用于氣體羽狀流檢測的差分紅外線成像儀的制作方法
【專利摘要】設(shè)備、系統(tǒng)和方法自主檢測化學(xué)羽狀流。系統(tǒng)包括用于分離電磁輻射光束和將分離的光束輸送至至少兩個檢測器的設(shè)備，其可操作地連接至第一帶通濾光器和第二帶通濾光器，所述第二帶通濾光器通過的電磁輻射的波長在量級上相似但偏離于第一帶通濾光器通過的波長。系統(tǒng)還包括分析系統(tǒng)，其被配置成分析來自至少兩個檢測器的圖像；處理器；和非臨時性計算機可讀介質(zhì)，其包括代碼，所述代碼被配置成引導(dǎo)處理器執(zhí)行功能。示例性功能包括比較來自至少兩個檢測器的對象的多個確定性特征、多個概率性特征或兩者，和確定比較圖像之間的差異是否代表化學(xué)羽狀流。
【專利說明】用于氣體羽狀流檢測的差分紅外線成像儀
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請要求美國臨時申請?zhí)?1/467,816——2011年3月25日提交，發(fā)明名稱為 Apparatus and Systems for Identifying Hydrocarbon Gas Emissions and MethodsRelated Thereto (鑒別烴氣體排放物的設(shè)備和系統(tǒng)以及與其相關(guān)的方法）——和美國臨
時申請?zhí)?1/509，909-2011年7月20日提交，發(fā)明名稱為Autonomous Detection for
Chemical Plumes (化學(xué)羽狀流的自主檢測)，二者均通過引用以其整體并入本文；和美國臨時專利申請?zhí)?1/540，391——2011年9月28日提交，發(fā)明名稱為Differential Infrared
Imager for Gas Plume Detection (用于氣體羽狀流檢測的差分紅外線成像儀）-的優(yōu)
先權(quán)，其每ー篇均通過引用以其整體并入本文。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明技術(shù)涉及鑒別化學(xué)排放物的設(shè)備和系統(tǒng)。更具體而言，本公開內(nèi)容涉及自控設(shè)備和系統(tǒng)，其掃描和鑒別設(shè)施中的化學(xué)排放物。
[0004]發(fā)明背景
[0005]本部分意圖介紹本領(lǐng)域的各個方面，其可與本發(fā)明技術(shù)的示例性實施方式相關(guān)。相信該論述有助于提供架構(gòu)，以促進更好地理解本發(fā)明技術(shù)的具體方面。因此，應(yīng)該理解，本部分應(yīng)該從這個角度閱讀，而不一定作為對現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0006]烴的應(yīng)用是當(dāng)前文明的ー個基本方面。用于生產(chǎn)、加工、運輸和應(yīng)用烴的設(shè)施持續(xù)在世界各地被建立。這些エ廠的效率變得越來越重要，因為即使較小的烴損失也會増加成本或給監(jiān)管機構(gòu)造成問題。
[0007]烴可在出售前損失或被應(yīng)用，這是由于エ藝限制、導(dǎo)致燃燒的エ藝干擾、泄露、以及部分烴用于為エ藝供應(yīng)燃料。雖然這些問題中的大部分可通過設(shè)計被直接改善，但泄露可提供挑戰(zhàn)，因為它們可發(fā)生于任何數(shù)量的不同エ藝裝置類型上。例如，泄露可源于管子凸緣、閥、閥桿、取樣系統(tǒng)和任何數(shù)量的其它位置。隨著裝置的使用和老化，泄露變得越來越有可能。
[0008]エ廠狀況在它們形成時可增加泄露的可能性或加劇泄露。例如，用于產(chǎn)生液化天然氣（LNG)的エ廠利用高壓和低溫，其均可增加泄露的可能性。世界上LNG液化工廠的數(shù)目正在迅速地增長。隨著這些エ廠老化，產(chǎn)生烴泄露的可能性越來越大。
[0009]早期檢測和泄露補救可用于防止任意數(shù)目的問題，諸如成本増加和監(jiān)管問題。泄露可由操作員檢測，例如通過看到釋放、聞到烴或聽到由釋放導(dǎo)致的噪音。然而，大部分烴蒸氣是裸眼不可見的。而且，在エ廠中常常存在高水平的裝置擁塞，這會使泄漏點處于另一件裝置的后面。另外，烴可具有極少氣味，因而通過嗅覺可能檢測不到。通過聲音檢測小的泄露是不可能的，因為非常高水平的環(huán)境噪音使泄露不太可能被聽到。
[0010]泄露檢測系統(tǒng)已經(jīng)被安裝于許多烴設(shè)施中。這些系統(tǒng)可包括可燃?xì)怏w檢測器，其監(jiān)測具體位置處烴蒸氣的濃度或爆炸下限（LEL)，提供區(qū)域中某一點處烴水平的測量。然后，點測量系統(tǒng)的陣列可用于追蹤該區(qū)域中的蒸氣釋放。然而，點檢測系統(tǒng)可能檢測不到小的釋放一諸如來自小的泄露或新泄露、烴的釋放量等。
[0011]其它泄露檢測系統(tǒng)已被用于檢測穿過工廠環(huán)境的管線中的烴，例如，通過引導(dǎo)區(qū)域一個邊緣處的光源朝向區(qū)域另一邊緣處的光譜檢測器。雖然這樣的系統(tǒng)可用于監(jiān)測對監(jiān)管問題的依從性，但它們不一定鑒別沿著管線的釋放位置。而且，它們可能根本檢測不到小的釋放，理由與點檢測器一樣，例如烴可能太稀而不能檢測，或者可能被風(fēng)吹離檢測管線。
[0012]因此，根據(jù)泄露的位置和相對于常規(guī)氣體檢測器的氣體釋放方向，在一定的時間內(nèi)可能維持檢測不到泄露。這可使得蒸氣云產(chǎn)生，引起工廠環(huán)境中的問題。
[0013]已經(jīng)發(fā)展了系統(tǒng)，以利用可直接顯示烴羽狀流圖像的高光譜照相機通過成像區(qū)域檢測釋放。例如，Hackwell, J. A.等，“LWIR/MWIR Hyperspectral Sensor for Airborneand Ground-based Remote Sensing,，’Proceedings of the SPIE, Imaging SpectroscopyII，M. R. Descour, and J. M. Mooney, Eds.，Vol. 2819，pp. 102-107 (1996)，其公開了紅外線成像攝譜儀，其首次在1995年10月被用作空中傳感器。該儀器被命名為空間上增強的寬帶陣列攝譜儀系統(tǒng)（SEBASS)。SEBASS系統(tǒng)意圖探索高光譜紅外線傳感器在遠距離鑒別常常用于提供化學(xué)指紋的2至14微米光譜區(qū)中的固體、液體、氣體和化學(xué)蒸氣中的有用性。該儀器是現(xiàn)有非成像攝譜儀的延伸，所述現(xiàn)有非成像攝譜儀應(yīng)用兩個球面棱鏡在2. 0和5. 2微米之間（MWIR)和7. 8和13. 4微米之間（LWIR)發(fā)現(xiàn)的大氣透射窗中同時操作。SEBASS系統(tǒng)在1996年三月用于基于塔的收集（tower-based collection)。
[0014]SEBASS系統(tǒng)允許在環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)諸如羽狀流的成像和鑒別。然而，其不用于自主鑒別化學(xué)釋放。在沒有自主監(jiān)測系統(tǒng)的情況下，圖像必需由人進行手動檢查，使得快速鑒別存在問題。而且，系統(tǒng)本身的復(fù)雜性會使連續(xù)自主應(yīng)用存在問題。
[0015]在名稱為“TheThird Generation LDAR(LDAR3)Lower Fugitive Emissionsat a Lower Cost”（介紹于國家石化與煉油協(xié)會2006年環(huán)境會議（2006EnvironmentalConference of the National Petrochemical&Refiners Association),2006年9月 18-19日），Zeng等的介紹中，公開了用于泄露鑒別的自控系統(tǒng)，其應(yīng)用照相機鑒別工廠中特定區(qū)域中的泄露。任何泄露均可由處理紅外線（IR)視頻圖像的軟件自主識別。在圖像中，背景和噪音干擾被最小化，并且揮發(fā)性有機化合物（VOC)羽狀流有可能利用算法被分離?；诒容^許多排列的幀的瞬時快速傅立葉變換（FFT)計算，算法確定圖像是否包含化學(xué)羽狀流。由于在大氣中的閃爍特性，化學(xué)羽狀流可產(chǎn)生高頻率，在處理后的圖像中產(chǎn)生高密度像素。羽狀流指數(shù)（PI)基于處理后的VOC羽狀流圖像中像素的數(shù)目和密度而計算。如果PI大于實驗上確定的閾值，則可觸發(fā)操作（action)，諸如警報或視頻捕獲，用于確認(rèn)。
[0016]雖然LDAR3系統(tǒng)描述了應(yīng)用頻率域來排列視頻圖像和去除照相機抖動的方法，但其并未充分解決復(fù)雜的干擾，諸如移動裝置、人、車輛或蒸汽，其可導(dǎo)致錯誤檢測。因此，需要更精確的羽狀流鑒別技術(shù)。
[0017]發(fā)明概述
[0018]提供了自主檢測化學(xué)羽狀流的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。設(shè)備包括透鏡；光束分束器；第一檢測器；第二檢測器；第一帶通濾光器，其使由化學(xué)種類吸收或發(fā)射的電磁輻射波長通過和阻止該范圍之外的頻率；和第二帶通濾光器，其使在量級上相似但偏離于第一帶通濾光器通過的波長的電磁輻射波長通過和阻止該范圍之外的頻率。
[0019]系統(tǒng)包括設(shè)備；分析系統(tǒng)，其被配置成分析來自第一檢測器和第二檢測器的圖像；處理器；和非臨時性計算機可讀介質(zhì)，其包括代碼，所述代碼被配置成引導(dǎo)處理器執(zhí)行功能。示例性功能包括:(a)鑒別來自第一檢測器的圖像中對象的多個確定性特征和多個概率性特征；(b)鑒別來自第二檢測器的圖像中對象的多個確定性特征和多個概率性特征；(C)比較(i)來自第一檢測器的多個確定性特征或多個概率性特征或兩者與(ii)來自第二檢測器的多個確定性特征或多個概率性特征或兩者；和(d)確定比較圖像之間的差異是否代表化學(xué)羽狀流。
[0020]自主檢測化學(xué)羽狀流的方法包括如下步驟:(a)將電磁輻射光束分成至少兩束，所述至少兩束被引導(dǎo)至相應(yīng)的至少兩個檢測器，(b)至少在選擇以被化學(xué)種類吸收或發(fā)射的電磁輻射的波長處從第一檢測器獲得第一多個圖像；(c)在量級上相似但偏離于第一檢測器的波長的電磁輻射波長處從第二檢測器獲得第二多個圖像；(d)比較第一多個圖像與第二多個圖像，以鑒別確定性特征的差異、概率性特征的變化或兩者；和(e)至少部分基于所述差異識別化學(xué)羽狀流。
附圖簡介
[0021]通過參考以下詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明技術(shù)的優(yōu)勢被更好地理解:
[0022]圖1是常規(guī)紅外線照相機的示意圖。
[0023]圖2是用于差分紅外線成像儀的示例性設(shè)備的示意圖。
[0024]圖3是由于黑體福射用于丙燒和背景場景(background scene)的示例性紅外線光譜圖。
[0025]發(fā)明詳述
[0026]在下面詳細(xì)描述部分中，描述了本發(fā)明技術(shù)的【具體實施方式】。然而，就以下描述是針對本發(fā)明技術(shù)的【具體實施方式】或具體應(yīng)用而言，這意圖是僅以示例為目的和僅僅提供對示例性實施方式的描述。因此，技術(shù)不限于下面描述的【具體實施方式】，相反，其包括屬于所附權(quán)利要求的實際精神和范圍內(nèi)的所有替代方案、改變和等同物。
[0027]首先，為了方便指代，提出本申請中應(yīng)用的某些術(shù)語以及其在該上下文中應(yīng)用的含義。在本文所用術(shù)語未在下文中限定的情況下，其應(yīng)該被給予相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員已經(jīng)給予該術(shù)語的最寬泛的定義，如在至少一個印刷出版物或授權(quán)專利中所反映的。而且，本發(fā)明技術(shù)不受下面所示術(shù)語的應(yīng)用的限制，因為用于相同或類似目的的所有等同物、同義詞、新發(fā)展和術(shù)語或技術(shù)均被認(rèn)為在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
[0028]如本文中所使用的，“照相機”是可在各種光譜域，包括但不限于可見光、紅外線和紫外線中，獲得一系列二維圖像或幀(諸如視頻或系列靜像)的裝置。在一實施方式中，照相機形成紅外線光譜中區(qū)域諸如約2至14微米之間的二維圖像。在另一實例中，照相機形成紫外線光譜中區(qū)域諸如約350nm至400nm之間的二維圖像。任意數(shù)目的其它照相機均可用于本發(fā)明系統(tǒng)中，這取決于期望的波長。波長可基于可從設(shè)施中的泄露釋放的可能的化學(xué)種類而被選擇。在其它實施方式中，照相機可利用一個或多個光束分束器，以形成區(qū)域的多個二維圖像。這些圖像可針對不同的紅外線光譜被形成。
[0029]“化學(xué)種類”是可在泄露中作為蒸氣或作為液體而釋放的任何化合物?？衫帽疚乃鱿到y(tǒng)和技術(shù)檢測的化學(xué)種類的實例包括烴和其它化學(xué)種類。可檢測的化學(xué)種類包括但不限于在LNG工廠或其它設(shè)施中的云中釋放的烴蒸氣或在水體頂部形成浮油的油?？杀粰z測的非烴種類包括但不限于作為蒸氣在煉油廠中釋放的氟化氫氣體、作為蒸氣在水處理工廠中釋放的氯或任意數(shù)目的其它液體或氣體?；瘜W(xué)種類也可被有意添加到處理流中，以增強利用本文所述技術(shù)對羽狀流的檢測。
[0030]“電磁輻射”或EM輻射包括來自來源的攜帶能量的電磁波或光子。EM輻射常常通過其與物質(zhì)的相互作用被分類成光譜范圍。如本文中所使用的，可見光或可見光譜包括可由人眼檢測的光，例如從大約400納米(nm)至大約700nm。紫外(UV)光或UV光譜包括波長在大約190nm至大約400nm的光。在UV和可見光譜范圍中，化學(xué)物質(zhì)可通過電子躍遷吸收能量，其中電子從較低軌道被推進到較高軌道。紅外(IR)光或IR光譜包括波長比可見光譜長但通常低于微波區(qū)域的光。
[0031]例如，IR光譜可包括波長在約0.7和14微米(μ m)長度之間的光。在大約10 μ m至大約14μm(遠IR)處該連續(xù)區(qū)的較長波長端處，化學(xué)物質(zhì)可通過旋轉(zhuǎn)躍遷吸收能量。在大約2.5μm?至大約10μπ?(中紅外線)的中間波長范圍處，化學(xué)物質(zhì)可通過振動躍遷吸收能量。在大約0.7μπι至2.5μπι(近-1R)的波長范圍較低端處，化學(xué)物質(zhì)可通過振動躍遷和通過與可見光和UV光類似的過程，例如通過電子躍遷，吸收能量。利用相對簡單的檢測器諸如電荷偶聯(lián)裝置(CCD)，照相機圖像可在可見光譜、IR光譜或UV光譜中由電磁輻射形成。
[0032]如本文中所使用的，“設(shè)施”是切實的(有形的)物理裝置，通過該裝置，烴流體從油藏中產(chǎn)生、被注入到油藏中、被加工或運輸。在其最廣泛的意義上，術(shù)語設(shè)施適用于可沿油藏與其輸送出口之間的流動路徑存在的任意裝置。設(shè)施可包括生產(chǎn)井、注入井、井管、井口裝置、集油管線、總管、泵、壓縮機、分離器、表面流動管線、蒸汽產(chǎn)生工廠、加工工廠和輸送出口。設(shè)施的實例包括油田、聚合工廠、煉油廠、LNG工廠、LNG油輪和再氣化工廠，除了其它的以外。
[0033]“烴”是有機化合物，主要包括元素氫和碳，盡管氮、硫、氧、金屬或任意數(shù)目的其它元素也可以少量存在。如本文中所使用的，烴通常指在天然氣、油或化學(xué)加工設(shè)施諸如煉油廠或化學(xué)工廠中發(fā)現(xiàn)的成分。
[0034]如本文中所使用的，術(shù)語〃天然氣〃指獲自原油井(伴生氣)和/或獲自地下含氣地層(非伴生氣)的多成分氣體。天然氣的組成和壓力可顯著變化。典型的天然氣流含有甲烷(CH4)作為主要成分，即，大于50mol%的天然氣流是甲烷。天然氣流還可含有乙烷(C2H6)、較高分子量的烴(例如,C3-C2tl烴)、一種或多種酸性氣體(例如，硫化氫)或其任意組合。天然氣還可含有較小量的污染物，諸如水、氮氣、硫化鐵、蠟、原油或其任意組合。
[0035]當(dāng)涉及物質(zhì)的數(shù)量或含量或其具體特性使用時，“基本上”是指足以提供該物質(zhì)或特性意圖提供的作用的量。在一些情況中，可允許的確切偏差程度取決于具體上下文。
[0036]提供了自主鑒別空氣中或水面上化學(xué)羽狀流的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。本文所述技術(shù)提高在烴工廠中化學(xué)羽狀流的檢測，這可有助于降低在延長時間段中泄露仍未被檢測到的可能性。
[0037]在一些實施方式中，應(yīng)用紅外線成像照相機，因為許多烴種類在IR光譜中的波長處吸收。專門設(shè)計的紅外線(IR)照相機可“看到”人眼看不到的某些氣體。常規(guī)氣體檢測IR照相機是商業(yè)上可得的，例如，GF320和GF306——由FLIR Systems, Inc.制造，和EYE-C-GAS——由Opgal制造。圖1是常規(guī)IR照相機工作原理的簡化示圖。照相機I包括透鏡2，以通過濾光器3將圖像聚焦在傳感器4上。
[0038]與常規(guī)IR照相機不同，本文所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)包括光學(xué)裝置，至少一個分束器，其提供幾乎一致的圖像，即，電磁輻射光束，給兩個或更多個檢測器，即，傳感器。光學(xué)裝置包括常規(guī)照相機光學(xué)裝置，諸如透鏡、快門等。優(yōu)選地，常規(guī)透鏡被用于將圖像聚焦于分束器上。
[0039]分束器是任意的分束器:其可從透鏡接收圖像，即，電磁輻射或電磁輻射光束，并將電磁福射光束分成兩個或更多個光束。在一個或多個實施方式中，分束器將電磁福射光束，即圖像，分成兩個或更多個光束、或三個或更多個光束、或四個或更多個光束、或五個或更多個光束。在一個或多個實施方式中，分束器用作棱鏡，其將電磁輻射光束折射成其組分波長。在一些實施方式中，一個光束可以在可見光譜中產(chǎn)生，以將檢測的羽狀流加入(infuse)到可見圖像中，易于人觀察。
[0040]在一個或多個實施方式中，光束分束器由商業(yè)上可得的材料構(gòu)造，所述商業(yè)上可得的材料具有大約50%的透射率和50%的反射率。可選地，分束器對于一個檢測器可具有更高的透射率。例如，60%或70%或80%或更高的透射率可給予一個檢測器，而剩余的檢測器分別接收40%或30%或20%。在可選實施方式中，分束器具有:(a)在窄的頻譜窗中高(例如，大于80%或大于90%或接近100%)的透射率，(b)在另一頻譜窗中高(例如，大于80%或大于90%或接近100%)的反射率，或(c) (a)和(b)的組合。
[0041]每一檢測器均具有相應(yīng)的濾光器，諸如帶通濾光器，其使某一范圍內(nèi)的電磁福射波長通過和阻止“通過”范圍外的波長。在一個或多個實施方式中，每一濾光器均具有窄的透射窗口，諸如大約Iym或大約0.5 μπι或大約0.1 μ m。優(yōu)選地，當(dāng)前的系統(tǒng)利用一個濾光器，其具有窄的透射窗口，該窗口 “看到”化學(xué)羽狀流，即，從化學(xué)種類發(fā)射的電磁輻射，和第二濾光器，其具有窄的透射窗口，該透射窗口類似于但“偏離于”第一濾光器的透射窗口。換言之，在光譜儀上，第二濾光器的透射窗口被移至第一濾光器的左邊或右邊，其僅包括背景電磁輻射，即，遠離由化學(xué)種類反射的電磁輻射?！捌x”量根據(jù)應(yīng)用、裝置和檢測的化學(xué)種類而變化。優(yōu)選地，“偏離”足以使檢測器能夠區(qū)分背景和化學(xué)種類。
[0042]例如，在雙檢測器系統(tǒng)中，光束A通過帶通濾光器A，以在檢測器上形成圖像。光束B通過帶通濾光器B。濾光器B也具有窄的透射窗口。然而，該窗口被移至濾光器A窗口的左邊或右邊。圖3是丙烷的示例性紅外線光譜圖，顯示與IR光譜有關(guān)的帶通。圖3顯示帶通濾光器B被移至帶通濾光器A的右邊，但其也可被移至左邊。
[0043]在一個或多個實施方式中，為檢測烴蒸氣，至少一個濾光器具有波長在大約3.3和大約3.4 μ m之間的窄透射窗口，這相應(yīng)于大部分烴化合物的IR吸收帶。
[0044]發(fā)送至每一檢測器的圖像可以是單個圖像、一系列靜像或視頻圖像。優(yōu)選地，使發(fā)送至兩個或更多個檢測器的圖像重合，以便圖像在空間排列上逐像素地匹配、在時間排列上逐像素地匹配或兩者。空間上、時間上或兩者的圖像同步與常規(guī)濾光輪設(shè)備相比能夠?qū)崿F(xiàn)提聞的分析能力。
[0045]檢測器是常規(guī)檢測器，即，傳感器，其檢測電磁輻射。檢測器可以為任意構(gòu)造。檢測器可從分束器直接接收電磁福射光束或從引導(dǎo)光束的任選的反射鏡接收電磁福射光束。優(yōu)選地，檢測器是相同的，以參與(add)到圖像處理和分析中。在一個或多個實施方式中，檢測器被冷卻，并可通過單個冷卻器冷卻。用于檢測烴種類的示例性檢測器是冷卻的中波IR檢測器。
[0046]在具有兩個檢測器的示例性系統(tǒng)中，分束器產(chǎn)生兩個圖像一圖像A和圖像B，圖像可被過濾，以便一個檢測器可具有背景和氣體羽狀流——圖像A，和第二檢測器可具有同樣的背景，但沒有氣體羽狀流。在該實施方式中，從圖像A減去圖像B產(chǎn)生差分圖像，S卩，“圖像C”，其僅包含氣體羽狀流。
[0047]不受理論限制，認(rèn)為兩個檢測器中背景圖像的強度，由于背景黑體輻射、光學(xué)組件的透射或帶通濾光器波長中的輕微變化，可能輕微變化，這些差異可以相對小和相對恒定。優(yōu)選地，這些輕微差異可被考慮作為從圖像A中減去圖像B時的信號處理的部分。
[0048]系統(tǒng)通常增強氣體檢測能力，而且尤其適于自主氣體羽狀流檢測。通過當(dāng)前的IR氣體檢測相機，場景中的對象移動，諸如人行走、車輛行駛、鳥飛行、蒸汽羽狀流等，以及背景的變化，諸如由于云移動、太陽的角度、照相機抖動等造成的周圍環(huán)境熱能量水平變化，使得在手動操作常規(guī)IR照相機時難以觀察小的氣體羽狀流。如果這樣的常規(guī)IR照相機可與自主泄露檢測系統(tǒng)一起應(yīng)用，則它們可要求非常成熟的算法，以區(qū)分羽狀流與場景中的其它變化和對羽狀流檢測的其它干擾。
[0049]與常規(guī)IR照相機相比，具有至少兩個檢測器的當(dāng)前實施方式顯示，圖像A和圖像B中移動的對象和背景強度變化具有相同的空間和時間分辨率。將圖像B從圖像A中減去消除了這些干擾，并以適于自主檢測的高幀速率提供目標(biāo)羽狀流的圖像。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)大大地簡化了羽狀流識別算法和明顯降低錯誤報警率。
[0050]在一個或多個實施方式中，產(chǎn)生差分圖像，例如上述圖像C，所需的信號處理以及對強度或重合的任意必要調(diào)整可在DIR照相機的固件中進行，從而簡化整體系統(tǒng)和顯著減少部署自控泄露監(jiān)控系統(tǒng)所需的資源。
[0051]一些常規(guī)IR照相機應(yīng)用逐幀差分化并試圖實現(xiàn)差分圖像。例如，F(xiàn)LIR是指高靈敏度模式，和Opgal是指增強模式，其試圖使化學(xué)羽狀流對于人眼更可見。然而，在逐幀差分化方法中，引入了時間和空間差異，這使得場景不穩(wěn)定和不適于自主檢測。
[0052]例如，通過照相機輕微移動引入的空間差異產(chǎn)生抖動圖像。背景強度的變化也會在這些幀差分化模式中被放大，產(chǎn)生類似地不穩(wěn)定視頻。由于場景中快速移動的對象產(chǎn)生的時間差異而遇到類似的困難。這些困難不能通過當(dāng)前的成像裝置諸如基于FTIR的高光譜成像儀、基于掃描的多光譜成像儀或基于濾光輪的多帶成像儀解決。
[0053]與上述常規(guī)逐幀差分化不同，本發(fā)明的系統(tǒng)克服這些問題，因為圖像A和圖像B在空間和時間上均被同步。因此，本發(fā)明技術(shù)適于自主系統(tǒng)和手動操作的IR照相機。
[0054]圖2是自主氣體檢測的示例性系統(tǒng)和響應(yīng)方案的示意圖。參考圖2，系統(tǒng)10包括透鏡11、光束分束器12、第一濾光器13、第二濾光器14、第一檢測器15、第二檢測器16和反射鏡17。
[0055]在第一和第二檢測器中觀察到的背景20代表場景中固體或液體對象的復(fù)合熱IR輻射。與大部分烴氣體的窄吸收帶不同，該熱輻射代表中波IR光譜中的寬帶，類似于黑體輻射(不嚴(yán)格地表示為重疊在圖3中丙烷光譜上的大帶)。因為第一和第二濾光器13和14窄，它們對于由背景表示的寬帶基本上是相同的。然而，它們對于烴具有高度選擇性，其中第一檢測器15觀察氣體羽狀流25，而第二檢測器16看不到羽狀流。
[0056]在可選的實施方式中，光束B的第二濾光器和第二檢測器可具有單獨的冷卻器，并且可代替反射鏡相對于光束A以90度角被排列，從而排除反光鏡。同樣，第二檢測器可以是未冷卻的檢測器，因為檢測器不用于氣體檢測并且靈敏度要求較低。
[0057]不受理論限制，利用具有類似量級、但在波長上偏離的兩個濾光器的益處提供類似量的能量給兩個檢測器中的每一個。如果檢測器之一不被過濾，則其可接收明顯較大的IR能量，諸如比過濾的檢測器大大約10-50倍。
[0058]在一個或多個可選實施方式中，自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)包括兩個檢測器，但僅一個檢測器將具有濾光器。優(yōu)選地，第二檢測器不被冷卻。在這些實施方式中，由每一檢測器鑒別的背景場景中的差異被處理，以減小錯誤報警的可能性。
[0059]許多分析技術(shù)可被用于確定是否檢測到化學(xué)種類。例如，當(dāng)“差分”圖像如上所述產(chǎn)生時，圖像A和圖像B之間的任何差異均可以被認(rèn)為是“正”讀數(shù)，即，指示化學(xué)種類。對差分圖像的分析可以如確定“圖像C”是否指示圖像A和圖像B之間的任意差異一樣簡單。
[0060]在一個或多個實施方式中，可以應(yīng)用另外的分析技術(shù)。用于進行圖像分析的系統(tǒng)組件和方法描述在本文中，并進一步描述在2011年7月20日提交的美國臨時申請?zhí)?1/509，909和2011年3月25日提交的美國臨時申請?zhí)?1/467，816中，其每一篇均通過引用以其整體被并入本文。
[0061]這樣的分析技術(shù)應(yīng)用軟件算法來分析圖像，以區(qū)分化學(xué)羽狀流與場景中的其它特征，從而降低錯誤報警的可能性。軟件算法區(qū)分烴蒸氣與其它周圍環(huán)境因子，諸如水流、蒸氣羽狀流、爐排氣(furnace off gas)、車輛、人、野生動植物等。化學(xué)羽狀流可由確定性特征、統(tǒng)計學(xué)特征和輔助特征或其任意組合來鑒別。圖像可以是灰度圖像，其中應(yīng)用對比度差異來鑒別特征。
[0062]如本文中所使用的，確定性特征包括化學(xué)羽狀流的各種特征，諸如幾何特征，例如化學(xué)羽狀流的尺寸和形狀等，和運動學(xué)特征，諸如運動約束等。統(tǒng)計學(xué)特征包括聯(lián)合的時間特征，諸如一幀中化學(xué)羽狀流圖像與前幀中化學(xué)羽狀流圖像重疊。輔助特征包括特征諸如化學(xué)羽狀流運動與預(yù)期風(fēng)向的比較、與工廠可見視頻圖像的比較等。
[0063]在一些實施方式中，照相機被安裝在頭部(poll)上，并可在系統(tǒng)的控制下移動，諸如搖攝和傾斜。若干照相機可圍繞工廠外周被布置，以得到對設(shè)施100%的覆蓋。該自主檢測系統(tǒng)可提供在連續(xù)基礎(chǔ)上執(zhí)行的工廠監(jiān)控。在一些實施方式中，可保持低的整體系統(tǒng)成本，同時保持低的錯誤報警率并仍能檢測小的或早期的烴泄露，例如，在環(huán)境條件下150米距離處具有大約20%LEL的羽狀流。
[0064]檢測系統(tǒng)可用于存在烴或其它可檢測化學(xué)種類的任意設(shè)施。這樣的設(shè)施的實例包括LNG工廠、油和氣井口操作、海上平臺、運輸管道、船、卡車、煉油廠和化學(xué)工廠。如所述，化學(xué)羽狀流可以是水面上的烴或浮油，諸如海上平臺、油輪、卸油平臺等周圍的水面。
[0065]如果對泄露和化學(xué)羽狀流進行陽性鑒別，則系統(tǒng)可定位泄露并激活警報，警告操作員派遣響應(yīng)小組至泄露的地點。響應(yīng)小組可確認(rèn)泄露存在并實行修理。在一些實施方式中，烴泄露可顯示為假彩色圖像，以便操作員更容易分析。而且，系統(tǒng)可具有縮放能力，以在進行泄露檢查時以手動模式協(xié)助操作員。
[0066]系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)測設(shè)施每天24小時、每周7天和每年365天，即，具有最小停歇時間。停歇時間可主要是由于對系統(tǒng)進行常規(guī)維護，并可通過冗余得到補償，例如，將其它照相機引導(dǎo)到照相機正在保養(yǎng)的區(qū)域。[0067]在一些實施方式中，系統(tǒng)可被配置成在寬溫度范圍內(nèi)工作，所述寬溫度范圍包括寒冷和溫暖的溫度，諸如酷熱的熱帶或沙漠環(huán)境或寒冷的北極環(huán)境。而且，系統(tǒng)可適于在白天或夜晚和在大約負(fù)10°C至50°C范圍的溫度下工作。系統(tǒng)還可被配置成在其它環(huán)境干擾下操作，諸如在霧、雨或沙暴中。在各個實施方式中，系統(tǒng)可檢測烴，諸如甲烷、乙烷或丙烷等。系統(tǒng)還可被配置成檢測其它可以成像的化學(xué)種類。
[0068]照相機可安裝在桿上，并且，如所述，具有自主搖攝和傾斜能力以及360度覆蓋。在一些實施方式中，照相機可能夠在自動和手動模式下被操作。因此，在報警的情況下，操作員可能夠控制照相機，以進一步進行觀察。
[0069]本系統(tǒng)可利用環(huán)境能量進行檢測，但也可應(yīng)用人工照射源。在一些實施方式中，電磁輻射源，例如光源，可以用于照射環(huán)境。例如，IR激光器可以用于照射感興趣區(qū)域，以進行泄露確認(rèn)。光源在羽狀流和背景之間的對比度可能不足以區(qū)分化學(xué)種類的狀況下可以是有用的。利用與本系統(tǒng)連通的光源控制，光源可以被提供動力、激活或移動。
[0070]自主檢測系統(tǒng)不限于檢測化學(xué)羽狀流，而且可以提供其它功能性。例如，在實施方式中，自主檢測系統(tǒng)可以用于監(jiān)測特定裝置，諸如爐、反應(yīng)器、壓縮機等，尋找問題，諸如熱點、分布不均、熱馬達等。而且，為安全目的，自主檢測系統(tǒng)可提供圍欄-管線(fence-line)監(jiān)測，并監(jiān)測環(huán)境中從裝置逃逸的排放物。
[0071]對羽狀流的檢測和確認(rèn)可以通過由氣象監(jiān)測器收集的氣象學(xué)測量結(jié)果而得到加強。氣象監(jiān)測器可收集關(guān)于環(huán)境狀況諸如風(fēng)速、溫度、降水、大氣霧霾等的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)然后可用于實施方式中，以確認(rèn)檢測的羽狀流與收集的數(shù)據(jù)一致。
[0072]可分析確定性特征。這可包括空間特征和運動學(xué)特征等。例如，分析可確定幾何特征，包括化學(xué)羽狀流的形狀或化學(xué)羽狀流的尺寸。分析還可確定形狀約束，諸如輪廓的縱橫比、分散度(例如，羽狀流的厚度，作為距離的函數(shù))、凸度和梯度方向直方圖(HOG)等。這些特征充當(dāng)約束并提供對可能對象的預(yù)篩選。
[0073]運動學(xué)或運動特征可以是分析的部分，諸如確定羽狀流不斷移動，但運動受限于受到約束的區(qū)域，如通過源于泄露的羽狀流所預(yù)期的。運動學(xué)特征可包括羽狀流的尺寸約束，諸如通過一系列圖像的最小和最大尺寸。運動學(xué)特征可用于過濾出大部分剛體干擾。
[0074]可分析羽狀流的概率性特征。例如，概率性特征可包括化學(xué)羽狀流的空間圖形、化學(xué)羽狀流的瞬時圖形或任意數(shù)目的其它特征。分析可包括聯(lián)合空間和時間分析，諸如快速動態(tài)紋理算法。在概率性分析中，統(tǒng)計學(xué)模型——由兩種類型的方程式來描述，例如演化方程和觀測方程，其分別模擬固有狀態(tài)隨時間演變的方式和固有狀態(tài)投射于圖像像素的方式——可以擬合片段化的像素數(shù)據(jù)。參數(shù)可由矩陣來估算。也可應(yīng)用其它概率性分析技術(shù)，諸如主成分分析(PCA)。在PCA中，確定引起羽狀流變化的變量，諸如風(fēng)速和風(fēng)向與羽狀流中所示變化的統(tǒng)計學(xué)比較。
[0075]對于人眼可見的圖像可與利用非可見圖像，諸如IR光譜中的圖像，鑒別的羽狀流進行比較。例如，可見圖像可以用于區(qū)分有機蒸氣羽狀流和水蒸汽。通常，有機羽狀流在非可見圖像中可以是暗的，并且在可見圖像中不太可見。相反，蒸汽羽狀流由于放出的熱而在非可見圖像中可以是亮的，并且在可見圖像中可見。除了提高檢測之外，可見圖像還可以用于定位工廠環(huán)境中的泄露，例如，通過比較紅外線光譜中照相機的重合圖像與可見光譜中照相機的重疊圖像。[0076]通過利用來自氣象監(jiān)測器的數(shù)據(jù)，氣體羽狀流檢測也可得到提高或確認(rèn)。例如，計算的羽狀流運動可與風(fēng)向進行比較，諸如在PCA算法中。如果羽狀流的運動與風(fēng)向不一致，則羽狀流鑒別可能是不正確的。
[0077]一些改變可用于實施方式中，以提高自主檢測系統(tǒng)的可靠性、使用簡易性或?qū)嵤┖喴仔?。在實施方式中，泄露建模結(jié)果、泄露檢測標(biāo)準(zhǔn)、照相機和透鏡特性以及算法要求可以組合，以形成部署參考圖表(deployment reference chart),用于設(shè)置自主檢測系統(tǒng)。
[0078]檢測可靠性還可通過利用各種烴流中的化學(xué)標(biāo)記得以提高?；瘜W(xué)標(biāo)記可以是被添加以增加特定波長處的吸收或發(fā)射的物質(zhì)。這樣的標(biāo)記可使其它檢測技術(shù)的應(yīng)用更有用。例如，熒光化學(xué)制品可以非常少的量加入到烴流中，諸如百萬分之幾份，因為這些化合物常常具有高量子產(chǎn)率，量子產(chǎn)率是發(fā)射的光子數(shù)除以吸收的光子數(shù)。因為發(fā)射光的波長可能不與天然源重疊，所以從熒光鑒別羽狀流可以是直接的。
[0079]自主檢測系統(tǒng)不限于可安裝在桿上的照相機。在實施方式中，照相機可以是可安裝在桿上、連接至自主移動平臺、放置于常規(guī)定位的塔上或從纜或氣囊懸浮。自主檢測系統(tǒng)還可被整合成移動機器人，其可以是自主的或由操作人員操縱。
[0080]在一個或多個實施方式中，系統(tǒng)可包括多個檢測器，其中具有與帶通濾光器連接的檢測器亞組。例如，自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)可包括:透鏡；至少一個光束分束器，其被配置成從透鏡接收光束和將光束分成第一光束和第二光束；第一檢測器，其被配置成從分束器接收至少部分第一光束；和第二檢測器，其被配置成從分束器接收至少部分第二光束。系統(tǒng)可包括第一帶通濾光器，其沿第一檢測器和至少一個光束分束器之一之間的第一光束的路徑被布置，所述第一帶通濾光器使由化學(xué)種類吸收或發(fā)射的電磁輻射的波長(例如，至少部分第一光束)通過并阻止該范圍之外的頻率。第二檢測器可接收第二光束。在該配置中，從第一光束檢測的圖像可以與從第二光束檢測的圖像疊合或組合，以突出某些波長。
[0081]在下面段落中進一步描述一個或多個實施方式:
[0082]1.自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，包括:透鏡；至少一個光束分束器，其被配置成從透鏡接收光束和將光束分成第一光束和第二光束；第一檢測器，其被配置成從分束器接收至少部分第一光束；
[0083]第二檢測器，其被配置成從分束器接收至少部分第二光束；第一帶通濾光器，其沿第一檢測器和至少一個光束分束器之一之間的第一光束的路徑被布置，所述第一帶通濾光器使由化學(xué)種類吸收或發(fā)射的電磁輻射的波長(例如，至少部分第一光束)通過并阻止該范圍之外的頻率；和第二帶通濾光器，其沿第二檢測器和至少一個光束分束器之一之間的第二光束的路徑被布置，所述第二帶通濾光器使偏離于由第一帶通濾光器通過的波長的電磁輻射波長(并且，可以與通向第一檢測器的能量的量級類似)通過并阻止該范圍之外的頻率。
[0084]2.段落I的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，還包括:分析系統(tǒng)，其被配置成分析來自第一檢測器和第二檢測器的圖像。
[0085]3.段落2的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，還包括:處理器；和非臨時性計算機可讀介質(zhì)，其包括代碼，所述代碼被配置成引導(dǎo)處理器以:(a)鑒別來自第一檢測器的圖像中對象的多個確定性特征和多個概率性特征；(b)鑒別來自第二檢測器的圖像中對象的多個確定性特征和多個概率性特征；(C)比較(i)來自第一檢測器的多個確定性特征或多個概率性特征或兩者與(ii)來自第二檢測器的多個確定性特征或多個概率性特征或兩者；和(d)確定比較圖像之間的差異是否代表化學(xué)羽狀流。
[0086]4.段落I至3任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中第一帶通濾光器僅允許電磁福射通過。
[0087]5.段落I至4任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中電磁輻射的波長在紅外線波長范圍內(nèi)。
[0088]6.段落I至4任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng),其中電磁輻射的波長在約
3.1 μ m 和 3.6 μ m 之間。
[0089]7.段落I至4任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中電磁輻射的波長在紫外線波長范圍內(nèi)。
[0090]8.段落I至4任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中電磁輻射的波長在可見光波長范圍內(nèi)。
[0091]9.段落3至8任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中確定性特征包括化學(xué)羽狀流的幾何特征。
[0092]10.段落9的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中幾何特征包括化學(xué)羽狀流的尺寸、化學(xué)羽狀流的形狀、化學(xué)羽狀流的邊緣或其任意組合。
[0093]11.段落3至10任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中概率性特征包括化學(xué)羽狀流的運動學(xué)特征。
[0094]12.段落11的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中運動學(xué)特征包括化學(xué)羽狀流的運動、化學(xué)羽狀流的尺寸變化、化學(xué)羽狀流的形狀、或化學(xué)羽狀流的位置或其任意組合。
[0095]13.段落3至12任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中概率性特征包括化學(xué)羽狀流的空間圖形或化學(xué)羽狀流的瞬時圖形或兩者。
[0096]14.段落2至13任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，還包括分布式控制系統(tǒng)，其被配置成接收來自分析系統(tǒng)的警報信號。
[0097]15.段落2至14任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，還包括人機界面，其被配置成在一定的位置瞄準(zhǔn)透鏡。
[0098]16.段落2至15任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，還包括氣象測量系統(tǒng)，其被配置成收集關(guān)于氣象狀況的數(shù)據(jù)。
[0099]17.段落16的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中氣象狀況包括濕度測量、溫度測量、日射測量或其任意組合。
[0100]18.段落I至17任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中化學(xué)種類包括烴。
[0101]19.段落I至18任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中化學(xué)種類包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯或其任意組合。
[0102]20.段落I至19任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中化學(xué)種類是在水體表面上形成羽狀流的液態(tài)烴。
[0103]21.自主檢測化學(xué)羽狀流的方法，其包括如下步驟:將電磁輻射光束分成至少兩個光束，所述至少兩個光束被引導(dǎo)至相應(yīng)的至少兩個檢測器；至少在選擇以被化學(xué)種類吸收或發(fā)射的電磁輻射的波長處從第一檢測器獲得第一多個圖像；在偏離于所述第一檢測器的波長的電磁輻射波長處從第二檢測器獲得第二多個圖像；比較所述第一多個圖像與所述第二多個圖像，以鑒別確定性特征的差異、概率性特征的變化或兩者；和至少部分基于所述差異識別化學(xué)羽狀流。
[0104]22.段落21的自主檢測化學(xué)羽狀流的方法，還包括如下步驟:至少在選擇以被化學(xué)種類吸收的電磁輻射的波長處用照射源照射區(qū)域；和從樣品空間獲得來自檢測器的多個圖像。
[0105]23.段落21或22的自主檢測化學(xué)羽狀流的方法，還包括如下步驟:如果在來自檢測相機的多個圖像中識別出化學(xué)羽狀流，則發(fā)送信息至遠程位置。
[0106]24.段落21至23任意之一的自主檢測化學(xué)羽狀流的方法，其中分析多個圖像包括將第一和第二多個圖像簡化成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包括來自所述第一和第二多個圖像的幀的幀-與-幀比較的數(shù)字表。
[0107]25.段落24的自主檢測化學(xué)羽狀流的方法，還包括如下步驟:訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以從數(shù)字表識別化學(xué)羽狀流。
[0108]雖然本發(fā)明技術(shù)可容易接受各種改動和可選形式，但上述實施方式僅通過舉例方式顯示。然而，還應(yīng)該理解所述技術(shù)不意圖限于本文所公開的【具體實施方式】。實際上，本發(fā)明技術(shù)包括落入所附權(quán)利要求的實質(zhì)精神和范圍內(nèi)的所有替代方案、改動和等同物。
【權(quán)利要求】
1.自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，包括： 透鏡， 至少一個光束分束器， 第一檢測器， 第二檢測器， 第一帶通濾光器，其使由化學(xué)種類吸收或發(fā)射的電磁輻射波長通過，和阻止該范圍之外的頻率，和 第二帶通濾光器，其使在量級上相似但偏離于所述第一帶通濾光器通過的波長的電磁輻射波長通過和阻止該范圍之外的頻率。
2.權(quán)利要求1所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，還包括： 分析系統(tǒng)，其被配置成分析來自所述第一檢測器和所述第二檢測器的圖像。
3.權(quán)利要求2所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，還包括： 處理器；和 非臨時性計算機可讀介質(zhì)，其包括代碼，所述代碼被配置成引導(dǎo)所述處理器以： (a)鑒別來自所述第一檢測器的圖像中對象的多個確定性特征和多個概率性特征； (b)鑒別來自所述第二檢測器的圖像中對象的多個確定性特征和多個概率性特征； (C)比較（i)來自所述第一檢測器的多個確定性特征或多個概率性特征或兩者與（ii)來自所述第二檢測器的多個確定性特征或多個概率性特征或兩者；和(d)確定所述比較圖像之間的差異是否代表化學(xué)羽狀流。
4.權(quán)利要求1至3任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中所述第一帶通濾光器僅允許電磁輻射通過。
5.權(quán)利要求1至4任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中所述電磁輻射的波長在紅外線波長范圍內(nèi)。
6.權(quán)利要求1至4任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中所述電磁輻射的波長在約3. I ii m和3. 6 ii m之間。
7.權(quán)利要求1至4任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中所述電磁輻射的波長在紫外線波長范圍內(nèi)。
8.權(quán)利要求1至4任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中所述電磁輻射的波長在可見光波長范圍內(nèi)。
9.權(quán)利要求3至8任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中確定性特征包括所述化學(xué)羽狀流的幾何特征。
10.權(quán)利要求9所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中所述幾何特征包括所述化學(xué)羽狀流的尺寸、所述化學(xué)羽狀流的形狀、所述化學(xué)羽狀流的邊緣或其任意組合。
11.權(quán)利要求3至10任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中概率性特征包括所述化學(xué)羽狀流的運動學(xué)特征。
12.權(quán)利要求11所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中所述運動學(xué)特征包括所述化學(xué)羽狀流的運動、所述化學(xué)羽狀流的尺寸變化、所述化學(xué)羽狀流的形狀或所述化學(xué)羽狀流的位置或其任意組合。
13.權(quán)利要求3至12任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中概率性特征包括所述化學(xué)羽狀流的空間圖形或所述化學(xué)羽狀流的瞬時圖形或兩者。
14.權(quán)利要求2至13任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，還包括分布式控制系統(tǒng)，其被配置成接收來自分析系統(tǒng)的警報信號。
15.權(quán)利要求2至14任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，還包括人機界面，其被配置成在一定的位置瞄準(zhǔn)所述透鏡。
16.權(quán)利要求2至15任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，還包括氣象測量系統(tǒng)，其被配置成收集關(guān)于氣象狀況的數(shù)據(jù)。
17.權(quán)利要求16所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中所述氣象狀況包括濕度測量、溫度測量、日射測量或其任意組合。
18.權(quán)利要求1至17任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中所述化學(xué)種類包括烴。
19.權(quán)利要求1至18任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中所述化學(xué)種類包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯或其任意組合。
20.權(quán)利要求1至19任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的系統(tǒng)，其中所述化學(xué)種類是在水體表面上形成羽狀流的液態(tài)烴。
21.自主檢測化學(xué)羽狀流的方法，包括如下步驟： 將電磁輻射光束分成至少兩個光束，所述至少兩個光束被引導(dǎo)至相應(yīng)的至少兩個檢測器， 至少在選擇以被化學(xué)種類吸收或發(fā)射的電磁輻射的波長處從第一檢測器獲得第一多個圖像； 在偏離于所述第一檢測器的波長的電磁輻射波長處從第二檢測器獲得第二多個圖像； 比較所述第一多個圖像與所述第二多個圖像，以鑒別確定性特征的差異、概率性特征的變化或兩者；和 至少部分基于所述差異識別化學(xué)羽狀流。
22.權(quán)利要求16所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的方法，還包括如下步驟： 至少在選擇以被化學(xué)種類吸收的電磁輻射的波長處用照射源照射區(qū)域；和 從樣品空間獲得來自檢測器的多個圖像。
23.權(quán)利要求21或22所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的方法，還包括如下步驟：如果在來自檢測相機的多個圖像中識別出化學(xué)羽狀流，則發(fā)送信息至遠程位置。
24.權(quán)利要求21至23任一項所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的方法，其中分析多個圖像包括將所述第一和第二多個圖像簡化成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其中所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包括來自所述第一和第二多個圖像的幀的幀-與-幀比較的數(shù)字表。
25.權(quán)利要求24所述的自主檢測化學(xué)羽狀流的方法，還包括如下步驟：訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以從所述數(shù)字表識別所述化學(xué)羽狀流。
【文檔編號】H01L25/00GK103503135SQ201280014671
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月25日
【發(fā)明者】J·M·撤本, Y·曾, J·莫里斯, Y·阮 申請人:埃克森美孚上游研究公司