CN108006439B - 一种化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警技术及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警技术及设备，该技术设备主要由防爆无人机、防爆机器人、无线传感器(可测气体浓度、温度、湿度、风速、风向)、微型计算机控制器、便携式电脑、配套软件等组成，其中防爆无人机在空中，防爆机器人在地面，携带无线传感器深入泄漏区域，按照一定的路径进行联合检测，数据传送微型计算机控制器指挥中心，利用便携式电脑直接将泄漏区域气体浓度绘制出来，并根据浓度的等值线图及不同区域的有毒或爆炸危险性程度将泄漏范围处理为有黑色、黑灰色、灰色和白色的不同危险预警区域，形成safety map图。该技术设备可以在化工危险性气体泄漏事故的应急救援及事态控制提供可靠的依据。

Description

一种化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警技术及设备

技术领域

本发明涉及气体检测监测技术领域，尤其涉及一种化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警技术及设备。

背景技术

由于运输成本低，速度快，安全经济稳定的特点，管道运输成为了化工危险性气体的重要运输方式。化工危险性气体一般为有毒有害、易燃易爆或高温气体，一旦泄漏，会造成重大伤亡事故。

因此，对运输管道容器泄漏进行早期的监测预警，精准定位泄露源，有利于提早应对，降低风险，减少损失。

近些年来，国内外关于气体管道检测方面的研究很多，考虑到管道内运输介质为化工危险性气体，传统介入式检测方法存在着安全隐患，非介入式的管道泄漏检测方法不断丰富完善。现阶段，较常用的几种非介入式化工危险性气体管道泄漏检测方法主要有：

(1)气体敏感法：该检测方法主要有两种操作方式，一种是提前在管道附近设置多个气体采集器，当埋地管道内的介质泄漏时，由于气体的流动性，气体采集器会收集到这些气体，并根据示踪剂或化学指示剂的提示，判断出是否有监测的气体存在，从而进行泄漏报警和漏点定位；另一种是直接将示踪气体添加到输送管道中，当输送管道发生泄漏时，示踪气体和管道内介质同时流出管道，

在管道附近的土壤中放置多个气体采集器，当埋地管道内的介质泄漏时，泄漏的气体会侵入周围土壤的空隙中。气体采集器会收集到这些气体，并根据示踪剂或化学指示剂的提示，判断出是否有监测的气体存在，从而进行泄漏报警和漏点定位；另一种是直接将示踪气体添加到输送管道中，如果输送管道发生泄漏，则示踪气体将比管内介质优先扩散到管道周围的土壤中，利用事先布置在土壤气体取样孔洞中的检测探头就可以采集示踪气体，然后再应用色谱法对示踪气体的含量进行测定，由此便可达到监测管道泄漏状况和确定管道泄漏点位置的目的。该类方法的优点是泄漏报警准确，并且可以准确地定位漏点检测的精度高，能够发现微小渗漏但缺点是需要沿管道密布气体采集器，人力物力耗费高。

(2)光纤法：利用光波在光纤中传播的变化特性，沿气体管线布置一条或几条电缆，根据光纤光学特性的改变和管线周围物理特性的变化，分析处理信号，准确定位泄漏源。光纤检漏主要包括分布式光纤检漏、多光纤探头遥测法、塑料包覆石英光纤传感器检漏、光纤温度传感器检漏等。其主要缺点是，需要沿气体管线布置一条或几条电缆，施工量大，成本高昂。

(3)电参数法：电参数检测方法主要有电缆泄漏检测和土壤电参数检测两种方法，主要是利用泄漏物质会与电缆发生反应导致其电性参数的变化来确定泄漏程度和泄漏源。目前国内外用于电参数法检漏的电缆类型：渗透性电缆；油溶性电缆；分布式碳氢化合物传感器电缆。该方法优点是定位准确，维护便利；缺点是施工成本高，维护费用高。

(4)红外热成像法：该方法是利用检测泄漏区域红外光信号，通过图像处理来获得红外传感图，从而判断泄漏的发生。红外线热成像检漏技术可以分成三种：红外线辐射成像检漏技术；红外线吸收检漏技术；红外线光声检漏技术。优点是适用范围大，操作简单；缺点是只有泄漏情况严重才能获得有效的信息，无法进行提前预警。

(5)超声波、声发射测定法：利用超声波检测仪或者声发射检测仪，根据运输管道物理特性参数的变化来确定管道的泄漏情况，定位泄漏源。

然而，现阶段对于管道容器泄漏源的定位主要采用人工检测定位的方式，效率较低，风险较大。因此，在对运输管道容器泄漏进行早期的监测预警方面，基于现有的技术手段，设计一种实用、安全、准确的化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警技术及设备，就成为本发明要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术领域中的实际情况，本发明旨在提供一种更实用、安全、有效的化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警技术方法及设备。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警技术及设备，所述技术设备主要由防爆无人机、防爆机器人、微型气体浓度传感器、微型计算机控制器、便携式电脑、配套软件等组成。

进一步的：所述无人机、机器人采用防爆绝缘金属材料制成，属于本质安全型设备，具有耐高温、耐腐蚀的特点，可以满足化工行业对机电设备防爆的特殊要求。

进一步的：所述防爆无人机在空中，防爆机器人在地面，携带无线传感器深入泄漏区域，按照一定的路径进行联合检测。

进一步的：所述防爆无人机，防爆机器人内置防爆全景相机装置。

进一步的：所述无线传感器可测气体浓度、温度、湿度、风速、风向。

进一步的：所述微型计算机控制器指挥中心接收到检测数据，可利用便携式电脑直接将泄漏区域气体浓度绘制出来。

进一步的：所述根据浓度的等值线图及不同区域的有毒或爆炸危险性程度将泄漏范围标识为不同危险预警区域，形成safety map图。

进一步的：所述防爆机器人与防爆无人机联合协调行动，在水平方向、垂直方向的位置移动相对一致。由于采用本发明的技术方案，具有以下的有益效果：本技术设备以遥感遥控技术为支撑，通过无线传感器收集数据，利用便携式电脑数据中心进行数据的传输与处理，随即生成等值线图，从而精确定位泄漏源，找出安全避灾，实施救援的路线。利用无人机和机器人摄像技术，安全有效查看泄漏区域人员以及重要设备损伤情况，从而为营救实施提供有效参考数据。本发明技术设备具有安全省时高效、检测精度高、预警准确及时的特点。

附图说明

图1为本发明所述流程图

图2为本发明所述示意图

图3为本发明所述safety map图

具体实施方式

本发明的中心思想是根据测得建筑物内泄漏区域化工危险性气体浓度、湿度、区域风速和风向来判断有毒或爆炸危险性程度，从而划分危险区域，以便在化工危险性气体泄漏事故中为救灾指挥和防治提供可靠依据。其过程主要是基于无线遥感技术，利用防爆无人机和防爆机器人来捕捉建筑物内全景视角和危险气体各参数数据，将数据传输到微型计算机控制中心，经便携式电脑对数据进行处理分析，将泄漏区域气体浓度绘制出来，并根据浓度的等值线图及不同区域的有毒或爆炸危险性程度将泄漏范围标识为不同危险预警区域，形成safety map图。

为了更加清晰地描述该设备与方法的实施方式，结合示意图进行描述。

图1所述基于遥感技术所述技术及装备主要包括防爆无人机、防爆机器人、无线传感器(可测气体浓度、温度、湿度、风速、风向)、微型计算机控制器、便携式电脑、配套软件等部分。

图2所述防爆无人机、防爆机器人是采用防爆绝缘金属材料制成，具有耐高温、耐腐蚀的特点，属于本质安全型设备。防爆无人机、防爆机器人内置无线传感器和全景相机，全景相机拥有多个围绕在一个中心点的朝外的副相机，副相机数量需保证所有副相机的视角加在一起能达到横向360°、纵向180°，以便于防爆无人机、防爆机器人工作时可以清晰捕捉到建筑物内人员伤害和设备损失情况，也可以及时躲避障碍物。当泄漏源较大时，可利用全景相机传出的图像数据及时找到泄漏源。内置全景相机可以满足化工行业对机电设备防爆的特殊要求。

内置无线传感器包括浓度传感器，湿度传感器，温度传感器，风速传感器，风向传感器。泄漏区域化工危险性气体浓度，湿度，环境温度，风速，风向等参数，可利用防爆无人机、防爆机器人内置无线传感器灵敏检测。

便携式电脑安装特定的微型计算机控制中心，即人机操作界面管理中心，包括遥控指令指挥中心和数据接受处理中心。检测到的各项参数利用蓝牙传送技术实时传输到微型计算机控制中心。人机操作界面管理中心便于传输实时数据，分析、查看数据，进行在线观测。

防爆无人机、防爆机器人接收到微型计算机控制中心发出的控制指令进入化工危险性气体泄漏区域，按照预定的勘探路线进行检测，防爆无人机在地面进行检测，防爆无人机在空中进行检测，无人机飞行高度每次调高一米，按照固定轨迹进行检测。防爆无人机安设低空无线高度计，以便无人机可在极地的高度进行飞行。利用内置传感器和全景相机将检测的数据及图像实时传输到微型计算机控制中心。

在微型计算机控制中心安装在线监测软件，以便及时对收集的浓度数据进行处理，形成浓度等值线图，并按照不同区域的有毒或爆炸危险性程度将泄漏范围标识为不同危险预警区域，形成safety map图。

监测软件的数据处理程序可根据泄漏区域的不同气体成分来重新设置不同参数，进行危险等级划分。

最后由计算机处理中心形成的浓度等值线图，以及按照不同区域的有毒或爆炸危险性程度将泄漏范围标识为不同危险预警区域，形成的safety map图。用不同颜色标识不同的危险区域，黑色表示重度危险区域，黑灰色表示中度危险区域，灰色表示一般危险区域，白色表示正常区域。由于建筑物内存在隅角等易于气体集聚处，此类位置更易形成重度，中度危险区域。等值线图由外到内表示浓度不断增大，浓度最大区域即为泄漏源或泄漏点。

通过以上的步骤与流程，操作人员就能够利用便携式电脑微型微型计算机控制中心来实现对防爆无人机、防爆机器人的远程操作，避免操作人员身处恶劣甚至危险的现场工作环境中，实现对操作检测人员的人身保护，为化工危险性气体泄漏事故的应急救援及事态控制提供可靠的依据。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本方法的技术人员在本发明披露的方法范围内，可轻易想到的改动或变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警方法，其特征在于，该方法用到的设备主要包括防爆无人机、防爆机器人、无线传感器、微型计算机控制器、便携式电脑、配套软件；所述无线传感器包括微型气体浓度传感器，所述防爆无人机和所述防爆机器人上均设有所述微型气体浓度传感器，所述防爆机器人在地面进行检测，所述防爆无人机在空中进行检测，所述防爆无人机飞行高度每次调高一米，按照固定轨迹进行检测；所述防爆无人机和所述防爆机器人联合协调行动，在水平方向、垂直方向的位置移动相对一致；

微型计算机控制器的指挥中心接收到检测数据，利用便携式电脑直接将泄漏区域气体浓度绘制出来；根据浓度的等值线图及不同区域的有毒或爆炸危险性程度将泄漏范围处理为有黑色、黑灰色、灰色和白色的不同危险预警区域，形成safety map图。

2.根据权利要求1所述的一种化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警方法，其特征在于，防爆无人机、防爆机器人采用防爆绝缘金属材料制成，属于本质安全型设备，具有耐高温、耐腐蚀的特点，满足化工行业对机电设备防爆的特殊要求。

3.根据权利要求1所述的一种化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警方法，其特征在于，防爆无人机在空中，防爆机器人在地面，防爆无人机和防爆机器人携带无线传感器深入泄漏区域，按照一定的路径进行联合检测。

4.根据权利要求1所述的一种化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警方法，其特征在于，防爆无人机和防爆机器人内置防爆全景相机装置。

5.根据权利要求1所述的一种化工危险性气体泄漏地空一体化监测预警方法，其特征在于，所述无线传感器还包括湿度传感器，温度传感器，风速传感器，风向传感器，用于测气体温度、湿度、风速、风向。

Images