CN106500925A - 一种gis设备气体泄漏的检测系统、装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GIS设备气体泄漏的检测系统、装置及方法，涉及智能变电站技术领域，为了解决不能精确地确定漏气位置的问题而发明。本发明的检测系统包括：红外扫描仪、声发射扫描仪和控制器；红外扫描仪，用于生成红外图像，并将红外图像发送至控制器；控制器，用于接收红外扫描仪发送的红外图像，判断红外图像是否为气体泄漏图像，若是，则将红外图像的泄漏位置发送至声发射扫描仪；声发射扫描仪，用于通过声发射检测探头检测泄漏位置，将第一声发射检测探头、第二声发射检测探头和第三声发射检测探头分别检测到的第一能量值、第二能量值和第三能量值发送至控制器；控制器，用于确定泄漏位置的准确泄漏点。本发明主要应用于GIS设备的使用过程中。

Description

一种GIS设备气体泄漏的检测系统、装置及方法

技术领域

本发明涉及智能变电站技术领域，特别涉及一种GIS设备气体泄漏的检测系统、装置及方法。

背景技术

近年来，随着GIS(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘金属封闭开关设备)设备不断增多，绝缘气体六氟化硫的使用也不断增多，而六氟化硫气体一旦泄漏，会对附近工作人员以及周边环境产生极大的危害，因此有必要及早的检测六氟化硫气体泄漏情况。传统的检测GIS气体泄漏的方法有：装设仪器法、高频振荡无极电离检测法、放电熄弧法和激光成像法等，但是传统的检测方法存在检测不够灵敏，或者实施复杂的缺点。

通过利用连续波长的红外光经过物质时，其中某些波长的光被吸收，形成特定的红外吸收光谱的原理，而六氟化硫气体对波长为10.6μm的红外吸收特性很强，所以若波长为10.6μm的红外线照射到不可见的六氟化硫气体时，红外扫描仪的成像就会出现异于背景的图像，而且在仪器的取景器上清晰可见。

由于红外扫描仪的成像是泄露出的六氟化硫气体的成像，由于气体的具有流动性，在成像范围内都可能是泄漏气体的点，所以只能判断GIS设备漏气的大致位置范围，而不能精确的确定漏气的位置。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种GIS设备气体泄漏的检测系统、装置及方法，能够解决不能精确地确定漏气位置的问题。

根据本发明的实施例，提供了一种GIS设备气体泄漏的检测系统，包括：红外扫描仪、声发射扫描仪和控制器；

所述红外扫描仪，用于通过红外摄像头，扫描周围的环境，生成红外图像，并将所述红外图像发送至所述控制器；

所述控制器，用于接收所述红外扫描仪发送的所述红外图像，判断所述红外图像是否为气体泄漏图像，若是，则将所述红外图像的泄漏位置发送至所述声发射扫描仪；

所述声发射扫描仪，用于通过声发射检测探头检测所述泄漏位置，将第一声发射检测探头、第二声发射检测探头和第三声发射检测探头分别检测到的第一能量值、第二能量值和第三能量值发送至所述控制器；

所述控制器，还用于根据所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值，确定所述泄漏位置的准确泄漏点。

根据本发明实施例，提供了一种GIS设备气体泄漏的检测装置，包括：第一接收单元，用于接收所述红外图像，所述红外图像由所述红外扫描仪发送；

判断单元，用于判断红外图像是否为气体泄漏图像；

发送单元，用于若判断结果为是，则将所述红外图像的泄漏位置发送至所述声发射扫描仪；

第二接收单元，用于接收所述声发射扫描仪发送的由第一声发射检测探头、第二声发射检测探头和第三声发射检测探头分别检测到的第一能量值、第二能量值和第三能量值；

确定单元，用于根据所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值，确定所述泄漏位置的准确泄漏点。

根据本发明实施例，提供了一种GIS气体泄漏的检测方法，包括：接收所述红外图像，所述红外图像由所述红外扫描仪发送；

判断红外图像是否为气体泄漏图像；

若判断结果为是，则将所述红外图像的泄漏位置发送至所述声发射扫描仪；

接收所述声发射扫描仪发送的由第一声发射检测探头、第二声发射检测探头和第三声发射检测探头分别检测到的第一能量值、第二能量值和第三能量值；

根据所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值，确定所述泄漏位置的准确泄漏点。

由以上技术方案可知，本方面提供的一种GIS设备气体泄漏的检测系统、装置及方法，通过红外扫描仪、声发射扫描仪和控制器协同合作，共同完成对GIS设备气体泄漏的检测工作。红外扫描仪对整体周围的环境进行扫描，并将扫描的红外图像发送至控制器；再由控制器判断红外图像是否为气体泄漏图像，若为气体泄漏图像则将红外图像的泄漏位置发送至声发射扫描仪；声发射扫描仪通过声发射检测探头检测泄漏位置，将检测到的声音的能量值发送至控制器，最后由控制器确定泄漏位置的准确泄漏点。与现有技术相比，本发明能够通过红外扫描仪扫描并传输红外图像，由控制器快速判断是否存在气体泄漏，能够在GIS设备正常工作时进行判断，而且红外扫描仪置于GIS设备的外部，不会产生干扰，影响GIS设备的正常工作。再确定有气体泄漏的情况后，根据泄漏位置查找准确泄漏点，提高查找准确泄漏点的查找效率。在查找准确泄漏点时，使用三个声发射检测探头采集能量值，在根据三个不同的能量值确定准确泄漏点，提高确定准确泄漏点的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据一优选实施例示出的一种GIS设备气体泄漏的检测系统组成框图；

图2为根据一优选实施例示出的一种GIS设备气体泄漏的检测系统示意图；

图3为根据一优选实施例示出的一种GIS设备气体泄漏的检测装置组成框图；

图4为根据一优选实施例示出的另一种GIS设备气体泄漏的检测装置组成框图；

图5为根据一优选实施例示出的一种GIS设备气体泄漏的检测方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种GIS设备气体泄漏的检测系统，如图1所示，该系统包括：红外扫描仪11、声发射扫描仪12和控制器13；

红外扫描仪11，用于通过红外摄像头，扫描周围的环境，生成红外图像，并将红外图像发送至控制器13；

红外摄像头扫描周围的环境，即采集红外摄像头周围的红外光，红外图像是红外摄像头周围的物体发出的红外光信号构成的图像。红外扫描仪11实时扫描，并实时传送红外图像，以实现对GIS设备15不间断的检测，以提高GIS设备15使用的安全性。

红外扫描仪11与控制器13之间可以通过数据线连接，也可以通过无线方式连接，在本发明实施例中对红外扫描仪11与控制器13之间的连接方式不做限定。对于无线连接方式，则根据现场环境中的干扰信号频率，选择能避开现场干扰信号的无线连接方式。

控制器13，用于接收红外扫描仪11发送的红外图像，判断红外图像是否为气体泄漏图像，若是，则将红外图像的泄漏位置发送至声发射扫描仪12；

控制器13将接收到的图像进行处理，并分析图像中是否存在因为对红外光线吸收不均，引起的图像色差变化，进而判断接收到的图像是否为气体泄漏图像。或者对接收到的图像进行光谱分析，以判断接收到的图像是否为气体泄漏图像。在本发明实施例中，对红外图像是否为气体泄漏图像的判断方法不做限定。根据红外图像拍摄的位置和红外扫描中11的红外摄像头的位置确定红外图像在GIS设备15上的大致位置，即红外图像中的气体泄漏位置。控制器13与声发射扫描仪12之间可以通过数据线连接，也可以通过无线方式连接，与控制器13与红外扫描仪11之间的连接关系类似。

声发射扫描仪12，用于通过声发射检测探头检测泄漏位置，将第一声发射检测探头121、第二声发射检测探头122和第三声发射检测探头123分别检测到的第一能量值、第二能量值和第三能量值发送至控制器13；

声发射扫描仪12设置有3个声发射检测探头，3个声发射检测探头同时检测声波信号，检测得到第一能量值、第二能量值和第三能量值。3个声发射检测探头均设置在泄漏位置的范围以外，以使得声发射检测探头从探头的正面接收声信号，避免声信号从探头侧面或后面传递到探头正面接收位置，造成接收到的声信号已产生严重衰减，为后续的定位工作造成困扰。

使用3个声发射检测探头，能提高检测的准确度。3个声发射检测探头同时使用，若其中一个声发射检测探头未检测到材料应力波发射，而其他2个声发射检测探头检测到材料应力波发射，那说明未检测到材料应力波发射的声发射检测探头可能已经损坏或者该声发射检测探头在与控制器的连接过程中出现故障。3个声发射检测探头同时工作，若其中一个声发射探头出现故障，则容易判断此次检测是否为探头故障，降低对后续步骤的影响，所以提高检测的准确度。

控制器13，还用于根据第一能量值、第二能量值和第三能量值，确定泄漏位置的准确泄漏点。

对于同一个声能量源而言，与能量源的距离越远，所能接收到的能量值越小，根据距离与接收到的能量值之间的关系，计算检测能量值的声发射检测探头与能量源之间的距离；再根据计算得到的3个声发射检测探头与能量源之间的3个距离，以及声发射检测探头的位置，确定准确泄漏点。

进一步地，如图2所示，红外扫描仪11，设置在旋转台14上，旋转台14在水平面上旋转，旋转台14的旋转速率通过控制器13调节。

将红外扫描仪11安装在旋转台14上，用来减少由于红外扫描仪11震动造成的测量数据不够准确的问题，根据实际情况设置旋转台14的旋转速率为合适的值，利用旋转台14带动红外扫描仪11对周围的GIS设备15进行红外线扫描。

红外扫描仪11固定在旋转台14上，固定方式可以是多样的，但是既要保证固定不晃动，又要保证方便拆卸，例如通过卡带将红外扫描仪11固定在旋转台14上。为了增强旋转台14的减震效果，可以在旋转台14的台面与红外扫描仪11之间增加一层防震层，防震层可以是塑胶层，硅胶层等可发生弹性形变的材质。防震层的厚度，以不干扰红外摄像头拍摄红外图像为宜。

进一步地，如图2所示，第一声发射检测探头121、第二声发射检测探头122和第三声发射检测探头123，成三角形。

三个探头的位置构成三角形，并将之前确定的漏气位置包含在三角形中，通过三个声发射检测探头和一个声能量源，四个点构成了一个立体的空间，通过三个已知位置的声发射检测探头，以及三个声检测探头与声能量源之间的距离，确定声能量源的位置，即准确泄漏点。

在仪器中设置滤波电路滤掉20KHz频率以下的部分，排除噪声等干扰信号的对确定准确泄漏点的影响。

由以上技术方案可知，本方面提供的一种GIS设备气体泄漏的检测系统，通过红外扫描仪11、声发射扫描仪12和控制器13协同合作，共同完成对GIS设备气体泄漏的检测工作。红外扫描仪11对整体周围的环境进行扫描，并将扫描的红外图像发送至控制器13；再由控制器13判断红外图像是否为气体泄漏图像，若为气体泄漏图像则将红外图像的泄漏位置发送至声发射扫描仪12；声发射扫描仪12通过声发射检测探头检测泄漏位置，将检测到的声音的能量值发送至控制器13，最后由控制器13确定泄漏位置的准确泄漏点。与现有技术相比，本发明能够通过红外扫描仪11扫描并传输红外图像，由控制器13快速判断是否存在气体泄漏，能够在GIS设备正常工作时进行判断，而且红外扫描仪11置于GIS设备的外部，不会产生干扰，影响GIS设备的正常工作。再确定有气体泄漏的情况后，根据泄漏位置查找准确泄漏点，提高查找准确泄漏点的查找效率。在查找准确泄漏点时，使用三个声发射检测探头采集能量值，在根据三个不同的能量值确定准确泄漏点，提高确定准确泄漏点的准确率。

本发明实施例还提供了一种GIS设备气体泄漏的检测装置，如图3所示，该装置包括：第一接收单元31，用于接收红外图像，红外图像由红外扫描仪11发送；

判断单元32，用于判断红外图像是否为气体泄漏图像；

发送单元33，用于若判断结果为是，则将红外图像的泄漏位置发送至声发射扫描仪12；

第二接收单元34，用于接收声发射扫描仪12发送的由第一声发射检测探头121、第二声发射检测探头122和第三声发射检测探头123分别检测到的第一能量值、第二能量值和第三能量值；

确定单元35，用于根据第一能量值、第二能量值和第三能量值，确定泄漏位置的准确泄漏点。

进一步地，如图4所示，确定单元35，包括：

计算模块351，用于根据第一能量值、第二能量值和第三能量值，计算第一声发射检测探头121、第二声发射检测探头122和第三声发射检测探头123分别与准确泄漏点之间的第一距离、第二距离和第三距离；

确定模块352，用于将第一球面、第二球面和第三球面的相交点，确定为准确泄漏点，其中第一球面为以第一声发射检测探头121为圆心，以第一距离为半径的球面，第二球面为以第二声发射检测探头122为圆心，以第二距离为半径的球面，第三球面为以第三声发射检测探头123为圆心，以第三距离为半径的球面。

进一步地，计算模块351，还用于根据衰减公式，第一能量值为第二能量值为第三能量值为其中为准确泄漏点的能量E₀，k为常数，d₁为第一声发射检测探头121与准确泄漏点的距离，d₂为第二声发射检测探头122与准确泄漏点的距离，d₃为第三声发射检测探头123与准确泄漏点的距离，计算d₁、d₂和d₃的值。

由以上技术方案可知，本方面提供的一种GIS设备气体泄漏的检测装置，通过红外扫描仪11、声发射扫描仪12和控制器13协同合作，共同完成对GIS设备气体泄漏的检测工作。红外扫描仪11对整体周围的环境进行扫描，并将扫描的红外图像发送至控制器13；再由控制器13判断红外图像是否为气体泄漏图像，若为气体泄漏图像则将红外图像的泄漏位置发送至声发射扫描仪12；声发射扫描仪12通过声发射检测探头检测泄漏位置，将检测到的声音的能量值发送至控制器13，最后由控制器13确定泄漏位置的准确泄漏点。与现有技术相比，本发明能够通过红外扫描仪11扫描并传输红外图像，由控制器13快速判断是否存在气体泄漏，能够在GIS设备正常工作时进行判断，而且红外扫描仪11置于GIS设备15的外部，不会产生干扰，影响GIS设备的正常工作。再确定有气体泄漏的情况后，根据泄漏位置查找准确泄漏点，提高查找准确泄漏点的查找效率。在查找准确泄漏点时，使用三个声发射检测探头采集能量值，在根据三个不同的能量值确定准确泄漏点，提高确定准确泄漏点的准确率。

本发明实施例还提供了一种GIS设备气体泄漏的检测方法，如图5所示，该方法包括：S501、接收红外图像，红外图像由红外扫描仪11发送；

S502、判断红外图像是否为气体泄漏图像；

S503、若判断结果为是，则将红外图像的泄漏位置发送至声发射扫描仪12；

S504、接收声发射扫描仪12发送的由第一声发射检测探头121、第二声发射检测探头122和第三声发射检测探头123分别检测到的第一能量值、第二能量值和第三能量值；

S505、根据第一能量值、第二能量值和第三能量值，确定泄漏位置的准确泄漏点。

确定泄漏位置的准确泄漏点，包括：根据第一能量值、第二能量值和第三能量值，计算第一声发射检测探头121、第二声发射检测探头122和第三声发射检测探头123分别与准确泄漏点之间的第一距离、第二距离和第三距离；将第一球面、第二球面和第三球面的相交点，确定为准确泄漏点，其中第一球面为以第一声发射检测探头121为圆心，以第一距离为半径的球面，第二球面为以第二声发射检测探头122为圆心，以第二距离为半径的球面，第三球面为以第三声发射检测探头123为圆心，以第三距离为半径的球面。其中，根据衰减公式，第一能量值为第二能量值为第三能量值为其中E₀为准确泄漏点的能量，k为常数，d₁为第一声发射检测探头121与准确泄漏点的距离，d₂为第二声发射检测探头122与准确泄漏点的距离，d₃为第三声发射检测探头123与准确泄漏点的距离，计算d₁、d₂和d₃的值。

由以上技术方案可知，本方面提供的一种GIS设备气体泄漏的检测方法，通过红外扫描仪11、声发射扫描仪12和控制器13协同合作，共同完成对GIS设备气体泄漏的检测工作。红外扫描仪11对整体周围的环境进行扫描，并将扫描的红外图像发送至控制器13；再由控制器13判断红外图像是否为气体泄漏图像，若为气体泄漏图像则将红外图像的泄漏位置发送至声发射扫描仪12；声发射扫描仪12通过声发射检测探头检测泄漏位置，将检测到的声音的能量值发送至控制器13，最后由控制器13确定泄漏位置的准确泄漏点。与现有技术相比，本发明能够通过红外扫描仪11扫描并传输红外图像，由控制器13快速判断是否存在气体泄漏，能够在GIS设备正常工作时进行判断，而且红外扫描仪11置于GIS设备的外部，不会产生干扰，影响GIS设备的正常工作。再确定有气体泄漏的情况后，根据泄漏位置查找准确泄漏点，提高查找准确泄漏点的查找效率。在查找准确泄漏点时，使用三个声发射检测探头采集能量值，在根据三个不同的能量值确定准确泄漏点，提高确定准确泄漏点的准确率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种GIS设备气体泄漏的检测系统，其特征在于，所述系统包括：红外扫描仪、声发射扫描仪和控制器；

所述红外扫描仪，用于通过红外摄像头，扫描周围的环境，生成红外图像，并将所述红外图像发送至所述控制器；

所述控制器，用于接收所述红外扫描仪发送的所述红外图像，判断所述红外图像是否为气体泄漏图像，若是，则将所述红外图像的泄漏位置发送至所述声发射扫描仪；

所述声发射扫描仪，用于通过声发射检测探头检测所述泄漏位置，将第一声发射检测探头、第二声发射检测探头和第三声发射检测探头分别检测到的第一能量值、第二能量值和第三能量值发送至所述控制器；

所述控制器，还用于根据所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值，确定所述泄漏位置的准确泄漏点。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述红外扫描仪，设置在旋转台上，所述旋转台在水平面上旋转，所述旋转台的旋转速率通过所述控制器调节。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一声发射检测探头、第二声发射检测探头和第三声发射检测探头，成三角形。

4.一种GIS设备气体泄漏的检测装置，其特征在于，所述装置包括：

第一接收单元，用于接收红外图像，所述红外图像由所述红外扫描仪发送；

判断单元，用于判断所述红外图像是否为气体泄漏图像；

发送单元，用于若判断结果为是，则将所述红外图像的泄漏位置发送至所述声发射扫描仪；

第二接收单元，用于接收所述声发射扫描仪发送的由第一声发射检测探头、第二声发射检测探头和第三声发射检测探头分别检测到的第一能量值、第二能量值和第三能量值；

确定单元，用于根据所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值，确定所述泄漏位置的准确泄漏点。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述确定单元，包括：

计算模块，用于根据所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值，计算所述第一声发射检测探头、所述第二声发射检测探头和所述第三声发射检测探头分别与所述准确泄漏点之间的第一距离、第二距离和第三距离；

确定模块，用于将第一球面、第二球面和第三球面的相交点，确定为所述准确泄漏点，其中所述第一球面为以所述第一声发射检测探头为圆心，以所述第一距离为半径的球面，所述第二球面为以所述第二声发射检测探头为圆心，以所述第二距离为半径的球面，所述第三球面为以所述第三声发射检测探头为圆心，以所述第三距离为半径的球面。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述计算模块，还用于根据衰减公式，所述第一能量值为所述第二能量值为所述第三能量值为其中E₀为所述准确泄漏点的能量，k为常数，d₁为所述第一声发射检测探头与所述准确泄漏点的距离，d₂为所述第二声发射检测探头与所述准确泄漏点的距离，d₃为所述第三声发射检测探头与所述准确泄漏点的距离，计算d₁、d₂和d₃的值。

7.一种GIS气体泄漏的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

接收红外图像，所述红外图像由所述红外扫描仪发送；

判断所述红外图像是否为气体泄漏图像；

若判断结果为是，则将所述红外图像的泄漏位置发送至所述声发射扫描仪；

接收所述声发射扫描仪发送的由第一声发射检测探头、第二声发射检测探头和第三声发射检测探头分别检测到的第一能量值、第二能量值和第三能量值；

根据所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值，确定所述泄漏位置的准确泄漏点。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值，确定所述泄漏位置的所述准确泄漏点，包括：

根据所述第一能量值、所述第二能量值和所述第三能量值，计算所述第一声发射检测探头、所述第二声发射检测探头和所述第三声发射检测探头分别与准确泄漏点之间的第一距离、第二距离和第三距离；

将第一球面、第二球面和第三球面的相交点，确定为所述准确泄漏点，其中所述第一球面为以所述第一声发射检测探头为圆心，以所述第一距离为半径的球面，所述第二球面为以所述第二声发射检测探头为圆心，以所述第二距离为半径的球面，所述第三球面为以所述第三声发射检测探头为圆心，以所述第三距离为半径的球面。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算所述第一声发射检测探头、所述第二声发射检测探头和所述第三声发射检测探头分别与准确泄漏点之间的第一距离、第二距离和第三距离，包括：

根据衰减公式，所述第一能量值为所述第二能量值为所述第三能量值为其中E₀为所述准确泄漏点的能量，k为常数，d₁为所述第一声发射检测探头与所述准确泄漏点的距离，d₂为所述第二声发射检测探头与所述准确泄漏点的距离，d₃为所述第三声发射检测探头与所述准确泄漏点的距离，计算d₁、d₂和d₃的值。