一种用于地震前兆监测的地下氢气监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于地震前兆监测的地下氢气监测方法和系统。该氢气监测方法包括步骤水气分离、感应检测、信号转换和显示处理，监测系统包括集气装置、感应检测室、数据采集单元、显示处理单元。使用该氢气监测方法和系统能够实现对动态和静态地下水进行连续稳定的水气分离，有效提取地下水中所含气体，然后在感应检测室内通过感应膜感测氢气，再将流过感应膜的电流转化为与所感应的氢气浓度成对应比例的电压信号，并检测电压信号的变化。该方法和系统稳定可靠、对地下水中氢气的监测精度高、并且适用于不同的地下水环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氢气监测方法及系统，特别是涉及一种用于地震前兆监测的地下氢气监测方法及系统。
技术介绍
近些年我国及周边地区地震频发，涉及地域范围广、危害大。为此，对于地震前兆即地震发生前出现的异常现象进行监测的各种方法手段成为地震研究的重要内容和热点。其中，地下流体，如地下水(井水、泉水、地下层中所含的水)、石油和天然气、地下岩层中还可能贮存一些其它气体。用仪器监测这些地下流体的化学成份和某些物理量，研究它们的变化情况可以帮助人们预测地震。其中，地球内部气体中与构造活动有直接关系的氢(H2)，被广泛认为是较大可能在短临地震前兆异常中获得突破的测项。研究表明，地壳逸出的氢、特别是断裂带溢出气中H2形成的机理归纳为3种类型：一是地壳下层的塑性岩石在断层错动过程中会产生，如蛇纹岩或硅酸岩的裂隙和破裂面容易发生水岩反应直接产生氢；二是源于地壳深部岩石孔隙、裂隙中被封存的H2，随着断裂带岩石中裂隙的连通和孔隙压力的增大，会导致H2经裂隙向上运移，溢出地表，使地下水及土壤气中的H2浓度升高；三是地震孕育过程中，特别是临震破裂阶段，岩石膨胀产生超声振动，可释放岩石孔隙、裂隙中封存的H2。断裂带内的H2浓度可以反映断裂带的活动程度。由此可见，氢自身的这些性质决定了它可以作为反映地震前兆指标的灵敏组分之一。在现有技术中，对地下水中氢气监测的方法手段中主要存在以下问题：一是连续自动监测问题。地下水中的氢气处于一种连续动态变化过程中，与地域、年份、季节、月份、环境温度等多种因素有关，而要实现对地震前兆监测，则必须要对地下水中的氢气进行长时间、连续性的自动化监测和分析，例如短时变化监测情况、历史同一时期对比监测情况等，这样才能对氢气出现的异常情况做出准确分析和判断。现有技术中，还存在人工采集氢气的方法,主要是以鼓泡的形式将溶解在地下水中的氢气析出进行氢值的测定。随着地震监测预报需求的提高,要求进行连续观测，人工方式的氢气监测技术显然无法满足需求。二是监测精度问题。将地下水中溶入的气体分离后再汇集起来进行浓度检测，该过程需要尽可能将气体从地下水中分离充分，并且整个过程需要处于持续稳定的状态，否则会因为水气分离操作不稳定而影响氢气的采集及浓度变化。三是适用性问题。根据地下水的流动状态不同，可以分为自流井水，例如地下不断涌出的动态泉水，这种自流井水处于动态流动的状态；还有静水位观测井水，例如地下多处汇集在一起的静态井水，这种观测井水基本上处于静止状态。这样，对不同状态的地下水进行氢气分离时所采用的方法手段要有针对性，以适应不同的应用条件。基于上述原因，有必要提供一种用于地震前兆监测的地下氢气监测方法及系统，能够对地下水进行稳定持续的水气分离，连续自动对分离出的氢气含量进行检测，并且适用于多种地下水应用环境。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种用于地震前兆监测的地下氢气监测方法及系统，解决现有技术中对地下水中氢气监测难以做到稳定连续自动监测，以及监测精度不高、适应地下水环境受限等问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种用于地震前兆监测的地下氢气监测方法，包括水气分离，连续从地下水中分离出水中所含气体，将分离出的气体汇集并连续输出，经过干燥处理后，输入到感应检测室；感应检测，在该感应检测室内，该气体通过感应膜时仅有氢气被感应检测，通过流经该感应膜的电流信号，进一步得到与所感应的氢气浓度成对应比例的电压信号；信号转换，将该电压信号经过放大器放大后，再进行模数转换，得到反映氢气含量的数字信号；显示处理，对该数字信号进行显示、传输、存储以及分析处理，用以说明氢气含量的动态变化情况。在本专利技术用于地震前兆监测的地下氢气监测方法的另一个实施例中，该连续从地下水中分离出水中所含气体的方法是：该地下水连续流动，经过垂直自由落体运动，落到溅水台后溅起大量水滴，实现水与气体分离，该水滴汇集后排出。在本专利技术用于地震前兆监测的地下氢气监测方法的另一个实施例中，该连续从地下水中分离出水中所含气体的方法是：该地下水位于地井中，向该地下水中连续鼓入气泡，该气泡进入地下水后向上漂浮，同时附带该地下水中所含气体一起溢出，实现水与气体分离。在本专利技术用于地震前兆监测的地下氢气监测系统的另一个实施例中，该集气装置的集气管道出口与感应检测室的进气口密闭连接，经过水气分离后的气体进入该感应检测室后，经过感应膜时仅有所含氢气被感应检测，得到检测感应电流，该检测感应电流进一步转化为与所感应的氢气浓度成对应比例的电压信号，未被感应膜感应的气体从该感应检测室的出气口排出，该电压信号再经过放大器稳定放大后，通过电缆线传输到数据采集单元进行模数转换形成数字信号，再输出到显示处理单元进行显示、存储以及分析处理。在本专利技术用于地震前兆监测的地下氢气监测系统的另一个实施例中，该集气装置为底部封闭、顶部设置有开口管道的透明圆柱形壳体，该圆柱形壳体的顶部为半球体，该开口管道包括进水管道，该进水管道设置在该顶部半球体的一侧，并与该圆柱形壳体的垂直中轴线成倾斜夹角，该进水管道向下垂直延伸形成一个出水端口，该集气管道设置在该圆柱形壳体顶部半球体的中心处，在该圆柱形壳体的下部设置有排水管道，在该圆柱形壳体底部内侧还设置有向上延伸且高于该排水管道出口的溅水台，该溅水台不接触该出水端口。在本专利技术用于地震前兆监测的地下氢气监测系统的另一个实施例中，该开口管道还包括进气管道，该进气管道与该进水管道相对应设置在该半球体的另一侧，并与该圆柱形壳体的垂直中轴线成倾斜夹角，该进水管道与进气管道在该圆柱形壳体内部汇接在一起，该进气管道与该感应检测室的出气口密闭连接。在本专利技术用于地震前兆监测的地下氢气监测系统的另一个实施例中，该集气装置包括底部开口并且浸入地下水中的圆柱形壳体，该圆柱形壳体的上部口径缩小并向上延伸为气管，该气管伸出地下水平面，在该气管的顶部设置有进气管道和集气管道，该进气管道的进气端连接鼓泡装置，该进气管道垂直向下延伸且在其出气端连接气泡分离器，该气泡分离器也浸入地下水中且罩入在该圆柱形壳体内。在本专利技术用于地震前兆监测的地下氢气监测系统的另一个实施例中，该集气管道出口与该感应检测室的进气口之间密闭串接有输气软管和气体干燥装置。在本专利技术用于地震前兆监测的地下氢气监测系统的另一个实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于地震前兆监测的地下氢气监测方法，其特征在于，水气分离，连续从地下水中分离出水中所含气体，将分离出的气体汇集并连续输出，经过干燥处理后，输入到感应检测室；感应检测，在所述感应检测室内，所述气体通过感应膜时仅有氢气被感应检测，通过流经所述感应膜的电流信号，进一步得到与所感应的氢气浓度成对应比例的电压信号；信号转换，将所述电压信号经过放大器放大后，再进行模数转换，得到反映氢气含量的数字信号；显示处理，对所述数字信号进行显示、传输、存储以及分析处理，用以说明氢气含量的动态变化情况。

【技术特征摘要】
1.一种用于地震前兆监测的地下氢气监测方法，其特征在于，
水气分离，连续从地下水中分离出水中所含气体，将分离出的气
体汇集并连续输出，经过干燥处理后，输入到感应检测室；
感应检测，在所述感应检测室内，所述气体通过感应膜时仅有氢
气被感应检测，通过流经所述感应膜的电流信号，进一步得到与所感
应的氢气浓度成对应比例的电压信号；
信号转换，将所述电压信号经过放大器放大后，再进行模数转换，
得到反映氢气含量的数字信号；
显示处理，对所述数字信号进行显示、传输、存储以及分析处理，
用以说明氢气含量的动态变化情况。
2.根据权利要求1所述的用于地震前兆监测的地下氢气监测方
法，其特征在于，所述连续从地下水中分离出水中所含气体的方法是：
所述地下水连续流动，经过垂直自由落体运动，落到溅水台后溅起大
量水滴，实现水与气体分离，所述水滴汇集后排出。
3.根据权利要求1所述的用于地震前兆监测的地下氢气监测方
法，其特征在于，所述连续从地下水中分离出水中所含气体的方法是：
所述地下水位于地井中，向所述地下水中连续鼓入气泡，所述气泡进
入地下水后向上漂浮，同时附带所述地下水中所含气体一起溢出，实
现水与气体分离。
4.一种用于地震前兆监测的地下氢气监测系统，包括用于采集
地下水中所含气体的集气装置，其特征在于，所述集气装置的集气管
道出口与感应检测室的进气口密闭连接，经过水气分离后的气体进入
所述感应检测室后，经过感应膜时仅有所含氢气被感应检测，得到检
测感应电流，所述检测感应电流进一步转化为与所感应的氢气浓度成
对应比例的电压信号，未被感应膜感应的气体从所述感应检测室的出
气口排出，所述电压信号再经过放大器稳定放大后，通过电缆线传输
到数据采集单元进行模数转换形成数字信号，再输出到显示处理单元

\t进行显示、存储以及分析处理。
5.根据权利要求4所述的用于地震前兆监测的地下氢气监测系
统，其特征在于，所述集气装置为底部封闭、顶部设置有开口管道的
透明圆柱形壳体，所述圆柱形壳体的顶部为半球体，所述开口管道包
括进水管道，所述进水管...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴清荣，
申请(专利权)人：吴清荣，
类型：发明
国别省市：河南;41