[发明专利]加油加气站油气浓度检测分析预警方法

摘要

本发明涉及加油加气站安全运行的综合监控，特别是涉及了一种结构简单、能够实时检测并预警的加油加气站油气浓度检测分析预警方法，装置包括油气浓度传感器、可编程控制器、操作显示模块、动力电源断路器控制模块和报警器，油气浓度传感器实时检测安装点的油气浓度值，可编程控制器进行综合计算和三级判定，超标一、二级发出相应警报提示及触摸屏闪光提示，超标三级则迅速检测加油站动力电源是否在合闸位置，如在合闸位置，则迅速跳开动力电源，并发出三级警报声及触摸屏闪光提示，实时检测与判定完成后，进入数据的存储与记录及通讯，供历史记录、查询使用，如此程序则返回油气检测及判定步骤继续进行，达到对油气浓度的实时检测与预警。

主权项

1.一种加油加气站油气浓度检测分析预警方法，该方法采用的检测装置包括油气浓度传感器、可编程控制器以及与可编程控制器外接的操作显示模块、与可编程控制器外接的动力电源断路器控制模块和与可编程控制器外接的报警器，其特征在于：所述的油气浓度传感器用于将采集到的油气浓度值转化为0‑5V的模拟量电压信号，所述的可编程控制器包括可编程CPU模块、模数转换A/D模块、输入输出I/O开关量模块、数据通讯模块和存储器，所述的可编程CPU模块用于数据计算、处理、逻辑判断，可编程CPU模块通过电缆与输入输出I/O开关量模块、数据通讯模块交互，所述的输入输出I/O开关量模块包括输入模块和输出模块，输入输出I/O开关量模块用于控制断路器的闭合或断开，并将断路器的位置信号送入输入输出I/O开关量模块逻辑判断结果的输出，所述的数据通讯模块用于实现不同设备间的数据通讯规约及数据接受或发送，所述的存储器用于存储油气浓度采样值、油气浓度计算值、油气浓度超值设定的三级定值、断路器开关状态位置信号值、数据事件记录值，所述的油气浓度传感器通过电缆与模数转换A/D模块连接，模数转换A/D模块用于将采集的油气浓度模拟量转换为数字量，模数转换A/D模块通过电缆与可编程CPU模块连接；所述的操作显示模块为触摸屏操作显示面板及内部控制电路，操作显示模块通过电缆与可编程CPU模块交互，所述的操作显示模块用于油气浓度定值的设定、报警信息内容的显示、运行功能的设定与基本操作；所述的动力电源断路器控制模块用于切断并保护加油站动力电源，动力电源断路器控制模块通过电缆与输入输出I/O开关量模块交互，所述的报警器用于油气浓度超标时发出警报提示，报警器通过电缆与输入输出I/O开关量模块的输出模块连接；加油加气站油气浓度检测分析预警方法，包括以下步骤：步骤1)、程序初始化；分别设置三个油气浓度传感器通过模数转换A/D模块的对应通道转化为数字量的数据所需要的序列存储器地址、综合计算值存储器地址以及油气浓度超标一级、二级、三级定值存储器地址并设置定值；设置卸油口、人井、加油机处的油气浓度超标报警输出口的地址，包括一级报警声出口、二级报警声出口、三级报警声出口以及三级跳闸出口；设置加油加气站动力电源开关位置检测的输入口地址；设置可编程控制器与外部的通讯规约协议；设置可编程控制器与触摸屏控制与显示模块的通讯模式；设置历史数据查询记录存储器、可编程控制器时钟存储器；设置未定义的数据存储器在程序中作为缓存器使用；设置在线通过触摸操作显示面板设置三级油气浓度超标定值的更改；设置是否允许可编程控制器与外部计算机进行远程通许控制字；步骤2)、油气浓度超标定值的在线设置；程序初始化设置完成后，可在线通过触摸操作显示面板设置油气浓度超标定值，设置是否允许可编程控制器与外部计算机进行远程通许控制字，完成定值设定后程序进入数据转化与存储；步骤3)、数据转换与存储；可编程控制器分别读取卸油口、人井、加油机处三个油气浓度传感器接入模数转换A/D模块三个通道所采集并转换为数字量的油气浓度值，分别存贮于程序初始化设置的卸油口序列存储器、人井处序列存储器、加油机处序列存储器，完成三个地点的油气浓度实时采样并存储；步骤4)、油气浓度计算与存储；根据三个位置点的油气浓度的发展趋势、累计效应、空间扩散程度，进行综合计算；三个位置点的油气浓度计算值，按照下面方法进行计算：①、设卸油口处的油气浓度传感器每20ms采集一个数据，其采集到的100个数据序列依次为：dx_i,dx_i+1,dx_i+2......dx_i+n‑1,dx_i+99，则油气浓度的依次综合计算值为：DX₁＝kdx₁，DX₂＝_Δd_xk(αdx₂+βDX₁)，DX₃＝_Δdxk(αdx₃+βDX₂)，DX_n‑1＝_Δdxk(αdx_n‑1+βDX_n‑2) ...... DX_n＝_Δdxk(αdx_n+βDX_n‑1)    (1)式中：_Δdx为卸油口处油气浓度每20ms的变化趋势，其表示式为：_Δdx＝dx_n‑dx_n‑1,Δdx>0；_Δdx<0,_Δdx＝1    (2)即当_Δdx>0，油气浓度变化趋势为增加时计算式引入变化趋势，当_Δdx<0时，计算式不考虑其减速变化趋势；式中，k为空间环境自然流通可靠系数，α+β＝1，α为新值所占比列系数，β为累积值所占比列系数；②、设人井处的油气浓度传感器每20ms采集一个数据，其采集到的100个数据序列依次为：dr_i,dr_i+1,dr_i+2......dr_i+n‑1,dr_i+99，则油气浓度的依次综合计算值为：DR₁＝kdr₁，DR₂＝_Δd_rk(αdr₂+βDR₁)，DR₃＝_Δdrk(αdr₃+βDR₂)，DR_n‑1＝_Δdrk(αdr_n‑1+βDR_n‑2) ...... DR_n＝_Δdrk(αdr_n+βDR_n‑1)    (3)式中：_Δdr为人井处油气浓度每20ms的变化趋势，其表示式为：_Δdr＝dr_n‑dr_n‑1,Δdr>0；_Δdr<0,_Δdr＝1    (4)即当_Δdr>0，油气浓度变化趋势为增加时计算式引入变化趋势，当_Δdr<0时，计算式不考虑其减速变化趋势；式中，k为空间环境自然流通可靠系数，α+β＝1，α为新值所占比列系数，β为累积值所占比列系数；③、设加油机处的油气浓度传感器每20ms采集一个数据，其采集到的100个数据序列依次为：dj_i,dj_i+1,dj_i+2......dj_i+n‑1,dj_i+99，则油气浓度的依次综合计算值为：DJ₁＝kdj₁，DJ₂＝_Δdjk(αdj₂+βDJ₁)，DJ₃＝_Δdjk(αdj₃+βDJ₂)，DJ_n‑1＝_Δdjk(αdj_n‑1+βDJ_n‑2) ...... DJ_n＝_Δdjk(αdj_n+βDJ_n‑1)    (5)式中：_Δdj为加油机处油气浓度每20ms的变化趋势，其表示式为：_Δdj＝dj_n‑dj_n‑1,Δdj>0；_Δdj<0,_Δdj＝1    (6)即当_Δdj>0，油气浓度变化趋势为增加时计算式引入变化趋势，当_Δdj<0时，计算式不考虑其减速变化趋势；式中，k为空间环境自然流通可靠系数，α+β＝1，α为新值所占比列系数，β为累积值所占比列系数；通过(1)式可以计算出卸油口处的油气浓度实时综合计算值DX_n，并存入程序初始化设置的存储器地址；通过(3)式可以计算出人井处的油气浓度实时综合计算值为DR_n,并存入程序初始化设置的存储器地址；通过(5)式可以计算出加油机处的油气浓度实时综合计算值为DJ_n,并存入程序初始化设置的存储器地址；按照数据先进先出的原则，当有新的采样数据时，去掉原来第一个数据，再计算新的一个依然构成100个采样数据序列，再进行计算，如此循环，达到对油气浓度的实时综合计算并存储；步骤5)、油气浓度三级超标判定与报警；①、读取卸油口处油气浓度实时综合计算值DX_n，当实时综合计算值大于设定的超标门槛值时判定对应的油气浓度超标，其三级定值判定与时间限定式分别为：DX_n>DX_D3 t>TDX_D3    (7)DX_n>DX_D2 t>TDX_D2    (8)DX_n>DX_D1 t>TDX_D1    (9)式中：DX_D1为卸油口油气浓度门槛一级设定值，TDX_D1为超过该定值后的允许时间，计时时间从超值开始，如果在计时时间到达的过程中一直超值，则判定为超值出口，如果在计时还没到达规定的时间之前，存在综合计算值不超定值时，则计时时间t清零，这样防止因采样点干扰数据引起的误判；DX_D2为卸油口油气浓度门槛二级设定值，TDX_D2为超过该定值后的允许时间,计时时间从超值开始，如果在计时时间到达的过程中一直超值，则判定为超值出口，如果在计时还没到达规定的时间之前，存在综合计算值不超定值时，则计时时间t清零；DX_D3为卸油口油气浓度门槛三级设定值，TDX_D3为超过该定值后的允许时间,计时时间从超值开始，如果在计时时间到达的过程中一直超值，则判定为超值出口，如果在计时还没到达规定的时间之前，存在综合计算值不超定值时，则计时时间t清零；当检测到卸油口油气浓度超标满足(7)式后，迅速按三级超标处理，发出紧急警报提示，检测加油站动力电源是否在合闸位置，如在合闸位置，则迅速跳开动力电源，并在触摸屏迅速闪光显示，而不再进入(8)式与(9)式的判定；但处理完后需进入下个地点油气浓度的超标判定程序；当卸油口油气浓度不满足(7)，再进行(8)式的判定，当满足(8)式后，发出报警提示，并闪光显示，不再进入(9)式判定；但处理完后需进入下个地点油气浓度的超标判定程序；只有在不满足(7)式与(8)式后才进入(9)式的判定，即按最高级别到最低级别的分级判定；在卸油口油气浓度是否超标判定后，如超标则进入完成相应超标报警提示或切断动力电源后，程序依然要进行到下一个地点人井处油气浓度的判定；②、读取人井处油气浓度实时综合计算值DR_n，当实时综合计算值大于设定的超标门槛值时判定对应的油气浓度超标，其三级定值判定与时间限定式分别为：DR_n>DR_D3 t>TDR_D3    (10)DR_n>DR_D2 t>TDR_D2    (11)DR_n>DR_D1 t>TDR_D1    (12)式中：DR_D1为人井处油气浓度门槛一级设定值；TDR_D1为超过该定值的时间允许定值，DR_D2为人井处油气浓度门槛二级设定值；TDR_D2为超过该定值的时间允许定值，DR_D3为人井处油气浓度门槛三级设定值；TDR_D3为超过该定值的时间允许定值；在人井处油气浓度是否超标判定后，如超标则进入完成相应超标报警提示或切断动力电源后，程序依然要进行到下一个地点加油机处油气浓度的判定；③、读取加油机处油气浓度实时综合计算值DJ_n，当实时综合计算值大于设定的超标门槛值时判定对应的油气浓度超标，其三级定值判定与时间限定式分别为：DJ_n>DJ_D3 t>TDJ_D3    (13)DJ_n>DJ_D2 t>TDJ_D2    (14)DJ_n>DJ_D1 t>TDJ_D1    (15)式中：DJ_D1为加油机处油气浓度门槛一级设定值，TDJ_D1为超过该定值的时间允许定值；DJ_D2为加油机处油气浓度门槛二级设定值，TDJ_D2为超过该定值的时间允许定值，DJ_D3为加油机处油气浓度门槛三级设定值，TDJ_D3为超过该定值的时间允许定值；当本级油气超标判定与报警任务完成后，程序进入数据的存储与记录及通讯；步骤6)、数据的历史存储与记录保存；存储所有计算与报警、超标标志各存储器的状态量及数据量，存入程序初始化设定的存储器内，供历史记录、查询使用；步骤7)、程序在线返回；完成上述步骤后，程序在线返回到油气浓度超标定值的在线设置部位进行下一次的计算与判定，如此循环，构成加油加气站油气浓度的检测、判定、报警与紧急任务处理。