本发明涉及气体监测，特别涉及一种危险气体在线监测系统和方法。
背景技术：
1、化工厂、煤矿、危险气体运输等一些接触到危险气体的行业，如果无法对危险气体进行实时在线监测，一旦危险气体泄露或浓度超标都会对工作人员造成致命的伤害。不可避免产生的危险气体不仅危及在场员工的生命，而且易燃易爆，造成重大安全事故。因此研究针对危险气体的在线监测系统得到了世界各国的普遍关注。
2、而现有技术在实际的操作中还存在以下问题：
3、传统的气体监测系统无法实现对危险气体的实时监测，同时缺乏有效的预警和响应机制，无法及时发现和处理危险气体泄漏，在紧急情况下，无法提供有效的疏散指导，导致人员疏散混乱和恐慌。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种危险气体在线监测系统和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种危险气体在线监测系统，包括：
3、前端节点，用于：
4、采集检测点的气体样本，对气体样本进行气体分析并得到气体信息，与实时监测模块之间通过无线网络连接交互，将采集到的气体信息以及采集地点的位置信息发送至实时监测模块；
5、实时监测模块，用于：
6、通过无线网络持续接收前端节点的数据发送的气体信息和位置信息，对接收到的气体信息进行处理和分析，识别异常数据，将危险气体浓度与预设的安全阈值进行对比，基于对比结果判断是否存在危险气体泄漏，并对出现危险气体泄露的区域进行危险标记；
7、危险预警模块，用于：
8、根据实时监测模块的监测结果，触发警报，通过声光、短信、邮件方式通知工作人员，并基于疏散指导模块中生成的疏散路线进行语音疏散引导；
9、疏散指导模块，用于：
10、模拟监测区域的布局，基于实时监测模块的检测数据预测危险气体扩散的趋势和范围，基于根据气体扩散预测结果，规划安全疏散路线。
11、进一步的，所述前端节点，包括气体采集模块、气体分析模块、位置获取模块和无线通信模块；
12、其中，所述气体采集模块为气体传感器，用于从检测点采集气体样本；
13、所述气体分析模块用于对采集到的气体样本进行分析，提取出气体信息，所述气体信息包括气体种类和气体浓度；
14、所述位置获取模块为wi-fi定位器，用于获取前端节点所在区域的位置信息；
15、所述无线通信模块用于与实时监测模块进行无线通信，基于无线网络传输气体信息和位置信息。
16、进一步的，所述实时监测模块，包括：
17、数据处理单元，用于：
18、通过无线网络接收前端节点发送的气体信息和位置信息，对接收到的气体信息和位置信息数据进行解析提取出气体种类、气体浓度和位置信息，对提取出的数据进行数据清洗和预处理，处理完成后的到目标数据，将目标数据写入数据库；
19、数据监测单元，用于：
20、实时从数据库中读取最新的目标数据，基于位置信息创建空间单位，基于所采集区域的位置信息将气体信息与相应的空间单位进行匹配；
21、对各空间单位中的气体信息进行分析，以气体浓度为数据基于气体种类生成气体浓度变化趋势曲线；
22、基于不同的气体种类设定相对应的气体浓度危险阈值，其中气体浓度危险阈值设置有第一危险阈值、第二危险阈值以及第三危险阈值，基于气体浓度危险阈值对气体浓度变化趋势曲线进行监控比对，基于对比结果将目标数据判定为正常数据、一级异常数据、二级异常数据和三级异常数据；
23、其中，当气体浓度低于第一危险阈值时，视为正常数据；
24、当气体浓度大于等于第一危险阈值且小于第二危险阈值时，视为一级异常数据；
25、当气体浓度大于等于第二危险阈值且小于第三危险阈值时，视为二级异常数据；
26、当气体浓度大于等于第三危险阈值时，视为三级异常数据；
27、基于目标数据的判定结果对出现异常数据的空间单位进行危险标记。
28、进一步的，所述实时监测模块，还包括：
29、气体浓度变化趋势曲线提取模块，用于提取所述气体浓度变化趋势曲线；
30、气体浓度变化率获取模块，用于根据所述气体浓度变化趋势曲线获取气体浓度变化率；
31、气体浓度变化强度数值获取模块，用于根据所述气体浓度变化率获取所述气体浓度变化率对应的气体浓度变化强度数值；其中，所述气体浓度变化强度数值通过如下公式获取：
32、；
33、其中，qi表示第i个气体种类的气体浓度变化强度数值；n表示需要采集浓度的气体种类的数量；m表示气体浓度采集的次数；vij表示第i个气体种类的第j次采集的气体浓度的变化率；wi表示第i个气体种类对应的权重系数；vpi表示第i个气体种类对应的气体浓度的变化平均率；vi表示第i个气体种类的气体浓度变化率最大值时，所对应的第i个气体种类的气体浓度变化率最大值所处气体采集次数中的n个气体种类中的第i个气体种类对应的气体浓度的变化平均率；
34、危险阈值调整模块，用于当所述气体浓度变化强度数值超过预设的强度阈值时，则对所述气体浓度变化强度数值超过预设的强度阈值所对应的气体种类对应的第一危险阈值、第二危险阈值以及第三危险阈值进行调整。
35、进一步的，危险阈值调整模块，包括：
36、第一数据信息获取模块，用于提取所述气体浓度变化强度数值与所述预设的强度阈值之间的差异值，作为第一数据信息；
37、第二数据信息获取模块，用于提取每个单位时间对应的气体浓度变化速率的速率数值信息，作为第二数据信息；
38、第一危险阈值调整模块，用于根据所述第一数据信息和第二数据信息对所述第一危险阈值进行调整，获取调整后的第一危险阈值，其中，所述调整后的第一危险阈值通过如下公式获取：
39、；
40、其中，y01表示第一危险阈值；y01c表示初始的第一危险阈值；k表示所经历的单位时间的个数，并且，单位时间取值范围为1h-3h；spi表示第i个单位时间对应的气体浓度变化速率的速率数值；q0i表示第i个气体种类对应的强度阈值；
41、第二危险阈值调整模块，用于根据所述第二数据信息对所述第二危险阈值进行调整，获取调整后的第二危险阈值，其中，所述调整后的第二危险阈值通过如下公式获取：
42、；
43、其中，y02表示第二危险阈值；y02c表示初始的第二危险阈值；
44、第三危险阈值调整模块，用于根据所述调整后的第一危险阈值和调整后的第二危险阈值对所述第三危险阈值进行调整，获取调整后的第三危险阈值，其中，所述调整后的第三危险阈值通过如下公式获取：
45、；
46、；
47、其中，y03表示第三危险阈值；y03c表示初始的第三危险阈值；y表示阈值调整系数；smax和smin分别表示气体浓度变化速率的速率最大值和速率最小值。
48、进一步的，所述危险预警模块，包括：
49、危险警报单元，用于：
50、实时从实时监测模块接受危险标记，并基于危险标记对发生危险气体泄露的区域通过声光设备发出警报，同时，实时从疏散指导模块获取疏散路线，通过系统预设的联系方式并基于短信、语音的方式实时通知工作人员进行事故处理和安全疏散；
51、基于疏散指导模块中生成的疏散路线生成引导语音，通过外接扬声设备在区域内部进行语音疏散引导。
52、进一步的，所述疏散指导模块，包括：
53、监测区域模拟单元，用于：
54、获取监测区域的建筑结构蓝图数据，其中，建筑结构蓝图数据包括平面图、立面图以及楼层分布信息，通过bim根据获取到的建筑结构蓝图数据建立数字模型；
55、在数字模型中识别出建筑结构的各个节点，所述节点包括房间、门、窗、走廊、楼梯以及逃生通道，基于位置信息将空间单位与各个节点进行匹配；
56、关联各个节点之间的连通性和可达性，基于建筑的实际情况，设置模拟环境中各个节点的温度、湿度、风速参数。
57、进一步的，所述疏散指导模块，还包括：
58、气体扩散预测单元，用于：
59、获取实时监测模块中各空间单位中的各种气体的气体浓度变化趋势曲线，并获取各空间单位中危险气体的气体数据，所述气体数据包括气体浓度和浓度增减速率，将各空间单位中危险气体的气体数据带入数字模型中，基于数字模型以及实时监测数据的更新预测气体的扩散趋势和范围，并动态调整扩散模型，得到气体扩散路径。
60、进一步的，所述疏散指导模块，还包括：
61、安全路线规划单元，用于：
62、基于气体扩散预测单元获得的气体扩散路径，对数字模型中的各个节点进行筛选，对气体扩散路径中所涉及的节点进行去除，得到安全节点，对安全节点之间的连通性进行获取，并基于安全节点生成安全疏散路线；
63、将安全疏散路线发送至危险预警模块；
64、持续接收气体扩散预测单元中的数据，实时调整和更新疏散路线。
65、本发明要解决的另一技术问题是提供一种危险气体在线监测的方法，包括如下步骤：
66、步骤一：前端节点通过气体传感器从检测点采集气体样本，对采集到的气体样本进行分析，提取出气体种类和气体浓度，使用wi-fi定位器获取前端节点所在区域的位置信息，与实时监测模块进行无线通信，基于无线网络传输气体信息和位置信息；
67、步骤二：实时监测模块接收气体信息和位置信息，进行数据解析、清洗和预处理，然后将目标数据写入数据库，从数据库中读取最新的目标数据，进行气体信息分析，生成气体浓度变化趋势曲线，并根据预设的危险阈值进行监控比对，判断数据是否正常或存在异常，并对异常数据进行危险标记；
68、步骤三：疏散指导模块获取监测区域的建筑结构蓝图数据，建立数字模型，并设置模拟环境中各个节点的参数，获取实时监测数据中各空间单位的气体浓度变化趋势曲线和危险气体数据，预测气体的扩散趋势和范围，并动态调整扩散模型，基于气体扩散预测结果，规划安全疏散路线；
69、步骤四：危险预警模块接收危险标记，通过声光设备发出警报，并通过短信、语音等方式通知工作人员进行事故处理和安全疏散，同时基于疏散指导模块生成的疏散路线进行语音疏散引导。
70、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
71、1.本发明的数据监测单元实时从数据库中读取最新的目标数据，并根据位置信息创建空间单位，通过将气体信息与相应的空间单位进行匹配，系统能够准确地了解每个区域的气体状况，此外，通过对各空间单位中的气体信息进行分析，生成气体浓度变化趋势曲线，有助于及时发现潜在的危险情况，根据不同的气体种类，系统设定了相对应的气体浓度危险阈值，多级别的危险预警机制使得系统能够根据不同的危险程度进行分级响应，提高了预警的准确性和有效性。
72、2.本发明的监测区域模拟单元通过获取建筑结构蓝图数据，并利用bim技术建立数字模型，能够精确地模拟监测区域的建筑结构，通过将空间单位与各个节点进行匹配，并关联节点之间的连通性和可达性，系统能够更准确地模拟气体在监测区域内的扩散情况，气体扩散预测单元通过获取实时监测模块中的气体浓度变化趋势曲线和危险气体的气体数据，能够预测气体的扩散趋势和范围，通过动态调整扩散模型，系统能够更准确地预测气体扩散路径，为后续的疏散路线规划提供可靠依据。
73、3.本发明的安全路线规划单元基于气体扩散预测结果，通过筛选数字模型中的安全节点并获取它们之间的连通性，能够智能地生成安全疏散路线，这些路线不仅避开了气体扩散路径中的危险区域，还确保了疏散人员能够快速、安全地撤离。此外，通过持续接收气体扩散预测单元中的数据，系统能够实时调整和更新疏散路线，以适应不断变化的危险情况。
1.一种危险气体在线监测系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种危险气体在线监测系统，其特征在于：所述前端节点，包括气体采集模块、气体分析模块、位置获取模块和无线通信模块；
3.如权利要求1所述的一种危险气体在线监测系统，其特征在于：危险阈值调整模块，包括：
4.如权利要求1所述的一种危险气体在线监测系统，其特征在于：所述危险预警模块，包括：
5.如权利要求1所述的一种危险气体在线监测系统，其特征在于：所述疏散指导模块，包括：
6.如权利要求5所述的一种危险气体在线监测系统，其特征在于：所述疏散指导模块，还包括：
7.如权利要求6所述的一种危险气体在线监测系统，其特征在于：所述疏散指导模块，还包括：
8.一种根据权利要求7所述的危险气体在线监测系统的监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
