[发明专利]一种自动化气相色谱控制系统

权利要求书

1.一种自动化气相色谱控制系统，包括自动化气相色谱仪中心控制器、网络化及数据通信接口、自动化色谱数据处理控制工作站和色谱分析数据库，其特征在于自动化色谱数据处理控制工作站包括色谱图处理与分析模块，所述的色谱图处理与分析模块具体方法如下：

a.数据预处理：任何一个色谱系统都存在系统噪声，从色谱仪检测器输出的模拟信号是毫伏级的微小信号，需要经过放大器放大到-5～+5v之间，再由采集设备采集并转化为数字信号输入到计算机中，这个过程就常伴随有较大的随机干扰，必须经过数据预处理，噪声滤除，噪声滤除通过数字滤波实现，预处理的数字滤波方法包括：移动平均法、最小二乘曲线拟合法、阻尼最小二乘估计滤波法；

b.色谱峰识别：包括峰检测、峰上各特征点的检测、峰结构的识别、相邻峰重叠的判别、谱图基线校正，通过谱图识别，就可以获取谱图中峰的位置及净强度，为后续的定性、定量计算提供依据；

c.基线校正：色谱图的基线是在没有分析样品的情况下系统的本底信号,计算色谱峰大小时需扣除仪器系统的本底背景，即需要扣除基线以下的面积以获得色谱峰的净面积，因为待测物质的含量只与色谱峰的净强度有对应关系，色谱图中的基线往往会发生漂移、扭曲现象，属于色谱图中宽度大于峰宽水平的低频类噪声，当接连发生色谱峰重叠时，谱图中还会出现基线消失的情况，谱图基线校正方法主要有：线性模型法、高阶模型法、动态模型法；

d.色谱峰校正：理想状态下的色谱峰应该是高斯形曲线，然而对于某些混合物，无论怎样改变仪器的操作条件，很难使其中的某些组分在谱图上充分分离，这就形成了谱图中常见的谱峰重叠现象，为了准确测定面积，就需要进行色谱峰的校正，即对重叠峰进行分割，在进行重叠峰分割时，系统主要考虑常见的两种情况：连峰型重叠峰和肩峰型重叠峰，对于分离度极为不好的峰的识别，或者遇到特殊混合样的情况，需要手动进行处理,由用户设置峰高门限、最小峰面积、以及分组时N值的大小参数，从而使系统重新分析该周期的数据，满足样品分析和色谱峰校正；

e.峰高、峰面积计算：峰高和峰面积都可实现对色谱信号的定量分析，峰高即色谱峰的最高点至基线的垂直距离，峰面积是色谱图上的基本定量数据，峰面积测量的准确度直接影响定量结果，采样得到的色谱数据必须首先通过峰识别函数识别出色谱峰的各个特征点，然后定出谱图的基线，最后由积分函数对每个色谱峰进行积分得到峰面积；

f.样品浓度计算：当被分析样品的色谱峰被色谱工作站判定和积分后，系统就可以把欲测样品组分的峰面积或峰高的数据给出或存储起来，用这些数据进行样品浓度计算，浓度计算方法包括:面积和峰高百分比、归一化法、外标法、内标法；

g.图谱特征提取：是指提取图像信息，把图像上的点分为不同的子集，其结果之一提取到一系列与时间序列相关的离散化直方图，在色谱图预处理、色谱峰识别、基线校正、样品浓度计算处理之后，可以通过图谱特征提取的方法，对具备典型特征的色谱图进行自动或手工特征提取，并存储到相关的特征库中，为指纹图谱相似度分析提供基础依据；

h.指纹图谱相似度分析:在图谱特征提取的基础上，形成离散化的指纹图谱，存储到指纹图谱库中，为色谱指纹图谱相似度分析提供参考。

2.如权利要求1所述的一种自动化气相色谱控制系统，其特征在于所述的自动化气相色谱仪中心控制器包括：

数据传输模块：基于RJ45网络接口开发色谱处理与分析工作站的通信接口，满足色谱工作站与中心控制器之间的传输数据量大的要求，实现任意一台色谱工作站都可以直接控制多台色谱设备，

自动进样控制模块：包括溶剂清洗、样品清洗、定量取样、顺序操作控制、故障检测，自动进样器实时多路PWM脉宽调制配置进样器多轴控制系统驱动，从而组成多功能的一体化的控制器，自动进样器可提供联机和脱机两种工作方式，

多种检测器数据采集：数据通信接口包含多种检测器数据采集接口、命令控制接口和故障预警接口，基于嵌入式方法和通信控制方法，中心控制器与自动进样器、各类检测器的通信接口采用串行通信为主；

气相色谱的温度控制、电子气体流量控制与事件控制：根据气相色谱温度控制、电子气体流量控制与事件控制的需求，满足多道多阶温度程序升温、等温控制要求，满足多种气体的电子气体流量控制要求，

故障诊断：采用虚拟仪器方法，利用软件在设备屏幕上构成虚拟仪表面板，在硬件的支持下对设备状态进行检测，硬件配置选用数据采集板作为数据采集设备，软件配置通过指令收发的响应时间，对信号进行分析，采用专家系统、神经网络，故障树方法进行故障分析和诊断。