CN109686059A - 一种VOCs泄漏监测溯源系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种VOCs泄漏监测溯源系统及方法，该溯源系统包括远程监测站、网络及网络交换机、在线泄漏监测工作站、在线图像监测工作站、数据采集单元、气象监测站、红外摄像机和综合管理平台；所述网络及网络交换机包括第一网络及网络交换机和第二网络及网络交换机。本发明能对工业化工园区装置VOCs泄漏的数据进行采集，多通道采集装置区泄漏的VOCs组份及浓度，对气象参数进行采集，采集VOCs泄漏的红外图像，经专家系统在线综合分析溯源泄漏区域及疑似泄漏部件，实现在线监测报警溯源。

Description

一种VOCs泄漏监测溯源系统及方法

技术领域

本发明涉及一种流体泄漏监测系统技术领域，具体涉及一种VOCs泄漏监测溯源系统及方法。

背景技术

随着经济发展，对环保要求越来越高，特别对化工园区的各种装置泄漏、安全生产的关注已成为趋势和主流。国内外也投入了大量的研究工作。但能够实现在线监控这些污染、特别是VOCs在线监测技术却很少，常规的监测效果不好，而溯源更是很困难的问题。主要是VOCs种类多，监测通常采用实验室色谱仪或质谱仪且非在线进行，不仅成本高而且时间长(要几小时)。对化工区域潜在的泄漏点的监测十分困难。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种结构设计合理，能对工业化工园区装置VOC泄漏的数据进行采集，能实现多通道采集装置区泄漏的VOC组份及浓度，对气象参数进行采集，采集VOC泄漏的红外图像，能合理预判可产生的污染因素、组分及对应浓度，实现在线监测及报警的VOCS泄漏监测溯源系统及方法。

本发明的技术方案如下：

上述的VOCs泄漏监测溯源系统，包括远程监测站、网络及网络交换机、在线泄漏监测工作站、在线图像监测工作站、数据采集单元、气象监测站、红外摄像机和综合管理平台；所述远程监测站连接所述网络及网络交换机并通过所述网络及网络交换机与所述综合管理平台连接通讯；所述网络及网络交换机包括第一网络及网络交换机和第二网络及网络交换机；所述远程监测站连接所述第一网络及网络交换机，所述第一网络及网络交换机通过网络连接所述第二网络及网络交换机并通过所述第二网络及网络交换机与所述综合管理平台连接通讯；所述在线泄漏监测工作站连接所述第二网络及网络交换机并通过所述第二网络及网络交换机与所述综合管理平台连接通讯；所述在线图像监测工作站连接所述第二网络及网络交换机并通过所述第二网络及网络交换机与所述综合管理平台连接通讯；所述数据采集单元安装在厂区各装置区且与所述在线泄漏监测工作站连接通讯；所述气象监测站安装在厂区装置区且与所述在线泄漏监测工作站连接通讯；所述红外摄像机安装装厂区各装置区且与所述在线图像监测工作站连接通讯。

所述的VOCs泄漏监测溯源系统，其中：所述数据采集单元包括质谱仪、流量分配器和过滤器；所述质谱仪上设有切换器和通讯接口，所述质谱仪通过所述通讯接口与所述在线泄漏监测工作站连接通讯；所述流量分配器的信号输出端连接所述切换器；所述过滤器一端连接厂区各装置区检测点的信号输出端，另一端连接所述流量分配器的信号输入端。

所述的VOCs泄漏监测溯源系统，其中：所述数据采集单元实时采集依次经过所述过滤器、流量分配器、切换器和质谱仪的工厂各装置区检测点气体的组分和浓度数据，并通过所述通迅接口将采集到的数据传送到所述在线泄漏监测工作站。

所述的VOCs泄漏监测溯源系统，其中：所述在线泄漏监测工作站安装有在线泄漏监测系统；所述在线泄漏监测工作站通过所述在线泄漏监测系统实时接收所述数据采集单元传输来的厂区各装置区检测点的气体组分和浓度数据，并将厂区各装置区检测点的气体组分和浓度数据经过处理后通过所述第二网络及网络交换机传输到综合管理平台。

所述的VOCs泄漏监测溯源系统，其中：所述在线图像监测工作站安装有图像监测系统；所述在线图像监测工作站通过所述图像监测系统实时获取由所述红外摄像机传输来的图像数据，并将获取的图像数据经过识别处理得到泄漏源后，再通过所述第二网络及网络交换机传输到所述综合管理平台。

所述的VOCs泄漏监测溯源系统，其中：所述综合管理平台安装有综合管理专家系统；

所述综合管理平台通过所述综合管理专家系统对所述在线泄漏监测工作站和在线图像监测工作站传输来的各区域泄漏组分、浓度、浓度变化率、气象参数、图像数据进行综合分析溯源，然后通过三维动态模型溯源出装置区域的疑似泄漏部件信息并通过网络上传至所述远程监测站；

所述综合管理平台通过所述综合管理专家系统依据各检测点的VOC浓度报警数据确定泄漏区域，再依据所述综合管理专家系统的LDAR数据库存及工艺参数组份来缩小泄漏区域，依据所述综合管理专家系统的气象参数及三维动态模型确定疑似泄漏部件组；

所述综合管理平台通过综合管理专家系统还可通过所述网络及网络交换机向所述远程监测站发布远程查看信息，然后综合所述在线图像监测工作站的图像得到疑似泄漏区域，获得疑似泄漏部件组。

一种VOCs泄漏监测溯源方法，基于所述的VOCs泄漏监测溯源系统，是通过安装在厂区各装置区的数据采集单元对工厂各装置区检测点气体进行实时采集，通过质谱仪将各检测点数据综合分析后得出气体的组分和浓度数据，再通过通迅接口将数据传送到在线泄漏监测工作站；

通过气象监测站对工厂各装置区气象参数进行监测，并将获得的监测数据传输到在线泄漏监测工作站，接着由在线泄漏监测工作站的在线泄漏监测系统将获取的各装置区检测点的气体组分、浓度、气象参数数据经过处理后，通过第二网络及网络交换机传输到综合管理平台；

通过安装在厂区各装置区的多个红外摄像机对厂区各装置区区域进行大范围、三维立体扫描，并将扫描后的图像数据传输到在线图像监测工作站，在线图像监测工作站的图像监测系统将获取的图像数据经过识别处理得到泄漏区域后，再通过第二网络及网络交换机传输到综合管理平台；

最终由综合管理平台的综合管理专家系统对在线泄漏监测工作站、在线图像监测工作站和气象监测站传输来的泄漏区域气体组分数据、气体浓度数据、气体浓度变化率数据、气象参数数据、泄漏区域、LDAR电子档案信息数据、图像数据及三维气体扩散模型进行综合分析溯源，得到泄漏区域及疑似泄漏部件。

有益效果：

本发明VOCs泄漏监测溯源系统及方法构思合理，尤其通过数据采集单元能够实现多通道、多个采样点的数据采集，实时在线报警，利用先进的质谱仪对各点组分及浓度进行多通道检测，从而解决了以往检测时间长的难题；通过综合管理平台的综合管理专家系统对环保数据实时进行数据综合分析，确定泄漏区域源；综合管理平台可根据来自气象监测站的气象数据(风速、风向，密度)，污染区域废气的浓度、成分，污染源在建筑物群中可能的流动状态以及预设的扩散模型对区域污染进行溯源，根据数据的正态分布和气象条件预判可产生的污染因素、组分及对应浓度，实现在线监测及报警，预防环境污染，节约能源，保证安全高效生产。

本发明主要使用在煤化工、石油化工厂等装置区的VOCs泄漏区，通过监测VOCs的泄漏，可以节约资源，预防环境污染，保障区域安全。本发明是VOCs泄漏领域的一个补充，为在线监测溯源系统，国内处于领先地位。

附图说明

图1为本发明VOCS泄漏监测溯源系统的结构原理图；

图2为本发明VOCS泄漏监测溯源系统的数据采集单元的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明VOCs泄漏监测溯源系统，包括远程监测站1、网络及网络交换机2、在线泄漏监测工作站3、在线图像监测工作站4、数据采集单元5、气象监测站6、红外摄像机7和综合管理平台8。

该远程监测站1具有多个，每个远程监测站1连接网络及网络交换机2并通过网络及网络交换机2与综合管理平台8连接通讯。其中，该远程监测站1功能一致，能满足不同地点具有权限的远程操作人员实时查看数据和资源，实现资源共享。

该网络及网络交换机2包括第一网络及网络交换机21和第二网络及网络交换机22；其中，该远程监测站1连接第一网络及网络交换机21，该第一网络及网络交换机21通过互联网连接第二网络及网络交换机22并通过第二网络及网络交换机22与综合管理平台8连接通讯。

该在线泄漏监测工作站3连接第二网络及网络交换机22并通过第二网络及网络交换机22与综合管理平台8连接通讯；其中，该在线泄漏监测工作站3安装有在线泄漏监测系统；该在线泄漏监测工作站3通过在线泄漏监测系统实时接收数据采集单元5传输来的厂区各装置区检测点的气体组分和浓度数据，并将厂区各装置区检测点的气体组分和浓度数据经过处理后通过第二网络及网络交换机22传输到综合管理平台8。

该在线图像监测工作站4连接第二网络及网络交换机22并通过第二网络及网络交换机22与综合管理平台8连接通讯；其中，该在线图像监测工作站4安装有图像监测系统；该在线图像监测工作站4通过图像监测系统实时获取由红外摄像机7传输来的图像数据，并将获取的图像数据经过识别处理后得到泄漏源区域，再通过第二网络及网络交换机22传输到综合管理平台5。

该数据采集单元5安装在厂区各装置区且与在线泄漏监测工作站3连接通讯；该数据采集单元5包括质谱仪、流量分配器和过滤器；该质谱仪上设有切换器和通讯接口，该质谱仪通过通讯接口与在线泄漏监测工作站3连接通讯；该流量分配器的信号输出端连接该质谱仪上的切换器；该过滤器为串接的一对，其一端连接检测点的信号输出端，另一端连接该流量分配器的信号输入端。该数据采集单元5用于实时采集经过滤器、流量分配器、切换器和质谱仪的工厂各装置区检测点气体，经质谱仪综合分析获得各检测点气体的组分和浓度并将数据通过质谱仪的通迅接口传送到在线泄漏监测工作站3。

该气象监测站6安装在厂区各装置区且与在线泄漏监测工作站3连接通讯，用于实时监测厂区装置区内的气象参数。

该红外摄像机7为安装在厂区各装置区的多个，每个红外摄像机7与在线图像监测工作站4连接通讯；其中，通过多点安装红外摄像机7，可以对VOCs泄漏区域进行大范围、三维立体扫描，可实时多角度获得动态图像，由在线图像监测工作站4进行图像识别，判断泄漏区域。

该综合管理平台8安装有综合管理专家系统；该综合管理平台8通过综合管理专家系统对在线泄漏监测工作站3和在线图像监测工作站4传输来的各区域泄漏组分、浓度、浓度变化率、气象参数、图像数据进行综合分析溯源并通过三维动态模型溯源出装置区域的疑似泄漏部件信息并通过网络上传至远程监测站1；该综合管理平台8通过综合管理专家系统依据各检测点的VOC浓度报警数据确定泄漏区域，再依据综合管理专家系统的LDAR数据库存及工艺参数组份来缩小泄漏区域，依据综合管理专家系统的气象参数及三维动态模型确定疑似泄漏部件组；该综合管理平台8通过综合管理专家系统还可通过网络及网络交换机2向远程监测站1发布远程查看信息，然后综合在线图像监测工作站的图像得到疑似泄漏区域，获得疑似泄漏部件组。

本发明VOCs泄漏监测溯源方法，基于上述的VOCs泄漏监测溯源系统，具体是：

通过安装在厂区各装置区的数据采集单元5对工厂各装置区检测点气体进行实时采集，由质谱仪将各检测点数据综合分析得出气体的组分和浓度数据并通过通迅接口传送到在线泄漏监测工作站3；

通过气象监测站6对工厂各装置区气象参数进行监测，将获得的监测数据传输到在线泄漏监测工作站3，接着在线泄漏监测工作站1的在线泄漏监测系统将获取的各装置区检测点的气体组分、浓度、气象参数数据经过处理后，通过第二网络及网络交换机22传输到综合管理平台8；

通过安装在厂区各装置区的多个红外摄像机7对厂区各装置区区域进行大范围、三维立体扫描，并将扫描后的图像数据传输到在线图像监测工作站4；在线图像监测工作站4的图像监测系统将获取的图像数据经过识别处理得到泄漏区域后，再通过第二网络及网络交换机22传输到综合管理平台5；

最终由综合管理平台8的综合管理专家系统对在线泄漏监测工作站3、在线图像监测工作站4和气象监测站6传输来的泄漏区域气体组分数据、气体浓度数据、气体浓度变化率数据、气象参数数据、泄漏区域、LDAR电子档案信息数据、图像数据及三维气体扩散模型进行综合分析溯源，得到泄漏区域及疑似泄漏部件。

本发明能对工业化工园区装置VOC泄漏的数据进行采集，能实现多通道采集装置区泄漏的VOC组份及浓度，能对气象参数进行采集，还可以采集VOC泄漏的红外图像，综合管理平台根据LDAR电子档案信息数据和三维气体扩散模型数据由综合管理平台的综合管理专家系统进行综合分析实现在线监测、报警及溯源，实现预防环境污染，节约能源，保证工厂生产的安全高效运行。

Claims (7)

1.一种VOCs泄漏监测溯源系统，其特征在于：所述溯源系统包括远程监测站、网络及网络交换机、在线泄漏监测工作站、在线图像监测工作站、数据采集单元、气象监测站、红外摄像机和综合管理平台；

所述远程监测站连接所述网络及网络交换机并通过所述网络及网络交换机与所述综合管理平台连接通讯；

所述网络及网络交换机包括第一网络及网络交换机和第二网络及网络交换机；所述远程监测站连接所述第一网络及网络交换机，所述第一网络及网络交换机通过网络连接所述第二网络及网络交换机并通过所述第二网络及网络交换机与所述综合管理平台连接通讯；

所述在线泄漏监测工作站连接所述第二网络及网络交换机并通过所述第二网络及网络交换机与所述综合管理平台连接通讯；

所述在线图像监测工作站连接所述第二网络及网络交换机并通过所述第二网络及网络交换机与所述综合管理平台连接通讯；

所述数据采集单元安装在厂区各装置区且与所述在线泄漏监测工作站连接通讯；

所述气象监测站安装在厂区装置区且与所述在线泄漏监测工作站连接通讯；

所述红外摄像机安装装厂区各装置区且与所述在线图像监测工作站连接通讯。

2.如权利要求1所述的VOCs泄漏监测溯源系统，其特征在于：所述数据采集单元包括质谱仪、流量分配器和过滤器；所述质谱仪上设有切换器和通讯接口，所述质谱仪通过所述通讯接口与所述在线泄漏监测工作站连接通讯；所述流量分配器的信号输出端连接所述切换器；所述过滤器一端连接厂区各装置区检测点的信号输出端，另一端连接所述流量分配器的信号输入端。

3.如权利要求1所述的VOCs泄漏监测溯源系统，其特征在于：所述数据采集单元实时采集依次经过所述过滤器、流量分配器、切换器和质谱仪的工厂各装置区检测点气体的组分和浓度数据，并通过所述通迅接口将采集到的数据传送到所述在线泄漏监测工作站。

4.如权利要求1所述的VOCs泄漏监测溯源系统，其特征在于：所述在线泄漏监测工作站安装有在线泄漏监测系统；所述在线泄漏监测工作站通过所述在线泄漏监测系统实时接收所述数据采集单元传输来的厂区各装置区检测点的气体组分和浓度数据，并将厂区各装置区检测点的气体组分和浓度数据经过处理后通过所述第二网络及网络交换机传输到综合管理平台。

5.如权利要求1所述的VOCs泄漏监测溯源系统，其特征在于：所述在线图像监测工作站安装有图像监测系统；所述在线图像监测工作站通过所述图像监测系统实时获取由所述红外摄像机传输来的图像数据，并将获取的图像数据经过识别处理得到泄漏源后，再通过所述第二网络及网络交换机传输到所述综合管理平台。

6.如权利要求1所述的VOCs泄漏监测溯源系统，其特征在于：所述综合管理平台安装有综合管理专家系统；

所述综合管理平台通过所述综合管理专家系统对所述在线泄漏监测工作站和在线图像监测工作站传输来的各区域泄漏组分、浓度、浓度变化率、气象参数、图像数据进行综合分析溯源，然后通过三维动态模型溯源出装置区域的疑似泄漏部件信息并通过网络上传至所述远程监测站；

所述综合管理平台通过所述综合管理专家系统依据各检测点的VOC浓度报警数据确定泄漏区域，再依据所述综合管理专家系统的LDAR数据库存及工艺参数组份来缩小泄漏区域，依据所述综合管理专家系统的气象参数及三维动态模型确定疑似泄漏部件组；

所述综合管理平台通过综合管理专家系统还可通过所述网络及网络交换机向所述远程监测站发布远程查看信息，然后综合所述在线图像监测工作站的图像得到疑似泄漏区域，获得疑似泄漏部件组。

7.一种VOCs泄漏监测溯源方法，基于上述权利要求1至6任意一项所述的VOCs泄漏监测溯源系统，其特征在于：通过安装在厂区各装置区的数据采集单元对工厂各装置区检测点气体进行实时采集，通过质谱仪将各检测点数据综合分析后得出气体的组分和浓度数据，再通过通迅接口将数据传送到在线泄漏监测工作站；

通过气象监测站对工厂各装置区气象参数进行监测，并将获得的监测数据传输到在线泄漏监测工作站，接着由在线泄漏监测工作站的在线泄漏监测系统将获取的各装置区检测点的气体组分、浓度、气象参数数据经过处理后，通过第二网络及网络交换机传输到综合管理平台；

通过安装在厂区各装置区的多个红外摄像机对厂区各装置区区域进行大范围、三维立体扫描，并将扫描后的图像数据传输到在线图像监测工作站，在线图像监测工作站的图像监测系统将获取的图像数据经过识别处理得到泄漏区域后，再通过第二网络及网络交换机传输到综合管理平台；

最终由综合管理平台的综合管理专家系统对在线泄漏监测工作站、在线图像监测工作站和气象监测站传输来的泄漏区域气体组分数据、气体浓度数据、气体浓度变化率数据、气象参数数据、泄漏区域、LDAR电子档案信息数据、图像数据及三维气体扩散模型进行综合分析溯源，得到泄漏区域及疑似泄漏部件。