天然氣泄漏檢測(cè)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種天然氣泄漏檢測(cè)裝置，包括：結(jié)構(gòu)安裝機(jī)架、激光發(fā)射機(jī)、與所述激光發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)匹配設(shè)置的激光接收機(jī)以及設(shè)置在安全控制中心室的檢測(cè)主機(jī)，所述激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)均通過結(jié)構(gòu)安裝機(jī)架安裝在天然氣檢測(cè)區(qū)頂面的邊緣上；所述激光發(fā)射機(jī)還包括位于激光發(fā)射光路上的第一準(zhǔn)直器，所述激光接收機(jī)還包括位于激光接收光路上的第二準(zhǔn)直器；所述檢測(cè)主機(jī)包括激光激發(fā)模塊、光信號(hào)輸出接口、光信號(hào)輸入接口以及光譜分析模塊，所述激光發(fā)射機(jī)通過光纜連接檢測(cè)主機(jī)的光信號(hào)輸出接口，激光接收機(jī)通過光纜連接檢測(cè)主機(jī)的光信號(hào)輸入接口。
【專利說明】天然氣泄漏檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種天然氣泄漏檢測(cè)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LNG是液化天然氣(liquefied natural gas)的英語縮寫，主要成分是液化甲燒，其體積與氣體甲烷的體積比約是1:600，但重量?jī)H為同體積水的45%左右，因此被廣泛應(yīng)用于城市管網(wǎng)、碼頭長(zhǎng)運(yùn)輸(將LNG存儲(chǔ)在超大型LNG儲(chǔ)氣罐中，通過海運(yùn)進(jìn)行運(yùn)輸)等，同時(shí)很多石油化工廠有專門生產(chǎn)LNG的生產(chǎn)間。由于天然氣易燃易爆的特點(diǎn)，快速有效地檢測(cè)天然氣是否存在泄漏對(duì)于天然氣的開發(fā)及生產(chǎn)有著重要的意義，雖然現(xiàn)有技術(shù)中存在著很多天然氣檢測(cè)裝置，而且也被廣泛應(yīng)用于石油和煤礦環(huán)境中，但這些檢測(cè)裝置無法滿足LNG各種應(yīng)用的檢測(cè)，下面以LNG儲(chǔ)罐為例進(jìn)行說明。
[0003]LNG儲(chǔ)罐是液化天然氣接收站的重要設(shè)施。目前全容式LNG儲(chǔ)罐全部采用熱電偶、可燃?xì)怏w探測(cè)儀、火焰離子探測(cè)器等監(jiān)測(cè)儲(chǔ)罐的LNG泄漏情況。其【具體實(shí)施方式】為:在全容式LNG儲(chǔ)罐的罐壁和罐底安裝多個(gè)熱電偶，根據(jù)熱電偶所測(cè)溫度來判斷是否有泄漏發(fā)生；同時(shí)，在LNG儲(chǔ)罐罐頂及外壁安裝有可燃?xì)怏w探測(cè)儀和火焰離子探測(cè)器，用于監(jiān)測(cè)LNG泄漏之后氣化生成的天然氣以及天然氣燃燒所產(chǎn)生的火焰離子。目前的這種方法存在溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)過少、檢測(cè)精度較低、無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)少量LNG泄漏的問題，且很難確定泄漏點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，最重要的，由于熱電偶等監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)時(shí)均為帶電監(jiān)測(cè)，在天然氣泄漏時(shí)有燃燒、爆炸的可能性，存在安全隱患。倘若因此發(fā)生燃燒或爆炸，那將是極其重大的安全事故，對(duì)社會(huì)安定以及人類進(jìn)步也會(huì)造成巨大的影響。另外，上述方式無法在LNG泄漏的最初階段進(jìn)行報(bào)警，極易造成嚴(yán)重的次生災(zāi)害。因此用熱電偶、可燃?xì)怏w探測(cè)儀和火焰離子探測(cè)器監(jiān)測(cè)LNG儲(chǔ)罐泄漏的技術(shù)安全保障性較差，無法有效降低LNG儲(chǔ)罐泄漏帶來的環(huán)境污染和安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]諸如上述的LNG或天然氣其他大型應(yīng)用場(chǎng)所，均出現(xiàn)上述安全類問題。因此，現(xiàn)有感知傳感器帶電，且均為帶電點(diǎn)監(jiān)測(cè)，有爆炸可能性。如何避免在天然氣檢測(cè)時(shí)無源(即不帶電)，能夠安全、高效直接判斷大型應(yīng)用場(chǎng)所中天然氣的泄漏范圍，已經(jīng)成為亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明的目的是，提供一種天然氣泄漏檢測(cè)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)無源探測(cè)，不會(huì)產(chǎn)生由于電信號(hào)導(dǎo)致的爆炸等危險(xiǎn)，最大限度的減少了安全隱患節(jié)點(diǎn)，同時(shí)能夠快速實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣泄漏范圍的判斷。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種天然氣泄漏檢測(cè)裝置，包括:結(jié)構(gòu)安裝機(jī)架、激光發(fā)射機(jī)、與所述激光發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)匹配設(shè)置的激光接收機(jī)以及設(shè)置在安全控制中心室的檢測(cè)主機(jī)，所述激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)均通過結(jié)構(gòu)安裝機(jī)架安裝在天然氣檢測(cè)區(qū)頂面的邊緣上；所述激光發(fā)射機(jī)還包括位于激光發(fā)射光路上的第一準(zhǔn)直器，所述激光接收機(jī)還包括位于激光接收光路上的第二準(zhǔn)直器；所述檢測(cè)主機(jī)包括激光激發(fā)模塊、光信號(hào)輸出接口、光信號(hào)輸入接口以及光譜分析模塊，所述激光發(fā)射機(jī)通過光纜連接檢測(cè)主機(jī)的光信號(hào)輸出接口，激光接收機(jī)通過光纜連接檢測(cè)主機(jī)的光信號(hào)輸入接口 ；
[0009]所述檢測(cè)主機(jī)觸發(fā)激光激發(fā)模塊發(fā)射激光信號(hào)，所述激光激發(fā)模塊發(fā)射的激光通過光信號(hào)輸出接口后經(jīng)過光纜被發(fā)射到第一準(zhǔn)直器，經(jīng)過第一準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后形成平行激光光束；
[0010]所述激光發(fā)射機(jī)將所述平行激光光束向外發(fā)射，所述激光發(fā)射機(jī)發(fā)射的平行激光光束穿過天然氣檢測(cè)區(qū)后被發(fā)射至對(duì)應(yīng)的激光接收機(jī)；
[0011]所述激光接收機(jī)接收對(duì)應(yīng)的激光發(fā)射機(jī)發(fā)射的平行激光光束,所述激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)之間的激光監(jiān)測(cè)光路形成監(jiān)測(cè)天然氣檢測(cè)區(qū)的“線監(jiān)測(cè)”，所述激光接收機(jī)接收的平行激光光束經(jīng)第二準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后通過光纜反射至光信號(hào)輸入接口，并被傳輸至光譜分析模塊；
[0012]所述光譜分析模塊分析接收到的光信號(hào)的光譜變化，判定所述天然氣檢測(cè)區(qū)是否有天然氣泄漏，并在判定有天然氣泄漏的情況下根據(jù)相應(yīng)激光發(fā)射機(jī)和激光接收機(jī)確定天然氣泄漏的坐標(biāo)范。
[0013]具體的，所述激光發(fā)射機(jī)包括多個(gè)平行設(shè)置的第一發(fā)射機(jī)，所述激光接收機(jī)包括多個(gè)平行設(shè)置的第一接收機(jī)，所述激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)之間的激光監(jiān)測(cè)光路形成監(jiān)測(cè)天然氣檢測(cè)區(qū)的“面監(jiān)測(cè)”。
[0014]具體的，所述激光發(fā)射機(jī)還包括多個(gè)平行設(shè)置的第二發(fā)射機(jī)，所述激光接收機(jī)還包括多個(gè)平行設(shè)置的第二接收機(jī)，所述第一激光發(fā)射機(jī)、第一激光接收機(jī)之間的第一激光監(jiān)測(cè)光路與第二激光發(fā)射機(jī)、第二激光接收機(jī)之間的第二激光監(jiān)測(cè)光路具有夾角。
[0015]優(yōu)選的，所述夾角為90°。
[0016]在其他實(shí)施方式中，在所述天然檢測(cè)區(qū)頂面邊緣的垂直側(cè)面上，設(shè)置有多組所述激光發(fā)射機(jī)和激光接收機(jī)，所述激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)之間的激光監(jiān)測(cè)光路形成監(jiān)測(cè)天然氣檢測(cè)區(qū)的“空間監(jiān)測(cè)”。
[0017]具體的，所述天然氣泄漏檢測(cè)裝置還包括移動(dòng)瓦斯檢測(cè)儀，用于在檢測(cè)主機(jī)判定天然氣檢測(cè)區(qū)具有天然氣泄漏的情況下，對(duì)天然氣泄漏的坐標(biāo)范圍進(jìn)行天然氣濃度檢測(cè)，從而確定天然氣泄漏點(diǎn)。
[0018]具體的，所述激光發(fā)射機(jī)發(fā)射的激光波長(zhǎng)為1.650 u m、能量> 10mw、線寬2MHz。
[0019]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的另一種技術(shù)方案是:提供一種天然氣泄漏檢測(cè)方法，包括:
[0020]激發(fā)激光信號(hào)，將所述激光信號(hào)準(zhǔn)直，形成平行激光光束；
[0021]發(fā)射所述平行激光光束，其中，所述平行激光光束的光路經(jīng)過天然氣檢測(cè)區(qū)；
[0022]接收經(jīng)過天然氣檢測(cè)區(qū)的平行激光光束，將接收的平行激光光束準(zhǔn)直，得到目標(biāo)激光信號(hào)；
[0023]分析所述目標(biāo)激光信號(hào)的光譜，根據(jù)目標(biāo)激光信號(hào)的光譜變化判定天然氣檢測(cè)區(qū)是否有天然氣泄漏，并在判定有天然氣泄漏的情況下根據(jù)相應(yīng)激光發(fā)射點(diǎn)和激光接收點(diǎn)確定天然氣泄漏的坐標(biāo)范圍。
[0024]具體的，激發(fā)多道水平平行的激光信號(hào)。
[0025]具體的，激發(fā)多道垂直平行的激光信號(hào)。
[0026](三)有益效果
[0027]區(qū)別于【背景技術(shù)】，本發(fā)明提供一種天然氣泄漏檢測(cè)裝置，設(shè)置了激光發(fā)射機(jī)和激光接收機(jī)，由于激發(fā)激光信號(hào)的檢測(cè)主機(jī)通過光纜設(shè)置在安全區(qū)內(nèi)，且激光光柱是無源探測(cè)體，甚至進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域(即天然氣檢測(cè)區(qū))的激光發(fā)射機(jī)和激光接收機(jī)均不帶電，可以做到完全無源設(shè)備，測(cè)試距離也均在百米左右，完全符合LNG應(yīng)用中檢測(cè)的需求，本發(fā)明主要通過激光發(fā)射機(jī)發(fā)射的激光信號(hào)能被泄漏的天然氣遮擋隔斷，導(dǎo)致激光接收機(jī)接收衰減激光信號(hào)或是接收不到激光信號(hào)的原理，通過“線” “面” “空”三個(gè)方向確定天然氣泄漏的范圍，快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)天然氣泄漏的無源探測(cè)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式中天然氣泄漏檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明天然氣檢測(cè)區(qū)邊緣的垂直側(cè)面的空間示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明另一實(shí)施方式中天然氣泄漏檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4是本發(fā)明一實(shí)施方式中天然氣泄漏檢測(cè)方法的流程示意圖。
[0032]標(biāo)號(hào)說明:
[0033]1.天然氣檢測(cè)區(qū)，11.頂面，12.垂直側(cè)面，，
[0034]2.激光發(fā)射機(jī)(第一激光發(fā)射機(jī))，3.激光接收機(jī)(第一激光接收機(jī))，
[0035]4.第二激光發(fā)射機(jī)，5.第二激光接收機(jī)，
[0036]6.光纜，7.檢測(cè)主機(jī)，
[0037]8.儲(chǔ)氣罐，9.手持式瓦斯檢測(cè)儀，
[0038]10.結(jié)構(gòu)安裝機(jī)架，
[0039]111.第一準(zhǔn)直器，112.第二準(zhǔn)直器。
【具體實(shí)施方式】
[0040]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。請(qǐng)參閱圖1及圖2，本實(shí)施方式提供了一種天然氣泄漏檢測(cè)裝置，包括激光發(fā)射機(jī)2、激光接收機(jī)3、結(jié)構(gòu)安裝機(jī)架10以及設(shè)置在安全控制中心室的檢測(cè)主機(jī)7，所述激光發(fā)射機(jī)2與激光接收機(jī)3 —一對(duì)應(yīng)匹配設(shè)置，且激光發(fā)射機(jī)2、激光接收機(jī)3均通過結(jié)構(gòu)安裝機(jī)架10安裝在天然氣檢測(cè)區(qū)I頂面的邊緣。由于天然氣的密度小于空氣密度，當(dāng)天然氣檢測(cè)區(qū)I中發(fā)生天然氣泄漏時(shí)，天然氣會(huì)上升，故將激光發(fā)射機(jī)2與激光接收機(jī)3設(shè)置天然氣檢測(cè)區(qū)I頂面的邊緣11上。所述檢測(cè)主機(jī)7包括激光激發(fā)模塊、光信號(hào)輸出接口、光信號(hào)輸入接口以及光譜分析模塊，所述激光發(fā)射機(jī)通過光纜連接檢測(cè)主機(jī)的光信號(hào)輸出接口，激光接收機(jī)通過光纜連接檢測(cè)主機(jī)的光信號(hào)輸入接口。具體的，在本實(shí)施方式的某些實(shí)施例中，天然氣檢測(cè)區(qū)I為大型LNG儲(chǔ)氣罐8組成的空間，激光發(fā)射機(jī)2和激光接收機(jī)3設(shè)置在儲(chǔ)氣罐8的頂端。在本實(shí)施方式中，所述激光發(fā)射機(jī)還包括位于激光發(fā)射光路上的第一準(zhǔn)直器111，所述激光接收機(jī)還包括位于激光接收光路上的第二準(zhǔn)直器112。具體的，激光發(fā)射機(jī)2發(fā)射的激光波長(zhǎng)為1.65011111，能量> lOmw、線寬2MHz，功耗小，成本低。
[0041]具體的，激光發(fā)射機(jī)2包括多個(gè)平行設(shè)置的第一發(fā)射機(jī)2和多個(gè)平行設(shè)置的第二發(fā)射機(jī)4，所述激光接收機(jī)3包括多個(gè)平行設(shè)置的第一接收機(jī)3和多個(gè)平行設(shè)置的第二接收機(jī)5。所述第一激光發(fā)射機(jī)2、第一激光接收機(jī)3之間的第一激光監(jiān)測(cè)光路與第二激光發(fā)射機(jī)4、第二激光接收機(jī)5之間的第二激光監(jiān)測(cè)光路具有夾角，優(yōu)選的我們選夾角為直角(所述夾角范圍為60° -120°，實(shí)驗(yàn)證明，此夾角范圍確定的天然氣泄漏范圍較其他夾角范圍更為準(zhǔn)確，90°確定的范圍最為準(zhǔn)確)。本實(shí)施方式的工作原理如下。
[0042]所述檢測(cè)主機(jī)7觸發(fā)激光激發(fā)模塊發(fā)射激光信號(hào)，所述激光激發(fā)模塊發(fā)射的激光通過光信號(hào)輸出接口后經(jīng)過光纜6被發(fā)射到第一準(zhǔn)直器111，經(jīng)過第一準(zhǔn)直器111準(zhǔn)直后形成平行激光光束。
[0043]所述激光發(fā)射機(jī)2將所述平行激光光束向外發(fā)射，所述激光發(fā)射機(jī)發(fā)射的平行激光光束穿過天然氣檢測(cè)區(qū)I后被發(fā)射至對(duì)應(yīng)的激光接收機(jī)3。所述激光接收機(jī)3接收對(duì)應(yīng)的激光發(fā)射機(jī)2發(fā)射的平行激光光束，所述激光接收機(jī)3接收的平行激光光束經(jīng)第二準(zhǔn)直器112準(zhǔn)直后通過光纜反射至光信號(hào)輸入接口，并被傳輸至光譜分析模塊。
[0044]所述光譜分析模塊分析接收到的光信號(hào)的光譜變化，判定所述天然氣檢測(cè)區(qū)是否有天然氣泄漏，并在判定有天然氣泄漏的情況下根據(jù)相應(yīng)激光發(fā)射機(jī)2和激光接收機(jī)3確定天然氣泄漏的坐標(biāo)范圍。
[0045]在上述監(jiān)測(cè)過程中，激光發(fā)射機(jī)2和激光接收機(jī)3之間就形成了一個(gè)完整的激光監(jiān)測(cè)光路，形成了主動(dòng)式的“線監(jiān)測(cè)”。由于第一激光發(fā)射機(jī)2與第一激光接收機(jī)3之間的第一激光監(jiān)測(cè)光路、第二激光發(fā)射機(jī)4與第二激光接收機(jī)5之間的第二激光監(jiān)測(cè)光路均為多條且平行，形成了覆蓋天然氣檢測(cè)區(qū)I頂面的“面監(jiān)測(cè)”;而且第一激光監(jiān)測(cè)光路和第二激光監(jiān)測(cè)光路之間具有90°的夾角，形成能類似“經(jīng)緯”線的x_y坐標(biāo)。當(dāng)出現(xiàn)天然氣泄漏時(shí)，激光發(fā)射機(jī)發(fā)射的激光信號(hào)被泄漏的天然氣遮擋隔斷，從而導(dǎo)致相應(yīng)激光接收機(jī)接收衰減激光信號(hào)(光譜變?nèi)?或是接收不到激光信號(hào)(無光譜)，檢測(cè)主機(jī)7的光譜分析模塊通過分析接收的激光信號(hào)的光譜變化，判定有天然氣泄漏，然后光譜分析模塊通過查詢分別與第一激光接收機(jī)3、第二激光接收機(jī)5匹配對(duì)射的第一激光發(fā)射機(jī)2和第二激光發(fā)射機(jī)4，查找到相應(yīng)的“經(jīng)緯”交叉部位，也就是相應(yīng)的坐標(biāo)范圍，從而確定天然氣泄漏的范圍。與此同時(shí)，檢測(cè)主機(jī)7還會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知相關(guān)工作人員做好防爆工作。
[0046]在本實(shí)施方式中，激光光柱是無源探測(cè)體，甚至進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域(即天然氣檢測(cè)區(qū))的激光發(fā)射機(jī)和激光接收機(jī)均不帶電，可以做到完全無源設(shè)備，測(cè)試距離在百米左右，完全符合LNG儲(chǔ)罐的需求，能夠解決【背景技術(shù)】中提到的問題。
[0047]更為優(yōu)選的，請(qǐng)參閱圖2，為了能進(jìn)一步在空間上確定天然氣泄漏的范圍，我們還可以在天然氣檢測(cè)區(qū)I邊緣11的垂直側(cè)面12安裝激光發(fā)射機(jī)以及與之匹配的激光接收機(jī)，這樣就形成“空間監(jiān)測(cè)”。應(yīng)當(dāng)理解的是，激光發(fā)射機(jī)和激光接收機(jī)在水平面或垂直面上的密度越大，“線監(jiān)測(cè)” “面監(jiān)測(cè)”及“空間監(jiān)測(cè)”的力度就越大，其限定的天然氣泄漏的范圍就越準(zhǔn)確。不難看出，本實(shí)施方式通過激光發(fā)射機(jī)發(fā)射的激光信號(hào)被泄漏的天然氣遮擋隔斷，從而導(dǎo)致相應(yīng)激光接收機(jī)接收衰減激光信號(hào)(光譜變?nèi)?或是接收不到激光信號(hào)(無光譜)的原理，通過“線監(jiān)測(cè)”、“面監(jiān)測(cè)”甚至是“空間監(jiān)測(cè)”確定天然氣泄漏的范圍，快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)天然氣泄漏的無源探測(cè)。而且由于整個(gè)檢測(cè)過程應(yīng)用的是激光信號(hào)而不是電信號(hào)，激光光柱是無源探測(cè)體，甚至進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域(即天然氣檢測(cè)區(qū))的激光發(fā)射機(jī)和激光接收機(jī)均不帶電，可以做到完全無源設(shè)備，測(cè)試距離在百米左右，完全符合LNG儲(chǔ)罐的需求。值得說明的是，本實(shí)施方式中激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)不依賴現(xiàn)場(chǎng)供電條件，特別適合于現(xiàn)場(chǎng)“三無”(無電、無線通信、無人值守)條件下的監(jiān)測(cè)預(yù)警活動(dòng)(如:天然氣管道、天然氣儲(chǔ)蓄罐等)。為能更好地理解本裝置的工作過程，下面舉例說明。再請(qǐng)參閱圖1，圖1有超大型LNG儲(chǔ)氣罐8，儲(chǔ)氣罐8頂端的上部為天然氣檢測(cè)區(qū)I。激光發(fā)射機(jī)2包括多個(gè)第一激光發(fā)射機(jī)2和多個(gè)第二激光發(fā)射機(jī)4，所述激光接收機(jī)3包括與第一激光發(fā)射機(jī)2對(duì)應(yīng)匹配設(shè)置的多個(gè)第一激光接收機(jī)3和與第二激光發(fā)射機(jī)4對(duì)應(yīng)匹配設(shè)置的多個(gè)第二激光接收機(jī)5。第一激光發(fā)射機(jī)2和第二激光發(fā)射機(jī)4均包括第一準(zhǔn)直器111，第一激光接收機(jī)3和第二激光接收機(jī)5均包括第二準(zhǔn)直器112。
[0048]在本實(shí)施例中，所述第一激光發(fā)射機(jī)2、第一激光接收機(jī)3之間的第一激光監(jiān)測(cè)光路與第二激光發(fā)射機(jī)4、第二激光接收機(jī)5之間的第二激光監(jiān)測(cè)光路具有夾角。當(dāng)天然氣檢測(cè)區(qū)I出現(xiàn)天然氣泄漏時(shí)，具有夾角的第一激光監(jiān)測(cè)光路、第二激光監(jiān)測(cè)光路可限定天然氣泄漏的范圍。優(yōu)選的，所述夾角范圍為60° -120°，實(shí)驗(yàn)證明，此夾角范圍確定的天然氣泄漏范圍較其他夾角范圍更為準(zhǔn)確，90°確定的范圍最為準(zhǔn)確。在本實(shí)施例中，所述夾角采用的角度為最優(yōu)角度90°。
[0049]裝置工作后，第一激光發(fā)射機(jī)2和第二激光發(fā)射機(jī)4分別向第一激光接收機(jī)3、第二激光接收機(jī)5發(fā)射出多道平行的不可見激光光束。第一激光接收機(jī)3、第二激光接收機(jī)5在接收到激光信號(hào)后就與第一激光發(fā)射機(jī)2和第二激光發(fā)射機(jī)4形成了一個(gè)完整的光通路，即覆蓋天然氣檢測(cè)區(qū)I的“面監(jiān)測(cè)”。天然氣泄漏后，第一激光發(fā)射機(jī)2和第二激光發(fā)射機(jī)4發(fā)出的激光信號(hào)被泄漏的天然氣遮擋或隔斷，第一激光接收機(jī)3、第二激光接收機(jī)5接收到激光信號(hào)衰減或接收不到激光信號(hào)，第一激光接收機(jī)3、第二激光接收機(jī)5將會(huì)發(fā)送報(bào)警信號(hào)至檢測(cè)主機(jī)7。此時(shí)第一激光發(fā)射機(jī)2和第一激光接收機(jī)3、第二激光發(fā)射機(jī)4和第二激光接收機(jī)5，它們收發(fā)激光的結(jié)果就會(huì)在天然氣檢測(cè)區(qū)I內(nèi)形成了一個(gè)激光圍欄，檢測(cè)主機(jī)7通過查詢分別與第一激光接收機(jī)3、第二激光接收機(jī)5匹配對(duì)射的第一激光發(fā)射機(jī)2和第二激光發(fā)射機(jī)4，找到相應(yīng)的“經(jīng)緯”交叉部，確定相應(yīng)坐標(biāo)范圍，從而確定天然氣泄漏的范圍。應(yīng)當(dāng)理解的是，激光發(fā)射機(jī)和激光接收機(jī)在水平面或垂直面上的密度越大，其限定的天然氣泄漏的范圍越準(zhǔn)確。
[0050]請(qǐng)參閱圖3，為了能進(jìn)一步精確確定天然氣的泄漏點(diǎn)，本實(shí)施方式中所述裝置還包括移動(dòng)無源激光檢測(cè)儀9，用于在檢測(cè)主機(jī)7判定有天然氣檢測(cè)區(qū)I有天然氣泄漏的情況下，對(duì)上述限定的天然氣泄漏的范圍進(jìn)行天然氣濃度檢測(cè)。在本實(shí)施方式中，移動(dòng)無源激光檢測(cè)儀9同樣為無源的激光探測(cè)體。
[0051]請(qǐng)參閱圖4，本實(shí)施方式提供一種基于天然氣泄漏檢測(cè)裝置的天然氣泄漏檢測(cè)方法，該方法起始于步驟S401，檢測(cè)主機(jī)7觸發(fā)激光激發(fā)模塊激發(fā)激光信號(hào)，激光信號(hào)經(jīng)過光信號(hào)輸出接口、光纜后到達(dá)第一準(zhǔn)直器，第一準(zhǔn)直器將所述激光信號(hào)準(zhǔn)直，形成平行激光光束。在這里，步驟S401可激發(fā)多道水平平行的激光信號(hào)或激發(fā)多道垂直平行的激光信號(hào)，水平平行的激光信號(hào)為多道平行的第一水平激光信號(hào)以及和第一水平激光信號(hào)垂直的第二水平激光信號(hào)(多道)。在本實(shí)施方式中，步驟S401激發(fā)多道水平和垂直平行的激光信號(hào)。[0052]步驟S402，激光發(fā)射機(jī)發(fā)射所述平行激光光束，其中，所述平行激光光束的光路經(jīng)過天然氣檢測(cè)區(qū)。
[0053]步驟S403，激光接收機(jī)接收經(jīng)過天然氣檢測(cè)區(qū)的平行激光光束，此時(shí)，激光發(fā)射機(jī)與激光接收機(jī)之間形成完整的激光監(jiān)測(cè)光路，即形成一條“線監(jiān)測(cè)”。激光接收機(jī)接收此平行激光光束后，第二準(zhǔn)直器將接收的平行激光光束準(zhǔn)直，得到目標(biāo)激光信號(hào)，并將此目標(biāo)激光信號(hào)通過光纜以及光信號(hào)輸入接口傳送至光譜分析模塊。當(dāng)步驟S401激發(fā)多道水平平行的激光信號(hào)時(shí)，多條水平平行的“線監(jiān)測(cè)”形成覆蓋天然氣檢測(cè)區(qū)的“面監(jiān)測(cè)”，又由于第一水平激光信號(hào)和第二水平激光信號(hào)垂直，即可形成具有坐標(biāo)功能的“經(jīng)緯面監(jiān)測(cè)”。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)步驟S401還激發(fā)多道垂直平行的激光信號(hào)時(shí)，即可在空間上形成具有坐標(biāo)功能的“空間監(jiān)測(cè)”。
[0054]步驟S404，分析所述目標(biāo)激光信號(hào)的光譜，根據(jù)目標(biāo)激光信號(hào)的光譜變化判斷此“線監(jiān)測(cè)”是否有被天然氣遮擋或阻斷，從而判定天然氣檢測(cè)區(qū)是否有天然氣泄漏，并在判定有天然氣泄漏的情況下根據(jù)相應(yīng)激光發(fā)射點(diǎn)和激光接收點(diǎn)確定天然氣泄漏的“線”、“面”以及“空間”方向上的坐標(biāo)范圍，從而限定相應(yīng)的天然氣泄漏的范圍。與此同時(shí)，檢測(cè)主機(jī)7還會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知相關(guān)工作人員做好防爆工作。
[0055]在本實(shí)施方式中，激光光柱是無源探測(cè)體，甚至進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域(即天然氣檢測(cè)區(qū))的激光發(fā)射機(jī)和激光接收機(jī)均不帶電，可以做到完全無源設(shè)備，測(cè)試距離在百米左右，完全符合LNG儲(chǔ)罐的需求，能夠解決【背景技術(shù)】中提到的問題。本領(lǐng)技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，其他類似的大型場(chǎng)所的天然氣檢測(cè)均可應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，還可以廣泛的應(yīng)用在廠礦企業(yè)、大型油田油庫等需要重點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)控、防范等所有室內(nèi)外環(huán)境。當(dāng)然對(duì)于其他需要監(jiān)測(cè)的氣體如CO，SO2等，也可根據(jù)本發(fā)明的思想進(jìn)行變換，屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0056]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種天然氣泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于，包括:結(jié)構(gòu)安裝機(jī)架、激光發(fā)射機(jī)、與所述激光發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)匹配設(shè)置的激光接收機(jī)以及設(shè)置在安全控制中心室的檢測(cè)主機(jī)，所述激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)均通過結(jié)構(gòu)安裝機(jī)架安裝在天然氣檢測(cè)區(qū)頂面的邊緣上；所述激光發(fā)射機(jī)還包括位于激光發(fā)射光路上的第一準(zhǔn)直器，所述激光接收機(jī)還包括位于激光接收光路上的第二準(zhǔn)直器；所述檢測(cè)主機(jī)包括激光激發(fā)模塊、光信號(hào)輸出接口、光信號(hào)輸入接口以及光譜分析模塊，所述激光發(fā)射機(jī)通過光纜連接檢測(cè)主機(jī)的光信號(hào)輸出接口，激光接收機(jī)通過光纜連接檢測(cè)主機(jī)的光信號(hào)輸入接口； 所述檢測(cè)主機(jī)觸發(fā)激光激發(fā)模塊發(fā)射激光信號(hào)，所述激光激發(fā)模塊發(fā)射的激光通過光信號(hào)輸出接口后經(jīng)過光纜被發(fā)射到第一準(zhǔn)直器，經(jīng)過第一準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后形成平行激光光束； 所述激光發(fā)射機(jī)將所述平行激光光束向外發(fā)射，所述激光發(fā)射機(jī)發(fā)射的平行激光光束穿過天然氣檢測(cè)區(qū)后被發(fā)射至對(duì)應(yīng)的激光接收機(jī)； 所述激光接收機(jī)接收對(duì)應(yīng)的激光發(fā)射機(jī)發(fā)射的平行激光光束，所述激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)之間的激光監(jiān)測(cè)光路形成監(jiān)測(cè)天然氣檢測(cè)區(qū)的“線監(jiān)測(cè)”，所述激光接收機(jī)接收的平行激光光束經(jīng)第二準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后通過光纜反射至光信號(hào)輸入接口，并被傳輸至光譜分析模塊； 所述光譜分析模塊分析接收到的光信號(hào)的光譜變化，判定所述天然氣檢測(cè)區(qū)是否有天然氣泄漏，并在判定有天然氣泄漏的情況下根據(jù)相應(yīng)激光發(fā)射機(jī)和激光接收機(jī)確定天然氣泄漏的坐標(biāo)范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于，所述激光發(fā)射機(jī)包括多個(gè)平行設(shè)置的第一發(fā)射機(jī)，所述激光接收機(jī)包括多個(gè)平行設(shè)置的第一接收機(jī)，所述激光發(fā)射機(jī)、激光接收機(jī)之間的激光監(jiān)測(cè)光路形成監(jiān)測(cè)天然氣檢測(cè)區(qū)的“面監(jiān)測(cè)”。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于，所述激光發(fā)射機(jī)還包括多個(gè)平行設(shè)置的第二發(fā)射機(jī)，所述激光接收機(jī)還包括多個(gè)平行設(shè)置的第二接收機(jī)，所述第一激光發(fā)射機(jī)、第一激光接收機(jī)之間的第一激光監(jiān)測(cè)光路與第二激光發(fā)射機(jī)、第二激光接收機(jī)之間的第二激光監(jiān)測(cè)光路具有夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天然氣泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于，所述夾角為90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于，在所述天然檢測(cè)區(qū)頂面邊緣的垂直側(cè)面上，設(shè)置有多組所述激光發(fā)射機(jī)和激光接收機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的天然氣泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括移動(dòng)無源激光檢測(cè)儀，用于在判定天然氣檢測(cè)區(qū)具有天然氣泄漏的情況下，對(duì)天然氣泄漏的坐標(biāo)范圍進(jìn)行天然氣濃度檢測(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于，所述激光發(fā)射機(jī)發(fā)射的激光波長(zhǎng)為1.65011111、能量> 10mw、線寬2MHz。
8.一種天然氣泄漏檢測(cè)方法，其特征在于，包括: 激發(fā)激光信號(hào)，將所述激光信號(hào)準(zhǔn)直，形成平行激光光束； 發(fā)射所述平行激光光束，其中，所述平行激光光束的光路經(jīng)過天然氣檢測(cè)區(qū)； 接收經(jīng)過天然氣檢測(cè)區(qū)的平行激光光束，將接收的平行激光光束準(zhǔn)直，得到目標(biāo)激光信號(hào)；分析所述目標(biāo)激光信號(hào)的光譜，根據(jù)目標(biāo)激光信號(hào)的光譜變化判定天然氣檢測(cè)區(qū)是否有天然氣泄漏，并在判定有天然氣泄漏的情況下根據(jù)相應(yīng)激光發(fā)射點(diǎn)和激光接收點(diǎn)確定天然氣泄漏的坐標(biāo)范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天然氣泄漏檢測(cè)方法，其特征在于，激發(fā)多道水平平行的激光信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的天然氣泄漏檢測(cè)方法，其特征在于，激發(fā)多道垂直平行的激光信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01M3/04GK103575476SQ201310583176
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】張揚(yáng), 李鳳捷, 婁瑞, 胡馨月, 胡朝俊 申請(qǐng)人:北京航星網(wǎng)訊技術(shù)股份有限公司