車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供一種車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀，解決了長(zhǎng)距離天然氣管線巡檢需要消耗大量人力及人工巡檢帶來(lái)的交通安全等技術(shù)問(wèn)題。該系統(tǒng)基于可調(diào)諧二極管吸收光譜技術(shù)，包括云臺(tái)及激光遙測(cè)儀。其中云臺(tái)控制激光遙測(cè)儀的方位，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同目標(biāo)、不同距離的探測(cè)，遙測(cè)儀發(fā)出的扇形光束可以對(duì)燃?xì)夤芫€進(jìn)行更大范圍的覆蓋，極大減小漏檢概率，當(dāng)某一位置的甲烷濃度值高于設(shè)定值時(shí)，GPS模塊獲取實(shí)時(shí)地理坐標(biāo)，GPRS通信模塊將濃度信息和坐標(biāo)值傳回監(jiān)控室，同時(shí)車載地圖對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，方便日后排查及維修。
【專利說(shuō)明】
車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于天然氣泄漏檢測(cè)領(lǐng)域，具體為一種車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的大量開(kāi)發(fā)與利用，甲烷氣體對(duì)居民的工作和生活的影響越來(lái)越大。伴隨我國(guó)燃?xì)獾綉艄こ痰钠占?，因燃?xì)夤芫€中燃?xì)庑孤┰斐傻娜藛T、財(cái)產(chǎn)的損失事件日趨增多。政府，企業(yè)及社會(huì)對(duì)燃?xì)夤艿腊踩碍h(huán)保的日益重視，燃?xì)夤艿赖陌踩矙z，尤其是泄漏檢測(cè)越來(lái)越顯得重要。
[0003]當(dāng)前天然氣管道泄漏檢測(cè)用的氣體傳感器中，化學(xué)傳感器居多，但其普遍具有響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、易中毒及易受其它氣體干擾等缺點(diǎn)。并且由于天然氣管道距離長(zhǎng)，巡檢需要消耗大量的人力物力。
[0004]近年來(lái)，光譜吸收技術(shù)理論的廣泛應(yīng)用，使得激光器檢測(cè)甲烷氣體濃度已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。因此，如何充分利用光譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)天然氣管道的快速、廣泛、準(zhǔn)確的檢測(cè)將是一個(gè)具有良好應(yīng)用前景的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀，解決長(zhǎng)距離天然氣管線巡檢需要消耗大量人力及人工巡檢帶來(lái)的交通安全等技術(shù)問(wèn)題。
[0006]本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀，包括一個(gè)激光遙測(cè)儀;所述激光遙測(cè)儀包括光機(jī)收發(fā)裝置、信號(hào)處理裝置和數(shù)據(jù)收發(fā)裝置;所述的光機(jī)收發(fā)裝置包括激光器、分束器、與分束器出射端相配的多個(gè)第一準(zhǔn)直器、凹面反射鏡和探測(cè)器組;激光器出射端與分束器入射端相連接;分束器的每個(gè)出射端均通過(guò)光纖與一個(gè)第一準(zhǔn)直器相連接;所述凹面反射鏡的反射面位于第一準(zhǔn)直器出射端的后方以收集經(jīng)第一準(zhǔn)直器出射的探測(cè)激光的散射光;所述探測(cè)器組安裝在凹面反射鏡的聚光焦點(diǎn)上;所述的信號(hào)處理裝置包括信號(hào)處理主板;探測(cè)器組的信號(hào)輸出端與信號(hào)處理主板的信號(hào)輸入端相連接;所述的數(shù)據(jù)收發(fā)裝置包括GPS定位和GPRS通訊模塊;所述信號(hào)處理主板的信號(hào)輸出端與GPS定位和GPRS通訊模塊的信號(hào)輸入端相連接。
[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型公布了一種車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀，用于對(duì)燃?xì)夤艿赖男孤肚闆r進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)。所述車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀能以時(shí)速40km/h對(duì)燃?xì)夤芫€沿線檢測(cè)。檢測(cè)的甲烷氣體靈敏度達(dá)到5ppm_m，同時(shí)能將泄露處的空間位置等參數(shù)，同步反饋給燃?xì)夤艿辣O(jiān)控室，能及時(shí)高效定點(diǎn)指示城市燃?xì)夤芫€的泄漏情況，減少因燃?xì)庑孤┒斐傻娜藛T和財(cái)產(chǎn)損失。結(jié)合數(shù)字城市系統(tǒng)，將能更有效、更直觀展示泄漏位置、嚴(yán)重程度的時(shí)序變化，利于指揮決策者對(duì)事故的處置。本實(shí)用新型不光可用于天然氣泄漏的檢測(cè)，也可用于其它氣體的檢測(cè)。
[0008]進(jìn)一步的，所述多個(gè)第一準(zhǔn)直器呈扇形排列且扇形面位于豎直面內(nèi)以使出射的多束探測(cè)激光呈一個(gè)扇形排布。
[0009]激光通過(guò)分束器進(jìn)行等比例分束，經(jīng)過(guò)多個(gè)準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后呈扇形打在地面，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路邊管線更大范圍的覆蓋，多光束中任意一束檢測(cè)到泄漏，即可判定該區(qū)域存在泄漏可能性，減小漏檢概率。
[0010]激光收集系統(tǒng)由凹面反射鏡對(duì)地面散射回的激光信號(hào)進(jìn)行收集，然后將激光匯聚在探測(cè)器表面，信號(hào)處理裝置對(duì)接收到的吸收信號(hào)進(jìn)行處理，反演出實(shí)時(shí)的甲烷濃度值。
[0011]系統(tǒng)中的GPS定位和GPRS通訊模塊，當(dāng)某一地點(diǎn)的濃度值高于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，GPS獲取實(shí)時(shí)坐標(biāo)值，然后經(jīng)過(guò)GPRS通訊模塊將數(shù)據(jù)打包發(fā)送至終端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，便于巡線人員進(jìn)一步排查及維修。
[0012]進(jìn)一步的，還包括指示激光器以及與指示激光器相連接的第二準(zhǔn)直器;所述第二準(zhǔn)直器設(shè)在最下方的第一準(zhǔn)直器的下方且出射方向與該第一準(zhǔn)直器的出射方向平行。
[0013]指示激光器發(fā)射的指示激光用于對(duì)檢測(cè)位置進(jìn)行輔助定位，精確確定檢測(cè)位置特別是發(fā)生泄漏的管道位置。
[0014]進(jìn)一步的，所述激光遙測(cè)儀還包括一個(gè)水平設(shè)置且前后端開(kāi)口的筒狀外殼;所述信號(hào)處理主板安裝在外殼的內(nèi)側(cè)殼體上，所述激光器、分束器、指示激光器以及GPS定位和GPRS通訊模塊均安裝在信號(hào)處理主板的上方;所述多個(gè)第一準(zhǔn)直器以及第二準(zhǔn)直器均通過(guò)支架和透明窗片安裝在外殼的前端口且出射端朝向外側(cè);所述的凹面反射鏡安裝在外殼的后端口且反射面朝向外殼前端。
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的激光遙測(cè)儀設(shè)有一個(gè)外殼，外殼的前后端分別設(shè)有準(zhǔn)直器和凹面反射鏡;其余裝置均安裝在外殼內(nèi)部，便于各部件的集成以及裝配。
[0016]進(jìn)一步的，還包括云臺(tái)；所述激光遙測(cè)儀通過(guò)外殼固定在云臺(tái)之上。
[0017]激光遙測(cè)儀可以跟隨云臺(tái)進(jìn)行360度自由旋轉(zhuǎn)及俯仰角調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛四周不同方位進(jìn)行檢測(cè)。
[0018]巡線人員根據(jù)坐標(biāo)位置對(duì)泄漏區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步排查，可以有效的提高長(zhǎng)距離天然氣輸送管線的巡檢效率，極大的減小人力成本，同時(shí)扇面光束的分布方式在很大程度上減小了機(jī)動(dòng)車快速行進(jìn)過(guò)程中的漏檢概率。
[0019]檢測(cè)車沿著天然氣管網(wǎng)以小于40km/h的速度行駛，由于管線位置不固定，因而扇形光束極大提高了檢測(cè)概率，如果檢測(cè)車一側(cè)25m范圍內(nèi)的管線有天然氣泄漏，系統(tǒng)就可以捕捉到泄漏氣體，并對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行定位，方便后續(xù)排查。本系統(tǒng)可以有效的解決長(zhǎng)距離天然氣管線巡檢需要消耗大量人力及人工巡檢帶來(lái)的交通安全等問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1本實(shí)用新型所述激光遙測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2本實(shí)用新型具體應(yīng)用時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]1-凹面反射鏡，2-探測(cè)器組，3-信號(hào)處理主板，4-激光器，5-分束器，6_第一準(zhǔn)直器，7-光纖，8-同軸電纜，9-GPS定位和GPRS通訊模塊，10-指示激光器，11-云臺(tái)，12-激光遙測(cè)儀，13-第二準(zhǔn)直器，14-外殼，15-泄漏氣體，16-燃?xì)夤芫€。
【具體實(shí)施方式】
[0023]—種車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀，包括一個(gè)激光遙測(cè)儀12;所述激光遙測(cè)儀12包括光機(jī)收發(fā)裝置、信號(hào)處理裝置和數(shù)據(jù)收發(fā)裝置;所述的光機(jī)收發(fā)裝置包括激光器4、分束器5、與分束器5出射端相配的多個(gè)第一準(zhǔn)直器6、凹面反射鏡I和探測(cè)器組2;激光器4出射端與分束器5入射端相連接;分束器5的每個(gè)出射端均通過(guò)光纖7與一個(gè)第一準(zhǔn)直器6相連接;所述凹面反射鏡I的反射面位于第一準(zhǔn)直器6出射端的后方以收集經(jīng)第一準(zhǔn)直器6出射的探測(cè)激光的散射光;所述探測(cè)器組2安裝在凹面反射鏡I的聚光焦點(diǎn)上;所述的信號(hào)處理裝置包括信號(hào)處理主板3;探測(cè)器組2的信號(hào)輸出端與信號(hào)處理主板3的信號(hào)輸入端相連接;所述的數(shù)據(jù)收發(fā)裝置包括GPS定位和GPRS通訊模塊9;所述信號(hào)處理主板3的信號(hào)輸出端與GPS定位和GPRS通訊模塊9的信號(hào)輸入端相連接。
[0024]所述多個(gè)第一準(zhǔn)直器6呈扇形排列且扇形面位于豎直面內(nèi)以使出射的多束探測(cè)激光呈一個(gè)扇形排布。
[0025]還包括指示激光器10以及與指示激光器10相連接的第二準(zhǔn)直器13;所述第二準(zhǔn)直器13設(shè)在最下方的第一準(zhǔn)直器6的下方且出射方向與該第一準(zhǔn)直器6的出射方向平行。
[0026]所述激光遙測(cè)儀12還包括一個(gè)水平設(shè)置且前后端開(kāi)口的筒狀外殼14;所述信號(hào)處理主板3安裝在外殼14的內(nèi)側(cè)殼體上，所述激光器4、分束器5、指示激光器10以及GPS定位和GPRS通訊模塊9均安裝在信號(hào)處理主板3的上方;所述多個(gè)第一準(zhǔn)直器6以及第二準(zhǔn)直器13均通過(guò)支架和透明窗片安裝在外殼14的前端口且出射端朝向外側(cè);所述的凹面反射鏡I安裝在外殼14的后端口且反射面朝向外殼14前端。如圖1所示，透明窗片安裝在外殼14的前端口，用于固定第一、第二準(zhǔn)直器，并且便于探測(cè)激光的散射光透過(guò)。
[0027]還包括云臺(tái)11;所述激光遙測(cè)儀12通過(guò)外殼14固定在云臺(tái)11之上。
[0028]所述激光器4采用可調(diào)諧二極管激光器;所述探測(cè)器組2通過(guò)同軸電纜8和信號(hào)處理主板3相連接。
[0029]當(dāng)探測(cè)光束通過(guò)光路中的特定化合物時(shí)，只有那些頻率相符的輻射光被吸收，從而產(chǎn)生特征吸收帶，得到一個(gè)光譜吸收?qǐng)D，就像“指紋”一樣，可以用來(lái)確定化合物的濃度。探測(cè)光束的散射光被反射回凹面反射鏡I后被探測(cè)器組2采集并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)輸入至信號(hào)處理主板3。信號(hào)處理主板3對(duì)采集到的特征吸收光譜進(jìn)行解析，從而得到實(shí)時(shí)的甲烷濃度數(shù)據(jù)。信號(hào)處理主板所采用的對(duì)光譜進(jìn)行分析進(jìn)而得出待測(cè)氣體(甲烷)濃度的方法是本領(lǐng)域所公知的技術(shù)，所采用的軟件也是公知軟件。所述的數(shù)據(jù)收發(fā)裝置包括GPS定位和GPRS通訊模塊，當(dāng)檢測(cè)到高濃度數(shù)據(jù)時(shí)，GPS定位和GPRS通訊模塊獲取實(shí)時(shí)地理坐標(biāo)值，并將信息及時(shí)傳送回監(jiān)控室，便于日后排查及維修。
[0030]探測(cè)器采用多個(gè)聯(lián)用的方式，以增加凹面鏡接收視場(chǎng)。
[0031]本實(shí)用新型的工作流程如下:
[0032]系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)自檢和進(jìn)行本底噪聲水平計(jì)算，用于本底濃度扣除。由于城市燃?xì)夤艿酪话阄挥诘缆肪G化帶及人行道下方，調(diào)節(jié)云臺(tái)方位，通過(guò)指示激光定位，使扇形光束能夠覆蓋整個(gè)綠化帶或者人行道。當(dāng)車輛沿著管線前進(jìn)時(shí)，如某一位置有氣體泄漏，則檢測(cè)儀即將地理坐標(biāo)發(fā)送回監(jiān)控室，同時(shí)車載地圖對(duì)該位置進(jìn)行標(biāo)記，便于排查維修。
[0033]由于探測(cè)光束呈扇形覆蓋整個(gè)綠化帶或者人行道，如果任意一束激光檢測(cè)到泄漏，即可判定該位置存在泄漏可能性，這種方式可以極大的減小漏檢概率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀，其特征在于，包括一個(gè)激光遙測(cè)儀(12);所述激光遙測(cè)儀(12)包括光機(jī)收發(fā)裝置、信號(hào)處理裝置和數(shù)據(jù)收發(fā)裝置;所述的光機(jī)收發(fā)裝置包括激光器(4)、分束器(5)、與分束器(5)出射端相配的多個(gè)第一準(zhǔn)直器(6)、凹面反射鏡(I)和探測(cè)器組(2);激光器(4)出射端與分束器(5)入射端相連接;分束器(5)的每個(gè)出射端均通過(guò)光纖(7)與一個(gè)第一準(zhǔn)直器(6)相連接;所述凹面反射鏡(I)的反射面位于第一準(zhǔn)直器(6)出射端的后方以收集經(jīng)第一準(zhǔn)直器(6)出射的探測(cè)激光的散射光;所述探測(cè)器組(2)安裝在凹面反射鏡(I)的聚光焦點(diǎn)上;所述的信號(hào)處理裝置包括信號(hào)處理主板(3);探測(cè)器組(2)的信號(hào)輸出端與信號(hào)處理主板(3)的信號(hào)輸入端相連接;所述的數(shù)據(jù)收發(fā)裝置包括GPS定位和GPRS通訊模塊(9);所述信號(hào)處理主板(3)的信號(hào)輸出端與GPS定位和GPRS通訊模塊(9)的信號(hào)輸入端相連接。2.如權(quán)利要求1所述的車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀，其特征在于，所述多個(gè)第一準(zhǔn)直器(6)呈扇形排列且扇形面位于豎直面內(nèi)以使出射的多束探測(cè)激光呈一個(gè)扇形排布。3.如權(quán)利要求2所述的車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀，其特征在于，還包括指示激光器(10)以及與指示激光器(10)相連接的第二準(zhǔn)直器(13);所述第二準(zhǔn)直器(13)設(shè)在最下方的第一準(zhǔn)直器(6)的下方且出射方向與該第一準(zhǔn)直器(6)的出射方向平行。4.如權(quán)利要求3所述的車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀，其特征在于，所述激光遙測(cè)儀(12)還包括一個(gè)水平設(shè)置且前后端開(kāi)口的筒狀外殼(14);所述信號(hào)處理主板(3)安裝在外殼(14 )的內(nèi)側(cè)殼體上，所述激光器(4 )、分束器(5 )、指示激光器(1 )以及GPS定位和GPRS通訊模塊(9)均安裝在信號(hào)處理主板(3)的上方;所述多個(gè)第一準(zhǔn)直器(6)以及第二準(zhǔn)直器(13)均通過(guò)支架和透明窗片安裝在外殼(14)的前端口且出射端朝向外側(cè);所述的凹面反射鏡(I)安裝在外殼(14)的后端口且反射面朝向外殼(14)前端。5.如權(quán)利要求4所述的車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀，其特征在于，還包括云臺(tái)(11);所述激光遙測(cè)儀(12)通過(guò)外殼(14)固定在云臺(tái)(11)之上。6.如權(quán)利要I?5任一項(xiàng)所述的車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測(cè)儀，其特征在于，所述激光器(4)采用可調(diào)諧二極管激光器;所述探測(cè)器組(2)通過(guò)同軸電纜(8)和信號(hào)處理主板(3)相連接。
【文檔編號(hào)】F17D5/02GK205424432SQ201620184387
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】袁松, 李明星, 常代有
【申請(qǐng)人】山西中科華儀科技有限公司