳?xì)怏w觀測(cè)，需在斷層附近的地表下挖掘一個(gè)深5?10米的觀測(cè)腔，挖到沙土層為宜。對(duì)自流井水中溶解二氧化碳?xì)怏w觀測(cè)，既可以使用單獨(dú)脫氣集氣裝置，也可以與臺(tái)站自動(dòng)測(cè)氡儀共用一個(gè)脫氣系統(tǒng)，傳感器串在自動(dòng)測(cè)氡儀的氣路中即可。
【權(quán)利要求】
1.一種用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀，其特征在于其包括服務(wù)器端、電源模塊以及二氧化碳采集模塊， 所述服務(wù)器端由PC主板(I)以及與PC主板(I)相連接的液晶顯示屏(8 )組成， 所述電源模塊由電壓分配模塊(2)以及與電壓分配模塊(2)相連接的不間斷開(kāi)關(guān)電源(3)組成，所述電壓分配模塊(2)的輸出端分別與液晶顯示屏和PC主板(I)相連接； 所述二氧化碳采集模塊由集氣裝置(4)以及二氧化碳信息采集裝置組成， 所述集氣裝置(4)包括腔體(4-1)、設(shè)置于腔體(4-1)上端的錐形變徑接頭(4-2)以及與設(shè)置于與錐形變徑接頭(4-2)上端的地表連通管(4-3)，所述腔體(4-1)的外壁上圓周設(shè)置有氣孔(4-4)，所述腔體(4-1)的外側(cè)圓周設(shè)置有18目平織塑料窗紗套(4-5)， 所述二氧化碳信息采集裝置由傳感器(5)以及與傳感器(5)雙向連接的傳感器供電及通訊模塊(6 )組成，所述傳感器(5 )通過(guò)傳感器供電及通訊模塊(6 )與PC主板(I)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀，其特征在于還包括避雷模塊(9)，所述避雷模塊(9)的輸入端與市電相連接，其輸出端分別與不間斷開(kāi)關(guān)電源(3)和PC主板(I)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀，其特征在于還包括12V電瓶(7)，所述12V電瓶(7)與不間斷開(kāi)關(guān)電源(3)雙向連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀，其特征在于所述電壓分配模塊(2)由型號(hào)為HDN5-12D09電源模塊、型號(hào)為HDN5-12D05的電源模塊以及型號(hào)為L(zhǎng)M7805三端穩(wěn)壓電路組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀，其特征在于所述不間斷開(kāi)關(guān)電源(3)的型號(hào)為SLP70C14。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀，其特征在于所述傳感器供電及通訊模塊(6)由MAX232通訊模塊和兩個(gè)LM7805三端穩(wěn)壓電路組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀，其特征在于所述PC主板(I)采用PC104主板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于地震前兆監(jiān)測(cè)的數(shù)字化二氧化碳觀測(cè)儀，其特征在于所述傳感器(5)的型號(hào)為SRH-1O型雙光束紅外二氧化碳傳感器。
【文檔編號(hào)】G01N21/3504GK103983600SQ201410217405
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】任佳, 張曉剛, 王長(zhǎng)江, 邢杰 申請(qǐng)人:河北省地震局唐山中心臺(tái)