CN109387341A - 基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警装置及方法 - Google Patents

基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警装置及方法，主要解决现有技术中报警不及时而导致的安全性较差的问题。本发明通过采用一种基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警装置，采用复合式燃气泄漏监测报警装置进行燃气泄漏监测报警，所述复合式燃气泄漏监测报警装置包括可燃气体传感器、物理量监测传感器、无线通信模块、控制单元、电池模块和箱体及方法的技术方案较好地解决了上述问题，可用于燃气泄漏监测报警中。

Description

基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警装置 及方法
技术领域
本发明涉及一种基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警装置及方法。
背景技术
燃气管道作为城镇内天然气的主要集输系统，所占的比重日益增大、分布日益广泛，是城镇中重要的生命管线系统。然而由于管道占压、腐蚀、老化及盗气引起的管道泄漏情况也严重威胁输气管道系统的安全正常运行。燃气管道泄漏不仅影响了燃气的正常输送，而且还会造成环境污染，引发火灾、爆炸等灾害，给人民的生命财产安全带来极大的威胁。及时检测出管道泄漏情况并对泄漏位置进行及时定位，可以最大限度地减少经济损失和可能的燃爆事故。因此，必须加强城镇燃气管线的泄漏监测。
目前，燃气泄漏常用的监测手段有人工嗅觉探测、人工仪表巡查、固定式可燃气体报警器等[1]，但这些常用的监测手段都存在一定的弊端，人工检测效率低、实时性差、监控范围有限、人力资源成本高、不能有效预警等。可燃气体报警器由于安装在狭小、潮湿的燃气管井内，受环境水、水汽及管井内有机物腐蚀散发的沼气等影响，监测结果准确性大打折扣，经常发生误报警，严重影响监测系统的正常运行。因此，现有的监测手段并不能真正满足地下燃气管线泄漏监测的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中报警不及时而导致的安全性较差的问题，提供一种新的基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警装置。该装置具有安全性较好的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决的技术问题之一相对应的基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警方法。
为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警装置，所述燃气泄漏监测报警装置包括可燃气体传感器、物理量监测传感器、无线通信模块、控制单元、电池模块和箱体，可燃气体传感器的气体传感器探头安装在箱体中，探头靠近箱体外壳处安装有防水透气半透膜，物理量监测传感器安装在燃气管线上，所述无线通信模块通过信号线与可燃气体传感器、物理量监测传感器、控制单元相连，所述控制单元分别与所述可燃气体传感器、物理量监测传感器和无线通信模块相连；所述箱体防水防爆隔离；所述装置整体防水。
为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警方法，采用所述的复合式燃气泄漏监测报警装置进行燃气泄漏监测报警，物理量监测传感器为压力或流量传感器，用于监测燃气管线的物理参数；所述无线通信模块用于仪器监测数据及报警信号转发；所述控制单元分别与所述可燃气体传感器、所述物理量监测传感器和无线通信模块相连，用于在可燃气监测数值及物理量监测数值处理及超过预设阈值时发送报警信号；所述箱体防水防爆隔离，所述装置采用整体防水及半透膜防水设计，将气体传感器探头安装在箱体中，探头靠近箱体外壳处安装有防水透气半透膜；当可燃气体传感器、物理量监测传感器监测到燃气泄漏时，传感器的监测数据通过无线通信模块转发到控制单元，如果监测数据超过预设阈值，则控制单元发出报警信号。
上述技术方案中，优选地，可燃气体传感器包括但不限于基于非色散红外(NDIR)原理的红外传感器，用于监测燃气管线泄漏的甲烷浓度。
上述技术方案中，优选地，所述无线通信模块包括但不限于通用分组无线服务(GPRS) 通信模块。
上述技术方案中，优选地，所述电池模块用于给所述的可燃气体传感器、物理量监测传感器、无线通信模块、控制单元供电。
上述技术方案中，优选地，所述装置采用GPRS通讯。
上述技术方案中，优选地，所述装置采用电池供电，电源采用高转换效率及低静态功耗器件，所有大功率外部设备均设置电源关断，在不进行信号采集和数据传送时关闭相应供电。
上述技术方案中，优选地，GPRS传输设备内置用户身份识别模块(SIM)卡，通过GPRS服务连接到互联网，当GPRS通讯链路堵塞时能通过短信发送到管网中心短信平台进行预警。
上述技术方案中，优选地，箱体用于为可燃气体传感器、物理量监测传感器、无线通信模块、控制单元提供固定位置。
本发明可以实现对地下燃气管线泄漏的燃气浓度及燃气管线内燃气的压力、流量等物理量同时监测，不同监测数据相互结合、综合分析，准确监测地下燃气管线泄漏状况，有效解决人工检测及单一可燃气体报警器监测存在的诸多不足，从而达到完善和提升整个城市燃气管网泄漏的监测报警能力，减少燃气泄漏事故造成的危害。该系统具有误报率低、维护保养简便、系统成本低等特点。本发明采用基于NDIR技术的红外探测技术原理，具有精度高、选择性好、灵敏可靠、反应快、测量范围宽、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点，既免除了常用半导体传感器稳定性较差，受环境影响较大，易中毒又克服了催化燃烧型传感器暗火工作，有引燃爆炸危险的弊端。采用 GPRS/GSM无线传输：燃气探测设备可安装于任何地点，无需布线，覆盖范围较广，特别设计的天线系统，保证天线安装在井下也好的接收效果，无需开挖路面，安装方便，同时也便于维护；休眠电流非常小,采用事件触发+周期循环工作相结合的方式既保证了报警信息的实时性又便于绘制整体浓度曲线；采用呼吸膜技术覆盖传感器探测空间表面做到防水透气有效延长探头的使用寿命，探头防水浸，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述装置的前面正视图。
图1中，1、无线通信模块；2、防爆机箱；3、防爆视窗；6、可燃气传感器；7、物理量监测传感器。
图2为本发明所述装置的左侧剖视图。
图2中，1、无线通信模块；2、防爆机箱；3、防爆视窗；4、控制单元；5、电池模块；6、可燃气传感器。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
一种基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警方法，如图1、2所示，提供一种具基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警装置，所述燃气泄漏监测报警装置包括可燃气体传感器、物理量监测传感器、无线通信模块、控制单元、电池模块和箱体，可燃气体传感器的气体传感器探头安装在箱体中，探头靠近箱体外壳处安装有防水透气半透膜，物理量监测传感器安装在燃气管线上，所述无线通信模块通过信号线与可燃气体传感器、物理量监测传感器、控制单元相连，所述控制单元分别与所述可燃气体传感器、物理量监测传感器和无线通信模块相连；所述箱体防水防爆隔离；所述装置整体防水。
所述的可燃气体传感器包括但不限于基于NDIR原理的红外传感器等，用于监测燃气管线泄漏的甲烷浓度。
所述的物理量监测传感器包括但不限于压力或流量传感器，用于监测燃气管线的物理参数；
所述无线通信模块包括但不限于GPRS通信模块，用于仪器监测数据及报警信号转发。
所述控制单元，分别与所述可燃气体传感器、所述物理量监测传感器和所述无线通信模块相连，用于在所述可燃气监测数值及所述物理量监测数值处理及超过预设阈值时发送报警信号。
所述电池模块用于给所述的可燃气体传感器、物理量监测传感器、无线通信模块、控制单元供电。
所述箱体用于给所述的可燃气体传感器、物理量监测传感器、无线通信模块、控制单元提供固定位置及防水防爆隔离。
所述装置采用电池供电，在器件的选型和产品的方案设计中均充分考虑低功耗的目标。电源采用高转换效率及低静态功耗器件，所有大功率外设均设置电源关断，在不进行信号采集和数据传送时关闭相应外设供电。嵌入式微控制器采用超低功耗器件，可以满足装置一年正常运行的供电需求。
所述装置采用GPRS无线通讯，解决阀井泄漏探测终端数量多且分布分散及布线条件受限制的问题。GPRS传输设备内置SIM卡，通过移动/公司的GPRS服务连接到互联网，当GPRS通讯链路堵塞时可通过短信发送到管网中心短信平台进行预警。
所述装置采用整体防水及半透膜防水设计，将气体传感器探头安装在箱体中，探头靠近箱体外壳处安装有防水透气半透膜，在暴雨天气，如果阀井下面积聚大量水而淹没箱体，水无法通过箱体密封处及半透膜进入箱体内，从而达到阻止水对箱体内各电器部件的损坏。
安装时，将可燃气体传感器、物理量监测传感器、无线通信模块、控制单元、电池模块等部分按原理图所示组装在一起，形成完整的复合式泄漏监测报警装置，通过外壁的两个深槽安装固定在燃气管井的壁上。
当可燃气体传感器、物理量监测传感器监测到燃气泄漏时，传感器的监测数据通过无线通信模块转发到控制单元，如果监测数据超过预设阈值，则控制单元发出报警信号。
本发明采用基于NDIR技术的红外探测技术原理，具有精度高、选择性好、灵敏可靠、反应快、测量范围宽、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点，既免除了常用半导体传感器稳定性较差，受环境影响较大，易中毒又克服了催化燃烧型传感器暗火工作，有引燃爆炸危险的弊端。采用GPRS/GSM无线传输：燃气探测设备可安装于任何地点，无需布线，覆盖范围较广，特别设计的天线系统，保证天线安装在井下也好的接收效果，无需开挖路面，安装方便，同时也便于维护；休眠电流非常小,采用事件触发+周期循环工作相结合的方式既保证了报警信息的实时性又便于绘制整体浓度曲线；采用呼吸膜技术覆盖传感器探测空间表面做到防水透气有效延长探头的使用寿命，探头防水浸，取得了较好的技术效果。
与本发明相比，现有技术采用单一催化燃烧型传感器进行燃气阀井泄漏监测，传感器受环境水、水汽及管井内有机物腐蚀散发的沼气等影响，稳定性较差，监测结果不准确，经常发生误报警，严重影响监测系统的正常运行。

Claims (9)

1.一种基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警装置，所述燃气泄漏监测报警装置包括可燃气体传感器、物理量监测传感器、无线通信模块、控制单元、电池模块和箱体，可燃气体传感器的气体传感器探头安装在箱体中，探头靠近箱体外壳处安装有防水透气半透膜，物理量监测传感器安装在燃气管线上，所述无线通信模块通过信号线与可燃气体传感器、物理量监测传感器、控制单元相连，所述控制单元分别与所述可燃气体传感器、物理量监测传感器和无线通信模块相连；所述箱体防水防爆隔离；所述装置整体防水。
2.一种基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警方法，采用权利要求1所述的复合式燃气泄漏监测报警装置进行燃气泄漏监测报警，物理量监测传感器为压力或流量传感器，用于监测燃气管线的物理参数；所述无线通信模块用于仪器监测数据及报警信号转发；所述控制单元分别与所述可燃气体传感器、所述物理量监测传感器和无线通信模块相连，用于在可燃气监测数值及物理量监测数值处理及超过预设阈值时发送报警信号；所述箱体防水防爆隔离，所述装置采用整体防水及半透膜防水设计，将气体传感器探头安装在箱体中，探头靠近箱体外壳处安装有防水透气半透膜；当可燃气体传感器、物理量监测传感器监测到燃气泄漏时，传感器的监测数据通过无线通信模块转发到控制单元，如果监测数据超过预设阈值，则控制单元发出报警信号。
3.根据权利要求2所述基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警方法，其特征在于可燃气体传感器包括但不限于基于NDIR原理的红外传感器，用于监测燃气管线泄漏的甲烷浓度。
4.根据权利要求2所述基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警方法，其特征在于所述无线通信模块包括但不限于GPRS通信模块。
5.根据权利要求2所述基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警方法，其特征在于所述电池模块用于给所述的可燃气体传感器、物理量监测传感器、无线通信模块、控制单元供电。
6.根据权利要求2所述基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警方法，其特征在于所述装置采用GPRS无线通讯。
7.根据权利要求2所述基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警方法，其特征在于所述装置采用电池供电，电源采用高转换效率及低静态功耗器件，所有大功率外部设备均设置电源关断，在不进行信号采集和数据传送时关闭相应供电。
8.根据权利要求2所述基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警方法，其特征在于GPRS传输设备内置SIM卡，通过GPRS服务连接到互联网，当GPRS通讯链路堵塞时能通过短信发送到管网中心短信平台进行预警。
9.根据权利要求2所述基于气体浓度和物理量监测的复合式燃气泄漏监测报警方法，其特征在于箱体用于为可燃气体传感器、物理量监测传感器、无线通信模块、控制单元提供固定位置。
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