本發(fā)明涉及互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控領(lǐng)域，具體涉及一種天然氣互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控裝置及監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體，包括大氣圈、水圈、和巖石圈中各種自然過程形成的氣體(包括油田氣、氣田氣、泥火山氣、煤層氣和生物生成氣等)，然而人們長期以來通用的“天然氣”的定義，是從能量角度出發(fā)的狹義定義，是指天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物，在石油地質(zhì)學(xué)中，通常指油田氣和氣田氣。其組成以烴類為主，并含有非烴氣體，天然氣蘊藏在地下多孔隙巖層中，包括油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣等，也有少量出于煤層。它是優(yōu)質(zhì)燃料和化工原料。

天然氣主要用途是作燃料，可制造炭黑、化學(xué)藥品和液化石油氣，由天然氣生產(chǎn)的丙烷、丁烷是現(xiàn)代工業(yè)的重要原料。天然氣主要由氣態(tài)低分子烴和非烴氣體混合組成，天然氣無色無味，且不具有毒性，但是作為燃料在房屋內(nèi)等密集環(huán)境里聚集的情況下，達(dá)到一定比例時，就會觸發(fā)威力巨大的爆炸。

在現(xiàn)實生活中，天然氣的泄露及爆炸時有報導(dǎo)發(fā)生，為了提早發(fā)現(xiàn)，并且對天然氣的泄露及發(fā)生危險的可能性進(jìn)行提前預(yù)警，開發(fā)一種能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境中的天然氣濃度，并且對可能發(fā)生的危險進(jìn)行預(yù)警并將危險信息數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)南到y(tǒng)就顯得尤為重要，同時，在環(huán)境中二氧化碳濃度的變化同樣對天然氣爆炸的閾值會有影響，在監(jiān)控系統(tǒng)中加入對二氧化碳濃度的監(jiān)測也顯得尤為關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明設(shè)計開發(fā)了一種天然氣互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方法，目的是提供一種對天然氣能夠?qū)崟r監(jiān)測和報警，并且通過建立模糊控制模型，產(chǎn)生能夠發(fā)生危險概率的信號，進(jìn)而對報警更加準(zhǔn)確及時，避免了危險預(yù)警的誤報、漏報發(fā)生。

本發(fā)明還設(shè)計開發(fā)了一種天然氣互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控裝置，目的是通過無線傳輸模塊以及移動端的設(shè)置，使得用戶可以隨時掌握能夠發(fā)生危險的概率，避免了由于沒能實時掌握危險預(yù)警信息而沒能對危險情況做出及時處理，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)生危險的情況。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種天然氣互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控裝置，包括：

電源模塊；

天然氣濃度傳感器，其與所述電源模塊電聯(lián)，用于監(jiān)測天然氣的氣體濃度并將數(shù)據(jù)輸出；

二氧化碳濃度傳感器，其與所述電源模塊電聯(lián)，用于監(jiān)測二氧化碳濃度并將數(shù)據(jù)輸出；

控制器，其分別與所述天然氣濃度傳感器及所述二氧化碳濃度傳感器相連，用于接收氣體濃度及二氧化碳濃度數(shù)據(jù)，并且與預(yù)設(shè)天然氣濃度及預(yù)設(shè)二氧化碳濃度進(jìn)行比較，輸出發(fā)生危險概率信號；

無線傳輸模塊，其與所述控制器相連，用于接收發(fā)生危險概率信號并輸出；

移動端，其與所述無線傳輸模塊相連，用于接收所述無線傳輸模塊傳輸?shù)陌l(fā)生危險概率信號，進(jìn)而做出危險警示。

優(yōu)選的是，所述監(jiān)控裝置中還包括：天然氣控制閥，其與所述控制器相連。

優(yōu)選的是，所述天然氣濃度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、控制器以及無線傳輸模塊之間通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口連接。

優(yōu)選的是，所述無線控制模塊通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給無線路由器，再由無線路由器將數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至所述移動端中。

優(yōu)選的是，所述移動端為手機或者電腦。

一種天然氣互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方法，采用模糊控制模型輸出發(fā)生危險概率信號，包括如下步驟：

分別將實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率、實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率以及發(fā)生危險概率轉(zhuǎn)換為模糊論域中的量化等級；

將所述實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率以及實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率輸入模糊控制模型，均分為7個等級；

模糊控制模型輸出為所述發(fā)生危險概率，分為5個等級；

根據(jù)所述發(fā)生危險概率信號，進(jìn)而做出危險預(yù)警。

優(yōu)選的是，所述實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率的論域為[-8，8]，實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率的論域為[-12，12]，發(fā)生危險概率的論域為[0，1]，設(shè)量化因子都為1。

優(yōu)選的是，所述實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率的模糊集為{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率的模糊集為{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，發(fā)生危險概率的模糊集為{0，PS，PM，PB，PVB}；隸屬函數(shù)均選用三角函數(shù)。

優(yōu)選的是，所述模糊控制模型的控制規(guī)則為：

當(dāng)所述實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率以及實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率均為正時，進(jìn)入危險模式，控制器輸出的發(fā)生危險概率為正；

當(dāng)所述實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率以及實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率均為負(fù)時，不進(jìn)入危險模式，控制器輸出的發(fā)生危險概率為零。

優(yōu)選的是，通過發(fā)生危險概率信號進(jìn)行危險報警：

當(dāng)發(fā)生危險概率輸出為零時，此時，控制器不進(jìn)行發(fā)生危險概率信號的數(shù)據(jù)輸出；

當(dāng)發(fā)生危險概率輸出為正時，此時，控制器進(jìn)行發(fā)生危險概率信號的數(shù)據(jù)輸出，通過無線傳輸模塊傳送至移動端，進(jìn)行危險報警。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較所具有的有益效果：

1、通過本發(fā)明的監(jiān)控方法，能夠?qū)Νh(huán)境中的天然氣及二氧化碳濃度做出實時監(jiān)測，并且對數(shù)據(jù)及時傳輸，進(jìn)而通過建立的模糊控制模型進(jìn)行發(fā)生危險概率的預(yù)測輸出，使報警系統(tǒng)更加準(zhǔn)確及時，避免了誤報、漏報的情況發(fā)生；

2、通過本發(fā)明的監(jiān)控裝置中無線傳輸模塊以及移動端的設(shè)置，使得用戶可以隨時隨地掌握監(jiān)測地點的發(fā)生危險概率的情況，從而根據(jù)危險警示及時做出處理，有效的避免危險發(fā)生。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的監(jiān)控方法的示意框圖。

圖2為本發(fā)明所述的監(jiān)控裝置的示意圖。

圖3為實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率的隸屬函數(shù)。

圖4為實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率的隸屬函數(shù)。

圖5為發(fā)生危險概率的隸屬函數(shù)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供了一種天然氣互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控裝置，其主體結(jié)構(gòu)包括：電源模塊110、天然氣濃度傳感器121、二氧化碳濃度傳感器122、控制器130、無線傳輸模塊140以及移動端150；其中，電源模塊110為監(jiān)控裝置提供所需的電源，電源模塊110由開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片、線性調(diào)壓器以及穩(wěn)壓濾波電路組成，天然氣濃度傳感器121與電源模塊110電聯(lián)，能夠用于實時監(jiān)測天然氣的氣體濃度并且將數(shù)據(jù)輸出，二氧化碳濃度傳感器122與電源模塊110電聯(lián)，能夠用于實時監(jiān)測二氧化碳的氣體濃度并且將數(shù)據(jù)輸出，控制器130分別與天然氣濃度傳感器121及二氧化碳濃度傳感器122相連，用于接收實時監(jiān)測的天然氣濃度數(shù)據(jù)以及實時監(jiān)測的二氧化碳濃度數(shù)據(jù)，并且與預(yù)設(shè)天然氣濃度及預(yù)設(shè)二氧化碳濃度進(jìn)行比較，輸出發(fā)生危險概率信號，無線傳輸模塊140與控制器130相連，能夠用于接收發(fā)生危險概率信號并輸出，移動端150與無線傳輸模塊140相連，能夠用于接收無線傳輸模塊140傳輸?shù)陌l(fā)生危險概率信號，進(jìn)而做出不同程度的危險警示。

在另一種實施例中，天然氣濃度傳感器121、二氧化碳濃度傳感器122、控制器130以及無線傳輸模塊140之間通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口連接，因此可將數(shù)據(jù)集成到任何數(shù)據(jù)平臺。

在另一種實施例中，無線控制模塊140通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給無線路由器，再由無線路由器將數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至移動端150中。

在另一種實施例中，移動端150為手機或者電腦。

本發(fā)明還提供了一種天然氣互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方法，采用模糊控制模型實現(xiàn)發(fā)生危險概率信號輸出，分別將實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率EC₁、實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率EC₂以及發(fā)生危險概率轉(zhuǎn)換為模糊論域中的量化等級；將實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率EC₁以及實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率EC₂輸入模糊控制模型，模糊控制模型輸出為發(fā)生危險概率，進(jìn)而進(jìn)行危險預(yù)警；

實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率EC₁的變化范圍為[-8，8]，實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率EC₂的變化范圍為[-12，12]，設(shè)定量化因子都為1，因此偏差變化率EC₁以及偏差變化率EC₂的論域分別為[-8，8]和[-12，12]，發(fā)生危險概率的論域為[0，1]；為了保證控制的精度，使其在不同的環(huán)境下都能夠很好地進(jìn)行控制，根據(jù)反復(fù)試驗，最終將實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率EC₁的變化范圍分為7個等級，模糊集為{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，將實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率EC₂的變化范圍分為7個等級，模糊集為{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，輸出的發(fā)生危險概率分為5個等級，模糊集為{0，PS，PM，PB，PVB}；隸屬函數(shù)均選用三角形隸屬函數(shù)，如圖3、4、5所示。

模糊控制模型的控制規(guī)則選取經(jīng)驗為：當(dāng)實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率EC₁以及實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率EC₂均為正時，進(jìn)入危險模式，控制器輸出的發(fā)生危險概率為正；當(dāng)實際天然氣濃度與預(yù)設(shè)天然氣濃度的偏差變化率EC₁以及實際二氧化碳濃度與預(yù)設(shè)二氧化碳濃度的偏差變化率EC₂均為負(fù)時，不進(jìn)入危險模式，控制器輸出的發(fā)生危險概率為零。

通過發(fā)生危險概率進(jìn)行危險報警：當(dāng)發(fā)生危險概率輸出為零時，此時，控制器不進(jìn)行發(fā)生危險概率信號的數(shù)據(jù)輸出；當(dāng)發(fā)生危險概率輸出為正時，此時，控制器進(jìn)行發(fā)生危險概率信號的數(shù)據(jù)輸出，通過無線傳輸模塊傳送至移動端，通過輸出數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行不同程度的危險報警；具體的模糊控制規(guī)則如表1所示。

表1模糊控制規(guī)則

在另一種實施例中，如圖2所示，監(jiān)控裝置中還包括：天然氣控制閥131，其與控制器130相連，當(dāng)控制器130的發(fā)生危險概率輸出為正時，控制器130關(guān)閉天然氣控制閥131，進(jìn)而控制監(jiān)測環(huán)境內(nèi)的天然氣濃度不再增加。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。