一种气体泄漏动态监测系统的制作方法-k8凯发

本发明涉及天然气管道安全，尤其涉及一种气体泄漏动态监测系统。

背景技术：

1、天然气是城市居民生活中必不可少的能源，目前天然气公司基本上都是通过管道输送方式开展供气服务。天然气管道可以说是对城市居民日常生活极具影响的城市基础设施之一，城市天然气管道工程都是埋设于地下，在腐蚀等各种原因的影响下，天然气输送管道长时间使用后可能会发生管道的破损泄漏，引起事故，造成巨大的经济损失和能源损失。因此，对于天然气管道的维护来说，最为关键的问题就是及时地发现天然气管道的泄漏和精确地定位天然气管道泄漏点位置。

2、中国专利公开号：cn113341831a公开了一种可燃气体报警控制系统。该报警控制系统包括微处理器、三维动态分析系统、防控系统，所述微处理器与三维动态分析系统及防控系统电性连接，所述三维动态分析系统对可燃气体进行监测并将监测数据传输到微处理器中，所述微处理器对三维动态分析系统传输的数据进行处理，所述防控系统对可燃气体进行防控。三维动态分析系统对可燃气的扩散方向、扩散速率、浓度进行监测，从而分析出可燃气体的泄漏量和泄露速率，防控系统根据泄露量和泄露速率进行针对性的、有效的控制，避免处理不当而导致危险发生。由此可见，现有技术存在以下问题：

3、1、现有的可燃气体泄漏报警检测系统不能有效地采集环境中的气体浓度数据和天然气管道的压力数据；

4、2、现有的可燃气体泄漏报警检测系统单独运行，无法与控制系统连接，不能在气体浓度超过阈值时触发报警，以提醒工作人员注意；

5、3、现有的可燃气体泄漏报警检测系统缺乏对预警浓度控制和调整，准确性和可靠性不高。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种气体泄漏动态监测系统，用以克服现有技术中无法有效地采集环境中的气体浓度数据和天然气管道的压力数据，导致监测结果不准确，无法及时发现和处理潜在的气体泄漏风险的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种气体泄漏动态监测系统，包括：

3、数据采集模块，其包括用以采集天然气管道内的气体压力的压力传感器，用以采集天然气管道所处环境中的气体浓度的浓度传感器，用以采集所述天然气管道的红外图像的红外相机，以及用以采集所述天然气管道的结构图像的工业相机；

4、数据处理模块，其与所述数据采集模块连接，包括用以将数据采集模块采集到的数据传输至数据分析单元的数据传输单元，用以接收数据传输模块传输的气体浓度、气体压力、结构图像和红外图像的数据接收单元，以及进行对所述数据接收单元接收的若干数据进行实时处理及分析的数据分析单元；

5、控制执行模块，其分别与所述数据采集模块和所述数据处理模块连接，该控制执行模块包括用以控制所述数据采集模块进行采集的控制采集单元，用以根据数据分析单元接收到的若干数据进行控制分析的分析控制单元，用以根据天然气管道的结构图像进行品质评价的焊接品质评价单元，用以对预警浓度进行优化的优化单元，以及用以对所述监控方式进行调整的控制调节单元；

6、报警模块，其与所述控制执行模块连接，包括用以当控制模块检测到超过阈值的气体浓度时，将触发报警模块，发出声音和光信号，以提醒工作人员注意；

7、数据记录模块，其与所述报警模块连接，用以记录气体浓度和天然气管道的气体压力数据，并将数据存储在本地设备或远程服务器上；

8、远程监控模块：其分别与所述数据处理模块和所述控制执行模块连接，包括用以允许用户通过远程设备监控气体泄漏情况，实时查看气体浓度数据，接收报警信息，并进行远程控制操作的远程控制单元。

9、进一步地，控制执行模块中的控制采集单元控制数据采集模块中的工业相机对待监测区域进行天然气管道结构图像的采集，数据处理模块中的数据分析单元对数据传输单元传输的所述天然气管道的结构图像数据进行分析，由焊接品质评价单元生成所述结构图像中待监测区域的所述天然气管道的焊接品质评价值，数据分析单元将焊接品质评价值和预设焊接品质评价值进行比对，以根据比对结果确定对气体泄漏过程的监控方式；若焊接品质评价值大于预设焊接品质评价值，数据分析单元确定所述红外相机的监控模式为第一监控方式，所述第一监控方式满足根据压力表检测的管道内实时气体压力和预设气体压力确定对获取红外相机的监控图像；若焊接品质评价值小于预设焊接品质评价值，所述数据分析单元接收到数据传输单元传输的所述天然气管道的结构图像，确定所述红外相机的工作模式为第二监控方式，所述第二监控方式满足同时结合红外相机和浓度传感器进行检测，红外相机以第二时间间隔为周期进行监控并获取浓度传感器的监测数据，根据管道内的实时气体浓度确定浓度传感器的预警浓度，以确定是否存在泄漏。

10、进一步地，所述数据分析单元根据以下公式计算所述焊接品质评级值w，设定

11、

12、其中，d i表示焊接图像中第i个焊点表面凹陷深度值，dz为历史运行数据中的最大表面凹陷深度值，aj表示第i次历史运行数据中的焊点面积，az表示历史运行数据中的最大焊点面积。

13、进一步地，所述数据分析单元在第一监控方式下，根据所述气体压力与预设气体压力的比对结果，所述数据传输单元根据气体压力和预设气体压力的比对结果，确定所述红外图像的时间间隔；若气体压力小于等于预设气体压力，所述数据传输单元确定所述红外相机拍摄的时间间隔为第一时间间隔；若气体压力大于预设气体压力，所述数据传输单元确定所述红外相机拍摄的时间间隔为第二时间间隔。

14、进一步地，所述数据分析单元在泄漏点的实时气体压力处于第一监控方式的第二压力下，对红外热像仪图像中热区面积与预设热区面积进行比对，根据比对结果确定所述天然气管道是否存在泄漏，若热区面积小于等于预设热区面积，所述数据分析单元确定所述天然气管道不存在泄漏；若热区面积大于预设热区面积，所述数据采集模块确定所述天然气管道存在泄漏。

15、进一步地，所述红外相机处于第二监控方式下，所述数据传输单元对管道内的泄漏点的实时气体浓度和预设气体浓度进行比对，所述数据传输单元根据比对结果确定所述天然气管道是否存在泄漏；若实时气体浓度大于预设气体浓度，所述数据传输单元确定所述天然气管道存在泄漏；若实时气体浓度小于等于预设气体浓度，所述数据传输单元确定所述天然气管道不存在泄漏。

16、进一步地，所述数据优化单元在红外相机的工作模式处于第二监控方式下，根据浓度传感器检测到的气体浓度变化值，将管道内的气体浓度变化量和预设气体浓度变化量进行比对，以根据比对结果对预警浓度进行优化，若气体浓度变化量小于等于预设气体浓度变化量，所述数据优化单元确定所述预警浓度不变；若气体浓度变化量大于预设气体浓度变化量，所述数据优化单元确定所述预警浓度降低至3％lel(体积百分比)。

17、进一步地，所述控制模块中的控制调节单元，根据管道的使用年限和历史泄漏率确定对相应监控方式的调整方式，若使用年限和历史泄漏率都未超标，则控制调节单元确定对相应监控方式不进行调整；若使用年限和历史泄漏率其中一个超标，则控制调节单元确定对相应监控方式为第一调整方式，若使用年限和历史泄漏率两个均超标，则控制调节单元确定对相应监控方式为第二调整方式。

18、进一步地，所述第一调整方式为在第一监控方式中增加压力传感器数量5个，并设置预警浓度为2％lel，在第二监控方式对所述红外相机获取图像的时间间隔进行缩短调节，将时间间隔调整为2s；所述第二调整方式即在第一监控方式中增加压力传感器数量10个，调节预警浓度为1％lel，在第二监控方式对所述红外相机获取图像的时间间隔进行缩短调节，将时间间隔调整为1s。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过所述焊接焊接品质评价单元根据天然气管道的焊接情况进行品质评价，确定气体泄漏动态监测系统中的红外相机的监控方式，数据处理模块中的浓度传感器和压力传感器感知到气体浓度和气压的变化，并结合工业相机拍摄到的天然气管道结构图像和红外相机拍摄的热区面积确定泄漏情况，通过数据传输模块传输采集到的数据，经过数据分析单元进行及时处理和分析，并通过优化单元对预警浓度进行优化，控制调节单元对相关监控方式进行调整，通过数据记录模块记录气体压力数据，并通过远程监测模块进行实时监控，提高了检测的准确性，能够更全面地获取气体泄漏的信息，更好地监测和识别潜在的气体泄漏情况。

20、进一步地，所述数据采集模块对待监测区域进行图像采集，根据采集的图像进行分析确定图像中待监测区域的管道的焊接品质评价值和预设焊接品质评价值的比对结果确定所述气体泄漏动态监测系统中的红外相机的监控方式，提高了检测的准确性，可以及时发现焊接问题或异常情况，根据比对结果，实时调整红外相机的监控方式，以更好地监测和识别潜在的气体泄漏情况。

21、进一步地，所述数据采集模块根据采集的结构图像确定所述结构图像中待监测区域的所述天然气管道的焊接品质评价值，根据焊接品质评价值和预设焊接品质评价值的比对结果，由所述分析控制单元对所述比对结果进行分析，确定对气体泄漏过程的监控方式，提高了检测的准确性，可以及时发现焊接问题或异常情况，可以更好地监测和识别潜在的气体泄漏情况。

22、进一步地，所述数据分析单元在第一监控方式下，根据所述气体压力与预设气体压力的比对结果，由所述分析控制单元对所述比对结果进行分析，所述数据传输单元确定所述红外图像的时间间隔，提高了红外相机监测的准确性和实时性，可以及时发现异常情况，根据比对结果，实时调整红外相机的监控方式，以更好地监测和识别潜在的气体泄漏情况。

23、进一步地，所述数据分析单元在泄漏点的实时气体压力处于第一监控方式的第二压力下，根据红外热像仪图像中热区面积与预设热区面积的比对结果，由所述分析控制单元对所述比对结果进行分析，确定所述天然气管道是否存在泄漏，所述数据采集模块确定所述天然气管道存在泄漏时，同时触发报警模块发出声音和光信号，通过数据记录模块记录气体压力数据，并通过远程监测模块进行实时监控，提高了检测的准确性，能够更全面地获取气体泄漏的信息，有利于预警和预防，提前发现潜在的泄漏风险，并及时采取措施进行预警和预防，减少了事故的发生，保护工作人员的安全，系统的自动化监测和报警功能，减少了人工巡检和监测的工作量，提高了工作效率。

24、进一步地，所述红外相机处于第二监控方式下，根据管道内的泄漏点的实时气体浓度和预设气体浓度的比对结果，由所述分析控制单元对所述比对结果进行分析，确定所述天然气管道是否存在泄漏，所述数据传输单元确定所述天然气管道存在泄漏，同时触发报警模块发出声音和光信号，通过数据记录模块记录气体浓度数据，并通过远程监测模块进行实时监控提高了检测的准确性，能够更全面地获取气体泄漏的信息，有利于预警和预防，提前发现潜在的泄漏风险，并及时采取措施进行预警和预防，减少了事故的发生，保护工作人员的安全，系统的自动化监测和报警功能，减少了人工巡检和监测的工作量，提高了工作效率。

25、进一步地，所述数据优化单元在红外相机的工作模式处于第二监控方式下，根据浓度传感器检测到的浓度变化值，将管道内的浓度变化量和预设浓度变化量进行比对，由所述分析控制单元对所述比对结果进行分析，以根据比对结果对预警浓度进行优化，对预警浓度进行进一步地优化，可以精确灵活地确定泄漏情况，提高泄漏检测的准确性和精度，从而有效预防事故的发生，保障人员和设备的安全。

26、进一步地，所述控制模块中的控制调节单元，根据管道的使用年限和历史泄漏率确定对相应监控方式的调整方式，可以根据管道的实际情况，通过增加传感器、降低预警浓度和缩短红外相机的拍摄时间间隔，灵活地调整相应的监控方式，提高泄漏检测的准确性和适应性，当年限和历史泄漏率都未超标时，对相应监控方式不进行调整；当其中一个监控方式超标时，系统会采取第一调整方式，在第一监控方式中增加传感器数量，并降低预警浓度，同时，在第二监控方式中对红外相机获取图像的时间间隔进行缩短，这样可以增加监测的敏感性和准确性，提高天然气泄漏时的检测的效果，当两个监控方式均超标时，系统会采取第二调整方式，继续增加压力传感器数量，降低预警浓度，并在第二监控方式对所述红外相机获取图像的时间间隔进行进一步地缩短调节，提高了泄漏检测的效率和可靠性，从而有效预防事故的发生，保障人员和设备的安全。