本發(fā)明涉及燃?xì)庑孤┍O(jiān)測領(lǐng)域，具體為基于qclas的車載巡航燃?xì)庑孤┍O(jiān)測裝置及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、燃?xì)庑孤┍O(jiān)測是一個(gè)重要的安全和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，涉及到人員安全、資產(chǎn)保護(hù)以及環(huán)境保護(hù)，特別是在城市燃?xì)狻⑹突ず腿細(xì)廨斔凸芫€等領(lǐng)域，泄漏的早期發(fā)現(xiàn)和及時(shí)處理對于防止事故和減少污染至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的泄漏監(jiān)測技術(shù)往往存在靈敏度低、反應(yīng)時(shí)間長或不能實(shí)時(shí)監(jiān)測等問題，尤其是在移動(dòng)和廣闊的外部環(huán)境中。

2、量子級(jí)聯(lián)激光吸收光譜技術(shù)（quantum?cascade?laser?absorptionspectroscopy,qclas）是近年來發(fā)展起來的一種先進(jìn)的光譜分析技術(shù)，它利用量子級(jí)聯(lián)激光器（qcl）的特性，能夠在中紅外區(qū)域產(chǎn)生特定波長的激光，這一特性使得qclas在檢測特定化學(xué)物質(zhì)的吸收峰方面表現(xiàn)出高度的特異性和靈敏度，非常適合用于氣體分子的檢測，如甲烷、乙烷等烴類氣體。

3、車載巡航燃?xì)庑孤┍O(jiān)測系統(tǒng)利用了qclas的高靈敏度和特異性，通過安裝在移動(dòng)車輛上的方式，能夠在城市街道或管道沿線進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)的氣體監(jiān)測，這種系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的固定監(jiān)測站或手持式檢測設(shè)備，能夠覆蓋更廣泛的區(qū)域，提供更為連續(xù)和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，極大地提高了監(jiān)測效率和及時(shí)性。

4、隨著量子級(jí)聯(lián)激光器技術(shù)的成熟和成本的降低，基于qclas的車載巡航燃?xì)庑孤┍O(jiān)測方法預(yù)計(jì)將在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是在需要高靈敏度和大范圍連續(xù)監(jiān)測的場合，此技術(shù)不僅可以提高泄漏檢測的效率和準(zhǔn)確性，還能通過及時(shí)的數(shù)據(jù)分析和處理，支持智能化的城市管理和應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)。

5、現(xiàn)有技術(shù)中，目前市場上的基于激光光譜吸收技術(shù)的車載巡航式燃?xì)庑孤┰O(shè)備基本上都是泵吸抽取式的，其存在的局限至少包括如下問題，首先，泵吸式設(shè)備其吸收池和采樣裝置分離，需要通過軟質(zhì)管道連接采樣裝置、吸收池和抽氣泵，較長的管道增大氣路體積，從而降低吸收池的氣體交換速率，增大設(shè)備響應(yīng)速度，出現(xiàn)一定的滯后性，其次，采樣裝置只能固定在車輛的一個(gè)固定點(diǎn)位，而且氣管進(jìn)氣口較小，車輛在高速行駛時(shí)或者風(fēng)速較大的時(shí)候難以捕獲泄漏的氣體，其次，為提高設(shè)備的響應(yīng)速度，通常使用大流量的抽氣泵，但是氣體流量過大會(huì)沖擊吸收池的反射鏡，帶來高頻的光學(xué)噪聲，影響設(shè)備的檢測精度，其次，車載巡航式設(shè)備通常使用車載移動(dòng)電源供電，使用大流量的抽氣泵會(huì)很大程度增加設(shè)備功率，降低設(shè)備巡航時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于qclas的車載巡航燃?xì)庑孤┍O(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，解決了泵吸式設(shè)備其吸收池和采樣裝置分離，需要通過軟質(zhì)管道連接采樣裝置、吸收池和抽氣泵，較長的管道增大氣路體積，從而降低吸收池的氣體交換速率，增大設(shè)備響應(yīng)速度，出現(xiàn)一定的滯后性，其次，采樣裝置只能固定在車輛的一個(gè)固定點(diǎn)位，而且氣管進(jìn)氣口較小，車輛在高速行駛時(shí)或者風(fēng)速較大的時(shí)候難以捕獲泄漏的氣體，其次，為提高設(shè)備的響應(yīng)速度，通常使用大流量的抽氣泵，但是氣體流量過大會(huì)沖擊吸收池的反射鏡，帶來高頻的光學(xué)噪聲，影響設(shè)備的檢測精度，其次，車載巡航式設(shè)備通常使用車載移動(dòng)電源供電，使用大流量的抽氣泵會(huì)很大程度增加設(shè)備功率，降低設(shè)備巡航時(shí)間的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：基于qclas的車載巡航燃?xì)庑孤┍O(jiān)測裝置，包括：設(shè)置在巡檢車前保險(xiǎn)杠上的固定支架，還包括：設(shè)置在固定支架上的監(jiān)測組件，所述監(jiān)測組件包括用于在巡檢車巡航時(shí)發(fā)射激光的激光控制模塊，所述激光控制模塊一側(cè)壁設(shè)置有小型開路式光路模塊，所述小型開路式光路模塊一端連接有用于接收巡檢車巡航時(shí)激光控制模塊發(fā)射的激光的探測器接收模塊，所述探測器接收模塊一側(cè)壁設(shè)置有信號(hào)處理模塊，所述信號(hào)處理模塊用于對巡檢車巡航時(shí)探測器接收模塊接收的激光控制模塊發(fā)射的激光進(jìn)行燃?xì)庑孤┓治觥?/p>

3、進(jìn)一步地，所述監(jiān)測組件還包括設(shè)置在激光控制模塊一側(cè)壁的無線通訊模塊，所述無線通訊模塊用于將信號(hào)處理模塊的燃?xì)庑孤┓治霭l(fā)送給巡檢車內(nèi)部的pc平板終端。

4、基于qclas的車載巡航燃?xì)庑孤┍O(jiān)測方法，包括以下步驟：在巡檢車巡航時(shí)，激光控制模塊實(shí)時(shí)獲取每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的溫度值，并分別溫度調(diào)制處理；在溫度調(diào)制處理后，對每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的分別進(jìn)行電流波長調(diào)制處理，并在電流波長調(diào)制處理后發(fā)射激光；通過探測器接收模塊接收激光控制模塊發(fā)射的激光；通過信號(hào)處理模塊對探測器接收模塊接收的激光控制模塊發(fā)射的激光進(jìn)行燃?xì)庑孤┓治?，并將分析結(jié)果發(fā)送至巡檢車內(nèi)部的pc平板終端。

5、進(jìn)一步地，對每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的溫度值進(jìn)行溫度調(diào)制處理的具體步驟如下：獲取預(yù)設(shè)的溫度閾值；將每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的溫度值與溫度閾值分別進(jìn)行差值分析，并將差值分析結(jié)果輸入至pid調(diào)制模型中，得到每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的調(diào)制溫度值。

6、進(jìn)一步地，計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的調(diào)制溫度值的具體公式如下：；其中，為第個(gè)時(shí)間點(diǎn)的調(diào)制溫度值，為預(yù)設(shè)的溫度閾值，為第個(gè)時(shí)間點(diǎn)的溫度值，為比例增益，為積分增益，為微分增益，，為獲取的時(shí)間點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

7、進(jìn)一步地，對每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的分別進(jìn)行電流波長調(diào)制處理的具體步驟如下：獲取初始波長值，并分析待氣體的調(diào)制深度、第一調(diào)制頻率、調(diào)制相位；對每個(gè)時(shí)間點(diǎn)，分別對初始波長值，并分析待氣體的調(diào)制深度、第一調(diào)制頻率、調(diào)制相位進(jìn)行綜合分析，得到每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電流調(diào)制波長值。

8、進(jìn)一步地，計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電流調(diào)制波長值的具體公式如下：；其中，為第個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電流調(diào)制波長值，為初始波長值，為待氣體的調(diào)制深度，為圓周率，為待氣體的第一調(diào)制頻率，為待氣體的調(diào)制相位，，為獲取的時(shí)間點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

9、進(jìn)一步地，通過信號(hào)處理模塊對探測器接收模塊接收的激光控制模塊發(fā)射的激光進(jìn)行燃?xì)庑孤┓治龅木唧w步驟如下：對于每個(gè)時(shí)間點(diǎn)，探測器接收模塊將接收的激光控制模塊發(fā)射的激光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；通過信號(hào)處理模塊將每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的轉(zhuǎn)化后的電信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理，并基于鎖相放大器解調(diào)制，得到每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的待分析氣體的二次諧波信號(hào)；將每個(gè)時(shí)間點(diǎn)待分析氣體的二次諧波信號(hào)輸入至分析模型中，得到每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的待分析氣體的濃度值；將待每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的分析氣體的濃度值與預(yù)設(shè)的濃度閾值進(jìn)行比較分析，若是存在待分析氣體的濃度值高于預(yù)設(shè)的濃度閾值的時(shí)間點(diǎn)，則標(biāo)記為燃?xì)庑孤?/p>

10、進(jìn)一步地，計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的待分析氣體的濃度值的具體公式如下：；其中，為第個(gè)時(shí)間點(diǎn)的待分析氣體的二次諧波信號(hào)的振幅值，為初始振幅值，為第二調(diào)制頻率，為相位偏移量，為自然常數(shù)，為波長吸收系數(shù)，為光路徑長度，為氣體濃度，，為獲取的時(shí)間點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

11、本發(fā)明具有以下有益效果：

12、（1）、該基于qclas的車載巡航燃?xì)庑孤┍O(jiān)測方法，通過實(shí)時(shí)的溫度調(diào)制和電流波長調(diào)制處理，該監(jiān)測方法能夠快速準(zhǔn)確地調(diào)整激光參數(shù)，以適應(yīng)環(huán)境變化和目標(biāo)氣體的特性，這不僅提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，還增強(qiáng)了測量的精度，使得即使在車輛高速移動(dòng)的條件下也能有效監(jiān)測燃?xì)庑孤?/p>

13、（2）、該基于qclas的車載巡航燃?xì)庑孤┍O(jiān)測方法，通過連續(xù)監(jiān)測和動(dòng)態(tài)調(diào)整激光波長，確保了測量過程中激光系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而減少了環(huán)境因素對監(jiān)測結(jié)果的影響。

14、（3）、該基于qclas的車載巡航燃?xì)庑孤┍O(jiān)測方法，通過與預(yù)設(shè)的濃度閾值進(jìn)行比較，該方法能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)超標(biāo)的氣體濃度，從而實(shí)現(xiàn)對潛在燃?xì)庑孤┑脑缙陬A(yù)警，這不僅有助于防止可能的安全事故，如爆炸或火災(zāi)，還能在緊急情況下啟動(dòng)及時(shí)的應(yīng)急響應(yīng)措施，有效減少可能的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

15、當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。