多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測方法及系統與流程

本發明涉及氣體檢測技術領域，尤其涉及一種多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測方法及系統。

背景技術：

由于管道有害氣體泄漏，特別是燃氣管網發生泄漏造成人員傷亡和泄漏點爆炸的例子屢見不鮮，因此氣體泄漏檢測技術是關系到城市安全及人員安全的關鍵技術之一。

當前氣體檢測儀都是單機單通道的檢測，同時只能對一個工件和一個泄漏點進行檢測，如果在管路復雜等地方使用時需要多臺氣體檢測儀才能滿足檢測效率要求；并且，單通道還存在著自動化程度低、效率低等問題，如果通過增加氣體檢測儀的臺數提高效率，將使得其成本大幅提高，經濟性差。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是：提供一種查找泄漏點效率高、準確性高且運行成本低的多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測方法及系統，以解決現有的氣體檢測效率低或采用多臺氣體檢測儀造成的運行成本高的問題。

(二)技術方案為了解決上述技術問題，本發明提供了一種多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測方法，包括：

步驟1、通過多通道氣體取樣系統采集待測區域內的氣體，所述多通道氣體取樣系統包括多個并行設置的集氣管路，每個所述集氣管路均設有一個電磁閥；

步驟2、通過氣體處理系統對所述采集到的待測氣體進行預處理；

步驟3、通過氣體檢測系統對預處理后的所述待測氣體進行氣體濃度檢測，并通過信號采集系統將檢測得到的當前的氣體濃度值傳輸至控制系統；

步驟4、通過所述控制系統判斷接收到的所述當前的氣體濃度值是否超過預設氣體濃度閾值，若超過，則執行步驟5；若未超過，則返回步驟1；

步驟5、根據所述當前的氣體濃度值，基于二分法通過所述控制系統控制所述多個電磁閥的啟閉并在所述多個集氣管路中進行查找發生泄漏的集氣管路，直至獲取符合條件的集氣管路。

其中，在步驟5中，在所述查找發生泄漏的集氣管路的過程中，獲取每次查找下的監測范圍內的氣體濃度平均值。

其中，該方法還包括步驟6、基于所述每次查找下的監測范圍內的氣體濃度平均值，通過預設的氣體濃度分布模型計算所述監測范圍內不同位置的濃度值，并通過顯示屏根據不同濃度值對應的顏色顯示氣體濃度分析圖。

其中，在步驟1中，所述多通道氣體取樣系統還包括多通道氣體采集室，所述多通道氣體采集室的進氣口與所述多個集氣管路連接，所述多通道氣體采集室的出氣口與所述氣體處理系統連接。

其中，在步驟2中，所述氣體處理系統包括水氣檢測裝置及干燥模塊，所述水氣檢測裝置與所述多通道氣體采集室的出氣口連接，所述干燥模塊通過動力模塊與所述氣體檢測系統連接。

其中，在步驟3中，所述氣體檢測系統包括至少一個探測器。

其中，所述探測器的數量為多個，且所述探測器為甲烷探測器、乙烷探測器、硫化氫氣體探測器、氧氣濃度探測器、二氧化碳濃度探測器中的一種或多種組合。

本發明還提供了一種多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測系統，包括：

多通道氣體取樣系統，用于采集待測區域內的氣體，所述多通道氣體取樣系統包括多個并行設置的集氣管路，每個所述集氣管路均設有一個電磁閥；

氣體處理系統，用于對所述采集到的待測氣體進行預處理；

氣體檢測系統，用于對預處理后的所述待測氣體進行氣體濃度檢測；

信號采集系統，用于將檢測得到的當前的氣體濃度值發送至控制系統；

所述控制系統包括判斷模塊、控制模塊及查找模塊，所述判斷模塊用于根據預設氣體濃度閾值判斷所述集氣管是否泄漏；所述控制模塊用于控制所述多通道氣體取樣系統、氣體處理系統、氣體檢測系統及信號采集系統的啟停；所述查找模塊用于基于二分法并通過所述控制模塊控制所述多個電磁閥的啟閉，以在所述多個集氣管路中進行查找發生泄漏的集氣管路，直至獲取符合條件的集氣管路。

其中，所述控制系統還包括：

計算模塊，用于根據所述采集模塊得到的氣體濃度平均值，通過預設的氣體濃度分布模型，計算監測范圍內不同位置的濃度值；

顯示模塊，用于顯示根據所述計算模塊得到的監測范圍內不同位置的濃度值對應的顏色。

其中，所述控制系統還包括：

聲光報警模塊，當所述采集模塊得到的氣體濃度高于所述預設氣體濃度閾值時，所述聲光報警模塊同時發出聲、光二種警報信號。

(三)有益效果

本發明的上述技術方案具有如下優點：本發明提供了一種多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測方法，包括：步驟1、通過多通道氣體取樣系統采集待測區域內的氣體，多通道氣體取樣系統包括多個并行設置的集氣管路，每個集氣管路均設有一個電磁閥；步驟2、通過氣體處理系統對采集到的待測氣體進行預處理；步驟3、通過氣體檢測系統對預處理后的待測氣體進行氣體濃度檢測，并通過信號采集系統將檢測得到的當前的氣體濃度值傳輸至控制系統；步驟4、通過控制系統判斷接收到的當前的氣體濃度值是否超過預設氣體濃度閾值，若超過，則執行步驟5；若未超過，則返回步驟1；步驟5、根據當前的氣體濃度值，基于二分法通過控制系統控制多個電磁閥的啟閉并在多個集氣管路中進行查找發生泄漏的集氣管路，直至獲取符合條件的集氣管路。本申請提供的氣體監測方法只需通過一個氣體檢測系統就能對多個集氣管路的泄漏情況進行實時監測，并通過控制系統基于二分法快速查找法控制電磁閥的啟閉，以對發生泄漏的集氣管路進行快速定位，查找時間短，自動化程度高，運行成本低；同時通過氣體處理系統對待測氣體進行預處理后再進行檢測，提高了氣體檢測的準確率。

附圖說明

圖1是本發明一種多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測方法及系統實施例的氣體監測方法的流程示意圖；

圖2是本發明一種多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測方法及系統實施例的二分法查找泄漏集氣管路的流程示意圖；

圖3是本發明一種多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測方法及系統實施例的氣體監測系統的結構框圖；

圖4是本發明一種多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測方法及系統實施例的氣體監測系統中多通道氣體取樣系統的示意圖；

圖5為圖4中多通道氣體取樣系統的多通道氣體采集室與多個集氣管路的布置方式示意圖。

圖中：1：多通道氣體取樣系統；1-1：電磁閥；1-2：集氣管路；1-3：多通道氣體采集室。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1至圖2所示，一方面，本發明實施例提供了一種多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測方法，包括：

步驟1、通過多通道氣體取樣系統1采集待測區域內的氣體，多通道氣體取樣系統1包括多個并行設置的集氣管路1-2，每個集氣管路1-2均設有一個電磁閥1-1；具體地，在本實施例中，以應用于管廊為例加以具體說明，多通道氣體取樣系統1包括多個并行設置的集氣管路1-2，每個集氣管路1-2的進氣端分別伸入到不同的管道中，用于采用不同管道中的氣體；每個集氣管路1-2上均設有一個電磁閥1-1，該電磁閥1-1為常開式電磁閥1-1。

步驟2、通過氣體處理系統對采集到的待測氣體進行預處理；具體地，經多通道氣體取樣系統1采集后的氣體除了包括甲烷、乙烷等可燃氣體，還包括硫化氫、氧氣、二氧化碳、水汽等，通過氣體處理系統先對采集到的待測氣體進行過濾作業，再進行水氣分離作業及干燥作業，以避免氣體中的水分含量很高而導致損壞探測器。

步驟3、通過氣體檢測系統對預處理后的待測氣體進行氣體濃度檢測，并通過信號采集系統將檢測得到的當前的氣體濃度值傳輸至控制系統；具體地，根據實際需要，通過氣體檢測系統對預處理后的待測氣體中所需氣體成分的濃度進行實時檢測，并通過信號采集系統將檢測得到的氣體數據信息輸送至控制系統。

步驟4、通過控制系統判斷接收到的當前的氣體濃度值是否超過預設氣體濃度閾值，若超過，則執行步驟5；若未超過，則返回步驟1；其中，若涉及多種氣體，則針對每一種氣體類型相應設定一個氣體濃度閾值；具體地，氣體濃度閾值可根據實際實施條件進行靈活調整。

步驟5、根據當前的氣體濃度值，基于二分法通過控制系統控制多個電磁閥的啟閉并在多個集氣管路中進行查找發生泄漏的集氣管路，直至獲取符合條件的集氣管路。

具體地，本申請提供的氣體監測方法只需通過一個氣體檢測系統就能對多個集氣管路的泄漏情況進行實時監測，并通過控制系統基于二分法快速查找法控制電磁閥的啟閉，以對發生泄漏的集氣管路進行快速定位，查找時間短，自動化程度高，運行成本低；同時通過氣體處理系統對待測氣體進行預處理后再進行檢測，提高了氣體檢測的準確率。

在本實施例中，假設一共有n個并行設置的集氣管路(即監測n個測點)，相應的有n個電磁閥，按照測點位置順序，電磁閥依次編號為1～n；P0為預設的氣體濃度閾值。

Step1、輸入邊界值，L＝1，M＝n，C＝1；正常狀態下，n個電磁閥全開，通過氣體檢測系統檢測當前待測氣體的氣體濃度為Pi；

Step2、當Pi≥P0時，認為發生了泄漏，1～n個電磁閥對應的區域為疑似泄漏區域；

Step3、假定X0＝int[(M-L)]/2，其中，若M為奇數，則X0＝(M+1-L)/2；若M為偶數，則X0＝(M-L)/2；

開啟L～X0對應范圍內的編號對應的電磁閥，關閉其它電磁閥，通過氣體檢測系統檢測當前待測氣體的氣體濃度為Pi+1，若Pi+1≥Pi，則認為L～X0所對應的范圍內的編號的電磁閥對應的檢查區域為疑似泄漏區域。若Pi+1＜Pi，則認為X0～M所對應的范圍內的編號的電磁閥對應的檢查區域為疑似泄漏區域。

Step4、對于每次算出的疑似泄漏區域，重復Step3中的計算過程，當疑似泄漏區域對于的電磁閥只有一個時，即當abs(M-L)≤1時停止計算，輸出X0，并且認為X0對應的管路就是離泄漏源最近的測點。

在步驟5中，在查找發生泄漏的集氣管路的過程中，獲取每次查找下的監測范圍內的氣體濃度平均值。進一步地，該方法還包括步驟6、基于每次查找下的監測范圍內的氣體濃度平均值，通過預設的氣體濃度分布模型計算監測范圍內不同位置的濃度值，并通過顯示屏根據不同濃度值對應的顏色顯示氣體濃度分析圖。

具體地，預設的氣體濃度分布模型可通過下述步驟建立完成，在本實施例中，以高斯分布模型為例：基于上述每次查找下的監測范圍內的氣體濃度平均值，即獲得了每次查找下的監測范圍內不同的任意位置濃度值，建立位置與濃度的函數關系；采用數據擬合方法，設置好擬合高斯方程，并進行反復迭代計算，求解高斯方程中的未知參數，當相似度最高時，就認為是這個方程的未知參數的解，建立氣體濃度分布模型；輸入位置坐標信息，求得相應位置處的氣體濃度值，最終以氣體濃度分析圖的形式顯示在顯示屏上。其中，不同的氣體濃度值對應不同的顏色，比如濃度值越高，紅色越深，濃度值越低，紅色越淺。

進一步地，在步驟1中，多通道氣體取樣系統1還包括多通道氣體采集室1-3，多通道氣體采集室1-3的進氣口與多個集氣管路1-2連接，多通道氣體采集室1-3的出氣口與氣體處理系統連接。在本實施例中，多通道氣體采集室1-3為圓形，多個集氣管路1-2以多通道氣體采集室1-3的中心點為中心繞設一周，同時，在電磁閥1-1與多通道氣體采集室1-3的進氣口之間還可以加一個溢流閥，以保證各個進氣口的氣體流量不會相差太大，進而以確保后續氣體檢測結果的準確性。

進一步地，在步驟2中，氣體處理系統包括水氣檢測裝置及干燥模塊，水氣檢測裝置與多通道氣體采集室1-3的出氣口連接，干燥模塊通過動力模塊與氣體檢測系統連接。水氣檢測裝置可以為水氣分離器，以對待測氣體中的水氣進行分離，防止損壞探測器；其中，水氣分離器的數量可根據實際條件進行靈活調整。干燥模塊可以為填充有干燥硅膠的干燥器，以對水氣分離后的待測氣體進行進一步地干燥，利于提高后續氣體檢測的可靠性及維護整個氣體監測系統的長期運行。

進一步地，在步驟3中，氣體檢測系統包括至少一個探測器。在本實施例中，探測器的數量為多個，且探測器為甲烷探測器、乙烷探測器、硫化氫氣體探測器、氧氣濃度探測器、二氧化碳濃度探測器中的一種或多種組合；具體可根據實際需要對探測器的種類和數量進行靈活選擇和設置。其中，每個探測器均設有信號發射裝置，以將采集到的氣體濃度值發送至信號采集系統。

如圖3至圖5所示，另一方面，本發明還提供了一種多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測系統，包括：

多通道氣體取樣系統1，用于采集待測區域內的氣體，多通道氣體取樣系統1包括多個并行設置的集氣管路1-2，每個集氣管路1-2均設有一個電磁閥1-1，電磁閥1-1為常開式電磁閥1-1；具體地，該多通道氣體取樣系統1還包括多通道氣體采集室1-3，多通道氣體采集室1-3的進氣口與多個集氣管路1-2連接，優選地，多通道氣體采集室1-3為圓形，多個集氣管路1-2以多通道氣體采集室1-3的中心點為中心繞設一周，以使得各個集氣管路1-2流入多通道氣體采集室1-3的氣體盡量均勻地進入氣體處理系統，進而以提高后續氣體檢測的準確性。特別的，多通道氣體取樣系統1還可包括氣泵，以便從待測區域內抽取待測氣體。

另外，在電磁閥1-1和集氣管路1-2與多通道氣體采集室1-3的進氣口之間還可以加一個溢流閥，以保證各個進氣口的氣體流量不會相差太大，進而以確保后續氣體檢測結果的準確性。

氣體處理系統，與多通道氣體采集室1-3的出氣口連接，用于對采集到的待測氣體進行預處理；在本實施例中，氣體處理系統包括水氣檢測裝置及干燥模塊，還可包括設在水氣檢測裝置之前的過濾裝置，已對采集到的待測氣體依次進行過濾、水氣分離和進一步地干燥作業，以利于提高后續氣體檢測的準確性。

氣體檢測系統，與氣體處理系統連接，用于對預處理后的待測氣體進行氣體濃度檢測；在本實施例中，氣體檢測系統包括至少一個探測器，且探測器為甲烷探測器、乙烷探測器、硫化氫氣體探測器、氧氣濃度探測器、二氧化碳濃度探測器中的一種或多種組合；其中，每個探測器均設有信號發射裝置，以將采集到的氣體濃度值發送至信號采集系統。

信號采集系統，與氣體檢測系統連接，用于將檢測得到的當前的氣體濃度值通過傳輸設備發送至控制系統；并且在查找發生泄漏的集氣管路的過程中，采集每次查找下的檢測區域的氣體濃度平均值，為后續氣體濃度分析圖的形成提供數據基礎。

具體地，控制系統包括判斷模塊、控制模塊及查找模塊，判斷模塊用于根據預設氣體濃度閾值判斷集氣管是否泄漏；控制模塊用于控制多通道氣體取樣系統、氣體處理系統、氣體檢測系統及信號采集系統的啟停，在本實施例中，控制模塊還用于控制所有用電設備的供電狀態，包括多個電磁閥的啟閉、氣泵的啟閉、傳輸設備的啟閉、溢流閥的啟閉及探測器的啟閉等；查找模塊用于基于二分法并通過控制模塊控制多個電磁閥的啟閉，以在多個集氣管路中進行查找發生泄漏的集氣管路，直至獲取符合條件的集氣管路；查找時間短，自動化程度高，實現了對泄漏管路的快速定位。

進一步地，控制系統還包括：

計算模塊，用于根據采集模塊得到的氣體濃度平均值，通過預設的氣體濃度分布模型，計算監測范圍內不同位置的濃度值，為后續氣體濃度分析圖的形成提供數據基礎；在本實施例中，計算模塊為電路板上的嵌入式程序，通過該嵌入式程序計算監測范圍內不同位置的濃度值；

顯示模塊，用于顯示根據計算模塊得到的監測范圍內不同位置的濃度值對應的顏色，直觀清楚，工作人員可根據氣體濃度分析圖對當前泄漏管路的泄漏程度做預判，并根據實際濃度分布做出相應的維修措施。

進一步地，控制系統還包括：

聲光報警模塊，當采集模塊得到的氣體濃度高于預設氣體濃度閾值時，聲光報警模塊同時發出聲、光二種警報信號。具體地，氣體檢測系統中的探測器將氣信號轉換成電壓信號或電流信號傳送到聲光報警模塊，當采集模塊得到的氣體濃度高于預設氣體濃度閾值時，聲光報警模塊同時發出聲、光二種警報信號，值班人員及時采取安全措施，避免燃爆事故發生。

特別的，本申請提供的多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測系統還包括與信號采集系統連接的上位機系統，上位機系統對信號采集系統發出指令，信號采集系統接收該指令并將該指令發送給控制系統，通過控制系統中的控制模塊以對多通道氣體取樣系統(包括電磁閥)、氣體處理系統、氣體檢測系統的啟閉進行控制，進而實現人對設備的遠程操作。其中，上位機系統發送數值信號指令至信號采集系統，信號采集系統將采集到的數值信號指令轉換為電信號并將電信號發送至控制模塊。

綜上所述，本發明提供了一種多通道實時監測且能快速定位泄漏的氣體監測方法，包括：步驟1、通過多通道氣體取樣系統采集待測區域內的氣體，多通道氣體取樣系統包括多個并行設置的集氣管路，每個集氣管路均設有一個電磁閥；步驟2、通過氣體處理系統對采集到的待測氣體進行預處理；步驟3、通過氣體檢測系統對預處理后的待測氣體進行氣體濃度檢測，并通過信號采集系統將檢測得到的當前的氣體濃度值傳輸至控制系統；步驟4、通過控制系統判斷接收到的當前的氣體濃度值是否超過預設氣體濃度閾值，若超過，則執行步驟5；若未超過，則返回步驟1；步驟5、根據當前的氣體濃度值，基于二分法通過控制系統控制多個電磁閥的啟閉并在多個集氣管路中進行查找發生泄漏的集氣管路，直至獲取符合條件的集氣管路。本申請提供的氣體監測方法只需通過一個氣體檢測系統就能對多個集氣管路的泄漏情況進行實時監測，并通過控制系統基于二分法快速查找法控制電磁閥的啟閉，以對發生泄漏的集氣管路進行快速定位，查找時間短，自動化程度高，運行成本低；同時通過氣體處理系統對待測氣體進行預處理后再進行檢測，提高了氣體檢測的準確率。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。