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氯气传感器和水处理厂氯气监测系统及其泄露扩散模型

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水处理厂采用液氯消毒过程中,一旦发生氯气泄露同时未及时采取有效的措施,将会对人员、大气环境和财产造成极大的威胁,甚至有可能带来毁灭性的灾难。及早发现氯气泄露,控制氯气危害范围,及时采取相应的应急措施,可以有效地减少泄露事故带来的危害。本文以氯消毒的水处理厂氯气安全为背景,针对国产氯气监测精度低、功能单一,国外产品价格昂贵的特点,研发一套性价比高、功能齐全、应用于水处理厂的氯气监测系统。 所研发氯气监测系统可以实现8个点的在线监测,具有监测现场和监控中心双重报警功能。采用VB6.0设计的上位机监控界面具有查询历史报警事件、绘制特定时间内的实时监控浓度曲线、设置各监测点的报警值、查看氯气性质说明和安全操作文档及视频等功能。 首先,选取合适的氯气传感器和温湿度传感器芯片,设计了4~20mA标准输出变送电路,并设计监测现场报警电路;然后,以LM3S1138单片机为核心,对监控中心数据采集系统进行软硬件设计,利用温湿度传感器测量环境温度,通过软件对温度引起的测量误差进行补偿;接着建立了氯气泄露扩散模型,并进行模拟计算与仿真。采用Matlab软件对高斯数学模型的应用预测氯气扩散危害区域及浓度分布,为建立合理的应急救援预案提供依据。通过仿真分析出大气浓度和风速对氯气浓度扩散的影响规律。最后,在温度为24℃,相对湿度38%RH的环境条件下,进行了浓度测试实验、气体交叉浓度干扰实验和现场测试实验。 实验表明:该监测系统灵敏度高,线性度好,测量误差小,能够快速而准确的实现实时自动报警功能; CO_2、CH_4、CO气体对所选用氯气传感器干扰很小,H_2S气体干扰较大,因此不适宜于有H_2S存在的监测环境。

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