[发明专利]一种用于天然气田硫化氢气体检测的便携式报警装置

说明书

本发明公开了一种用于天然气田硫化氢气体检测的便携式报警装置，该报警装置包括基于硫化物的硫化氢气体传感器、电阻测试电路、单片机控制模块、指示和报警装置、GPS定位模块、无线传输模块以及电池供电模块；GPS定位模块与单片机控制模块连接，以确定整个装置的位置；无线传输模块被连接到单片机控制模块，以将硫化氢气体实时浓度以及装置位置传送给天然气田环境监测系统的PC端；整个装置采用纽扣电池供电，整个装置集成设计为徽章状，能够通过背面的别针便捷地固定在天然气田工作人员的衣物上，实时反映工作人员周围的硫化氢气体情况。本发明能够保障天然气田环境和人员的安全，具有良好的可靠性和便携性。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，特别是涉及一种用于天然气田硫化氢气体检测的便携式报警装置。

背景技术

随着世界能源需求量大幅增加，含硫化氢天然气田开发规模将不断扩大，但硫化氢是一种兼具物理危害、化学危害和生物危害的高危气体，容易导致天然气开采过程中重大安全事故，对天然气勘探和安全生产造成极大的危害。物理方面硫化氢易燃易爆，与空气混合能形成爆炸性混合物；化学方面硫化氢具有酸性腐蚀特性，对天然气开采过程中钻具、集输管线都具有极强的腐蚀作用；而生物方面硫化氢作为神经毒气，会麻痹嗅觉神经，人吸入浓度为700ppm的硫化氢在数秒内即可死亡。国家《工作场所有害因素职业接触限值-化学有害因素》规定在任何工作地点、在一个工作日、任何时间接触的硫化氢气体均不应超过6.57ppm的阈值。尽管硫化氢极强的毒性和腐蚀性给天然气田的勘探带来了极大的困难和挑战，但人类对油气资源的强烈依赖与有限资源之间的矛盾，又使人们不得不去勘探开发这部分资源。

目前，常规的硫化氢气体检测方法有：气相色谱法、液相色谱法、紫外可见分光光度法、荧光探针法、电化学检测法等。但这些检测方法主要用于实验室检测，设备昂贵，测试周期较长，对操作人员要求高，并且很难实现现场硫化氢的快速检测。基于半导体的电阻式硫化氢气体传感器虽然可以集成实现小型化，但是目前仍存在选择性差、室温灵敏度低等问题，需要进行加热或紫外照射才能使用，所带来的功耗非常大，不利于设计成便携式器件。对于天然气田这种容易产生高浓度硫化氢的场所，人们强烈要求将小型、廉价的室温硫化氢传感器集成到便携式/可穿戴设备中用于个人保护。因此研究一款便携式硫化氢气体检测装置，来保障现场工作人员的人身安全，对天然气田的硫化氢气体进行实时、在线的监测具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于天然气田硫化氢气体检测的便携式报警装置，以解决上述现有技术存在的问题，该装置能够实时反映工作人员周围的硫化氢气体情况,能够对超过硫化氢阈值浓度进行报警，并实现对其位置的定位。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种用于天然气田硫化氢气体检测的便携式报警装置，包括硫化氢气体传感器、电阻测试电路、单片机控制模块、指示和报警装置、GPS定位模块、无线传输模块、电池供电模块；

所述的电阻测量电路与硫化氢气体传感器相连，用于检测硫化氢气体传感器的电阻变化，并将变化信号传输给单片机控制模块；所述单片机控制模块与电阻测量电路连接，输出指令到所述指示和报警装置，以对硫化氢气体超标、电量不足以及故障进行指示；所述GPS定位模块与单片机控制模块连接，以确定整个装置的位置；所述无线传输模块与单片机控制模块连接，用于将硫化氢气体实时浓度以及装置位置传送给天然气田环境监测系统的客户端。

优选地，所述硫化氢气体传感器用于对天然气田环境中的硫化氢气体浓度进行测试；所述硫化氢气体传感器包括柔性衬底PI膜、PDMS薄膜，所述柔性衬底PI膜表面构筑敏感材料；所述敏感材料上方打印金叉指电极，用于测试敏感材料层电阻和连接后续电阻测试电路；所述PDMS薄膜覆盖在整个敏感材料和金叉指电极的表面。

优选地，所述敏感材料包括铂修饰的铑掺杂氧化铟/硫化钨纳米粉体，其中铑：铟摩尔比为1：20。

优选地，所述指示和报警装置包括硫化氢气体超标指示灯、电量指示灯、故障指示灯和蜂鸣器。