一种基于TDLAS技术的甲烷泄露监测系统的制作方法

本实用新型涉及气体检测技术领域，具体为一种基于tdlas技术的甲烷泄露监测系统。

背景技术：

甲烷是一种有机化合物，分子式是ch4，分子量为16.043。甲烷是最简单的有机物，也是含碳量最小（含氢量最大）的烃。甲烷在自然界的分布很广，是天然气，沼气，坑气等的主要成分，俗称瓦斯。它可用来作为燃料及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。

目前国内外大多数天然气管道泄漏检测仪，不论是点式固定传感器，还是便携式可燃气体探测仪，检测方式都是近距离检测的，要求把传感器置于燃气可能泄漏的环境中，传感器与燃气需要直接接触，因此危险性很大；而且，传统上工业现场常用的传感器在原理上大多使用电化学传感器或燃烧催化传感器，在实际使用中遇到诸如传感器老化、同类型气体干扰误报警、频繁的维护保养等问题。另外在人工实际巡检过程中经常也会遇到比如架空管道、穿越河道管道、埋地管道等难以满足直接检测条件的情况；为此，我们提出一种基于tdlas技术的甲烷泄露监测系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于tdlas技术的甲烷泄露监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于tdlas技术的甲烷泄露监测系统，包括cpu，所述cpu与气体检测模块电性连接，且所述cpu的输出端与无线数据采集模块电性连接，所述无线数据采集模块的输出端与信号处理模块电性连接，所述信号处理模块的输出端数据采集网关电性连接，所述数据采集网关与云台电性连接，所述云台与甲烷激光遥测终端电性连接，所述cpu的输出端与数据分析模块电性连接，所述数据分析模块与激光模块电性连接，所述数据分析模块与数据存储模块电性连接。

进一步地，所述激光模块由激光发射模块和激光接收模块组成，且所述激光模块设于气室内腔，所述气室内腔设有光电传感器。

进一步地，所述激光模块的发出端设有多路分光器，所述气室内腔设有光电转换电路，所述光电转换电路的输出端通过放大电路与报警显示模块电性连接。

进一步地，所述报警显示模块由报警模块和数码显示模块组成，所述报警模块采用lcd数码显示管和通用声光报警器实现。

进一步地，所述激光模块通过光纤与准直器相连，所述准直器与气室相连通，所述激光发射模块为dfb激光器。

进一步地，所述云台为横向0-360°，纵向±60°全动云台。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型实现抗干扰、高精度、快速响应的远距离甲烷泄露监测；结合4g无线数据采集网关搭载云台，在天然气站场、lng工厂等存在天然气泄露风险的高危场所，进一步实现无盲区全覆盖、无人化、精准化泄漏检测。使用电池供电方式，可以实现灵活、便携移动监测；基于tdlas的气体激光遥测在技术上具有动态测量范围大、分辨率高、抗干扰性好、传感器无老化、日常使用免维护的优点，相较于传统燃烧催化原理、电化学原理的传感器，能节约频繁更换传感器带来的直接材料成本和维护成本，而且基于tdlas的气体激光遥测技术可实现本质安全连续的状态监测。

附图说明

图1为本实用新型工作原理框图。

图中：1、cpu；2、气体检测模块；3、无线数据采集模块；4、信号处理模块；5、数据采集网关；6、云台；7、甲烷激光遥测终端；8、数据分析模块；9、数据存储模块；10、激光发射模块；11、激光接收模块；12、多路分光器；13、气室；14、光电传感器；15、数码显示模块；16、报警模块。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种基于tdlas技术的甲烷泄露监测系统，包括cpu1，cpu1与气体检测模块2电性连接，且cpu1的输出端与无线数据采集模块3电性连接，无线数据采集模块3的输出端与信号处理模块4电性连接，信号处理模块4的输出端数据采集网关5电性连接，数据采集网关5与云台6电性连接，结合4g无线数据采集网关搭载云台，在天然气站场、lng工厂等存在天然气泄露风险的高危场所，进一步实现无盲区全覆盖、无人化、精准化泄漏检测。使用电池供电方式，可以实现灵活、便携移动监测，云台6与甲烷激光遥测终端7电性连接；

cpu1的输出端与数据分析模块8电性连接，数据分析模块8与激光模块电性连接，数据分析模块8与数据存储模块9电性连接，用单一频率的窄带激光扫描出一条独立的气体吸收线，并利用可调谐半导体激光器的波长随注入电流而改变的特性，实现对分子的单条或几条距离很近很难分辨的吸收线的测量，并且具有速度快，灵敏度高的优点。在不失灵敏度的情况下，其时间分辨率可达毫秒量级。因为激光的分辨率高，检测精度高，因此可用于痕量气体监测分析。

激光模块由激光发射模块10和激光接收模块11组成，且激光模块设于气室13内腔，气室13内腔设有光电传感器14，通过单片机控制电路对激光模块进行电流调制，使激光模块发出所需波长的激光，激光穿过气体监测区域后，到达反射面并被反射回激光探测器，若激光穿过的气体区域中存在被检测的特征气体，激光就将与该气体发生作用并被吸收，特征气体浓度越高，吸收量越大，激光探测器将监测到激光强度的变化并将其反馈至单片机控制电路进行处理，最终由信号处理模块将浓度结果传送到无线数据采集模块，最终上传至数据中心。

激光模块的发出端设有多路分光器12，气室13内腔设有光电转换电路，光电转换电路的输出端通过放大电路与报警显示模块电性连接。

报警显示模块由报警模块16和数码显示模块15组成，报警模块16采用lcd数码显示管和通用声光报警器实现。

激光模块通过光纤与准直器相连，准直器与气室13相连通，激光发射模块10为dfb激光器。

云台6为横向0-360°，纵向±60°全动云台，预置n个待监测区域或规划检测路径及预置检测时间，实现在天然气站场、lng工厂等存在天然气泄露风险的高危场所甲烷泄露检测的无盲点全覆盖、无人化精准检测。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种基于tdlas技术的甲烷泄露监测系统，其特征在于：包括cpu（1），所述cpu（1）与气体检测模块（2）电性连接，且所述cpu（1）的输出端与无线数据采集模块（3）电性连接，所述无线数据采集模块（3）的输出端与信号处理模块（4）电性连接，所述信号处理模块（4）的输出端数据采集网关（5）电性连接，所述数据采集网关（5）与云台（6）电性连接，所述云台（6）与甲烷激光遥测终端（7）电性连接，所述cpu（1）的输出端与数据分析模块（8）电性连接，所述数据分析模块（8）与激光模块电性连接，所述数据分析模块（8）与数据存储模块（9）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于tdlas技术的甲烷泄露监测系统，其特征在于：所述激光模块由激光发射模块（10）和激光接收模块（11）组成，且所述激光模块设于气室（13）内腔，所述气室（13）内腔设有光电传感器（14）。

3.根据权利要求2所述的一种基于tdlas技术的甲烷泄露监测系统，其特征在于：所述激光模块的发出端设有多路分光器（12），所述气室（13）内腔设有光电转换电路，所述光电转换电路的输出端通过放大电路与报警显示模块电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于tdlas技术的甲烷泄露监测系统，其特征在于：所述报警显示模块由报警模块（16）和数码显示模块（15）组成，所述报警模块（16）采用lcd数码显示管和通用声光报警器实现。

5.根据权利要求4所述的一种基于tdlas技术的甲烷泄露监测系统，其特征在于：所述激光模块通过光纤与准直器相连，所述准直器与气室（13）相连通，所述激光发射模块（10）为dfb激光器。

6.根据权利要求1所述的一种基于tdlas技术的甲烷泄露监测系统，其特征在于：所述云台（6）为横向0-360°，纵向±60°全动云台。

技术总结
本实用新型公开了气体检测技术领域的一种基于TDLAS技术的甲烷泄露监测系统，所述CPU与气体检测模块电性连接，且所述CPU的输出端与无线数据采集模块电性连接，所述无线数据采集模块的输出端与信号处理模块电性连接，所述数据分析模块与激光模块电性连接；本实用新型实现抗干扰、高精度、快速响应的远距离甲烷泄露监测；进一步实现无盲区全覆盖、无人化、精准化泄漏检测；基于TDLAS的气体激光遥测在技术上具有动态测量范围大、分辨率高、抗干扰性好、传感器无老化、日常使用免维护的优点，相较于传统燃烧催化原理、电化学原理的传感器，能节约频繁更换传感器带来的直接材料成本和维护成本，而且基于TDLAS的气体激光遥测技术可实现本质安全连续的状态监测。

技术研发人员：崔青山;姚国斌;戴晶晶;赵亚雄;范明潮;鲍玮;张力强;李鑫
受保护的技术使用者：山西中液互联能源有限公司
技术研发日：2020.12.24
技术公布日：2021.08.27