CN107965674B - 一种扫描式气体泄漏全场预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫描式气体泄漏全场预警系统，包括：数据采集装置，包括光学气体传感器、图像传感器、风向风速仪、电动云台；移动式数据采集装置，包括手持式气体传感器；控制系统，包括处理器、控制器、存储设备、显示装置；报警系统，包括声光报警器；通讯系统。控制系统通过通讯系统控制数据采集装置扫描采集气体的浓度数据，并通过通讯系统将采集数据发送给控制系统，控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析，根据分析结果选择启动报警系统、使用特定的移动式数据采集装置对特定地点进行扫描采集中的一种或多种方案。本发明提供的系统能够对气体泄漏进行实时监控并能对泄漏点进行更准确的定位。
Description
技术领域
本发明涉及气体泄露检测领域，尤其涉及一种扫描式气体泄漏全场预警系统。
背景技术
随着社会和城市建设发展，对清洁能源如天然气等的运输和存储有着越来越大的需求，管道成为基础建设中成为不可或缺的配置，天然气等气体的存储设施也越来越多，“少人站、无人站”的等气体存储的发展也越来越快。随着设备运行时间的增加，存储设备和密封件的疲劳、法兰连接点松动、管道的老化腐蚀等，均会造成气体泄漏事故的发生。
而传统的气体泄漏检测手段是人为巡检，但由于漏检或突发泄露时，抢修单位难以第一时间发现泄露事故，难以对事故地点进行定位，容易延误抢修时间甚至因此造成重大事故。
因此亟需一种能够对气体泄漏进行实时监控并能对泄漏点进行准确定位的预警系统。
发明内容
本发明提供一种扫描式气体泄漏全场预警系统，目的在于提供一种能够对气体泄漏进行实时监控并能对泄漏点进行定位的预警系统。
本发明提供的一种扫描式气体泄漏全场预警系统，包括：
数据采集装置，用于对气体的浓度数据进行采集，包括光学气体传感器、图像传感器、风向风速仪、电动云台，数据采集装置设置在气体易泄露区域及其附近，所述气体易泄露区域包括站场、阀室、储气库及气体输送管道；
移动式数据采集装置，其位置可以移动，用于对一种或多种特定气体的浓度数据进行采集，包括手持式气体传感器；
控制系统，用于对数据采集装置和移动式数据采集装置进行控制，并对其采集到的数据进行分析，还用于控制报警系统，包括处理器、控制器、存储设备、显示装置，设置在监控中心；
报警系统，用于当检测到气体泄漏时，对管理人员进行报警，包括声光报警器，设置在监控中心和气体易泄露区域及其附近；
通讯系统，用于控制系统与数据采集装置、移动式数据采集装置和报警系统之间的通讯；
控制系统通过通讯系统控制数据采集装置扫描采集气体的浓度数据，并通过通讯系统将采集数据发送给控制系统，控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析，根据分析结果选择启动报警系统、使用特定的移动式数据采集装置对特定地点进行扫描采集中的一种或多种方案，其中特定的移动式数据采集装置和特定地点由控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析得到；
当控制系统选择使用特定的移动式数据采集装置对特定地点进行扫描采集后，控制系统通过通讯系统读取特定的移动式数据采集装置所采集到的数据并进行分析，并根据分析结果选择是否启动报警系统；
当控制系统启动报警系统时，监控中心和特定位置的声光报警器进行报警，所述特定位置由控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析得到；
处理器实时将数据采集装置和移动式数据采集装置采集到的数据以及控制系统对采集到的数据进行分析得到的分析结果写入存储设备，供后续查询使用。
优选的，所述数据采集装置，还包括：
温度传感器，用于测量光学气体传感器检测区域附近的温度，检测到的温度数据通过通讯系统发送给控制系统。
优选的，所述数据采集装置，还包括：
气压传感器，用于测量光学气体传感器检测区域附近的气压，检测到的气压数据通过通讯系统发送给控制系统。
优选的，所述数据采集装置，还包括：
湿度传感器，用于测量光学气体传感器检测区域附近的湿度，检测到的湿度数据通过通讯系统发送给控制系统。
优选的，所述移动式数据采集装置，包括：
对多不同气体进行针对性检测的多种专用气体传感器。
优选的，所述移动式数据采集装置，
设置于巡检机器人上，控制系统通过通讯系统控制巡检机器人的移动，并接收其检测到的数据；
还设置于无人机上，控制系统通过通讯系统控制无人机的移动，并接收其检测到的数据。
优选的，所述图像传感器为红外夜视摄像头。
优选的，所述控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析，包括：
控制系统判断所采集到的每种气体的浓度是否达到预设的阈值；
当某种气体浓度数据达到预设的阈值时，控制系统根据第一公式计算该种气体的泄漏点的位置和泄露气体的质量流量，
所述第一公式为：
其中，xs,ys为该种气体泄漏点的位置坐标，其中x轴的方向为风向风速仪测得的风向，q为该种泄露气体的质量流量，N为数据采集装置的数量，K为横风向扩散系数，U为风向风速仪测得的风速，xi,yi为激光气体传感器所测量区域的中点的位置坐标，其中x轴的方向为风向风速仪测得的风向，Ci为第i个数据采集装置所采集到的该种气体的浓度，ΔC为预先设置的数据采集装置采集该种气体时的误差。
本发明提供的系统能够对气体泄漏进行实时监控并能对泄漏点进行准确的定位。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种扫描式气体泄漏全场预警系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为本发明实施例中一种扫描式气体泄漏全场预警系统的示意图，包括：
数据采集装置，用于对气体的浓度数据进行采集，包括光学气体传感器、图像传感器、风向风速仪、电动云台，数据采集装置设置在气体易泄露区域及其附近，所述气体易泄露区域包括站场、阀室、储气库及气体输送管道；
移动式数据采集装置，其位置可以移动，用于对一种或多种特定气体的浓度数据进行采集，包括手持式气体传感器；
控制系统，用于对数据采集装置和移动式数据采集装置进行控制，并对其采集到的数据进行分析，还用于控制报警系统，包括处理器、控制器、存储设备、显示装置，设置在监控中心；
报警系统，用于当检测到气体泄漏时，对管理人员进行报警，包括声光报警器，设置在监控中心和气体易泄露区域及其附近；
通讯系统，用于控制系统与数据采集装置、移动式数据采集装置和报警系统之间的通讯；
控制系统通过通讯系统控制数据采集装置扫描采集气体的浓度数据，并通过通讯系统将采集数据发送给控制系统，控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析，根据分析结果选择启动报警系统、使用特定的移动式数据采集装置对特定地点进行扫描采集中的一种或多种方案，其中特定的移动式数据采集装置和特定地点由控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析得到；
当控制系统选择使用特定的移动式数据采集装置对特定地点进行扫描采集后，控制系统通过通讯系统读取特定的移动式数据采集装置所采集到的数据并进行分析，并根据分析结果选择是否启动报警系统；
当控制系统启动报警系统时，监控中心和特定位置的声光报警器进行报警，所述特定位置由控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析得到；
处理器实时将数据采集装置和移动式数据采集装置采集到的数据以及控制系统对采集到的数据进行分析得到的分析结果写入存储设备，供后续查询使用。
通过在电动云台上设置光学气体传感器和图像传感器，旋转电动云台就能扫描采集不同位置的气体浓度数据，从而不需要过密集的设置数据采集装置就能达到较高的数据采集覆盖范围。控制系统读取数据采集覆盖范围的气体浓度数据，从而可以判断出是否有气体泄露的情况，以及气体泄露的位置，进而可以进行报警及使用移动式数据采集装置进行更准确的气体浓度采集等后续动作。本发明提供的系统能够对气体泄漏进行实时监控并能对泄漏点进行更准确的定位。
在本发明的一个实施例中，所述数据采集装置，还包括：
温度传感器，用于测量光学气体传感器检测区域附近的温度，检测到的温度数据通过通讯系统发送给控制系统。
本发明通过对温度的测量，对浓度的测量结果进行修正，从而得到更准确的测量结果。
在本发明的一个实施例中，所述数据采集装置，还包括：
气压传感器，用于测量光学气体传感器检测区域附近的气压，检测到的气压数据通过通讯系统发送给控制系统。
本发明通过对气压的测量，根据光学气体传感器的测量特征，对浓度的测量结果进行修正，从而得到更准确的测量结果。
在本发明的一个实施例中，所述数据采集装置，还包括：
湿度传感器，用于测量光学气体传感器检测区域附近的湿度，检测到的湿度数据通过通讯系统发送给控制系统。
本发明通过对湿度的测量，对浓度的测量结果进行修正，从而得到更准确的测量结果。
在本发明的一个实施例中，所述移动式数据采集装置，包括：
对多不同气体进行针对性检测的多种专用气体传感器，如一氧化碳等专用传感器，通过使用专用传感器，能够减少其他气体的干扰，得到更准确的测量结果。
在本发明的一个实施例中，所述移动式数据采集装置，
设置于巡检机器人上，控制系统通过通讯系统控制巡检机器人的移动，并接收其检测到的数据；
还设置于无人机上，控制系统通过通讯系统控制无人机的移动，并接收其检测到的数据。
通过巡检机器人或者无人机，可以在出现气体泄漏时，能够及时派遣巡检机器人或者无人机及时赶到泄露地点，从而能够进行更准确的测量。不仅反应快速还更安全。
在本发明的一个实施例中，所述图像传感器为红外夜视摄像头。通过使用红外夜视摄像头，能够实现夜间对管道等设备的监控，实现监控的持续性。
在本发明的一个实施例中，所述控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析，包括：
控制系统判断所采集到的每种气体的浓度是否达到预设的阈值；
当某种气体浓度数据达到预设的阈值时，控制系统根据第一公式计算该种气体的泄漏点的位置和泄露气体的质量流量，
所述第一公式为：
其中，xs,ys为该种气体泄漏点的位置坐标，其中x轴的方向为风向风速仪测得的风向，q为该种泄露气体的质量流量，N为数据采集装置的数量，K为横风向扩散系数，U为风向风速仪测得的风速，xi,yi为激光气体传感器所测量区域的中点的位置坐标，其中x轴的方向为风向风速仪测得的风向，Ci为第i个数据采集装置所采集到的该种气体的浓度，ΔC为预先设置的数据采集装置采集该种气体时的误差。通过在定位时考虑数据采集装置的误差，使得受个别数据采集装置的误差影响较小，从而实现更稳定的定位。
本发明提供的系统能够对气体泄漏进行实时监控并能对泄漏点进行更准确的定位。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种扫描式气体泄漏全场预警系统，其特征在于，包括：
数据采集装置，用于对气体的浓度数据进行采集，包括光学气体传感器、图像传感器、风向风速仪、电动云台，数据采集装置设置在气体易泄露区域及其附近，所述气体易泄露区域包括站场、阀室、储气库及气体输送管道；
移动式数据采集装置，其位置可以移动，用于对一种或多种特定气体的浓度数据进行采集，包括手持式气体传感器；
控制系统，用于对数据采集装置和移动式数据采集装置进行控制，并对其采集到的数据进行分析，还用于控制报警系统，包括处理器、控制器、存储设备、显示装置，设置在监控中心；
报警系统，用于当检测到气体泄漏时，对管理人员进行报警，包括声光报警器，设置在监控中心和气体易泄露区域及其附近；
通讯系统，用于控制系统与数据采集装置、移动式数据采集装置和报警系统之间的通讯；
控制系统通过通讯系统控制数据采集装置扫描采集气体的浓度数据，并通过通讯系统将采集数据发送给控制系统，控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析，根据分析结果选择启动报警系统、使用移动式数据采集装置对气体泄露区域进行扫描采集中的一种或多种方案，其中移动式数据采集装置和气体泄露区域由控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析得到；
当控制系统选择使用移动式数据采集装置对气体泄露区域进行扫描采集后，控制系统通过通讯系统读取移动式数据采集装置所采集到的数据并进行分析，并根据分析结果选择是否启动报警系统；
当控制系统启动报警系统时，监控中心和特定位置的声光报警器进行报警，所述特定位置由控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析得到；
处理器实时将数据采集装置和移动式数据采集装置采集到的数据以及控制系统对采集到的数据进行分析得到的分析结果写入存储设备，供后续查询使用；
所述控制系统对数据采集装置采集到的数据进行分析，包括：
控制系统判断所采集到的每种气体的浓度是否达到预设的阈值；
当某种气体浓度数据达到预设的阈值时，控制系统根据第一公式计算该种气体的泄漏点的位置和泄露气体的质量流量，
所述第一公式为：
其中，xs，ys为该种气体泄漏点的位置坐标，其中x轴的方向为风向风速仪测得的风向，q为该种泄露气体的质量流量，N为数据采集装置的数量，K为横风向扩散系数，U为风向风速仪测得的风速，xi，yi为激光气体传感器所测量区域的中点的位置坐标，其中x轴的方向为风向风速仪测得的风向，Ci为第i个数据采集装置所采集到的该种气体的浓度，ΔC为预先设置的数据采集装置采集该种气体时的误差。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集装置，还包括：
温度传感器，用于测量光学气体传感器检测区域附近的温度，检测到的温度数据通过通讯系统发送给控制系统。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集装置，还包括：
气压传感器，用于测量光学气体传感器检测区域附近的气压，检测到的气压数据通过通讯系统发送给控制系统。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集装置，还包括：
湿度传感器，用于测量光学气体传感器检测区域附近的湿度，检测到的湿度数据通过通讯系统发送给控制系统。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动式数据采集装置，包括：
对多不同气体进行针对性检测的多种专用气体传感器。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动式数据采集装置，
设置于巡检机器人上，控制系统通过通讯系统控制巡检机器人的移动，并接收其检测到的数据；
还设置于无人机上，控制系统通过通讯系统控制无人机的移动，并接收其检测到的数据。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像传感器为红外夜视摄像头。
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