一种基于包袋法原理的泄漏实时监测装置及其监测方法与流程

本发明涉及泄漏监测设备技术领域，尤其涉及一种基于包袋法原理的泄漏实时监测装置及其监测方法。

背景技术：

根据研究报告表明：在全球范围内每年因运营不确定造成的损失超过10000亿美元。自2018年1月1日起施行《环境保护税法》有利于监测设备行业的爆发，激活不低于1000亿每年的国内市场空间。据青岛安工院的数据表明：石油、化工、冶金、电力行业35％以上的事故与泄漏有关，40％以上的泄漏人工巡检未能发现，50％以上的技术骨干将在5-10年后退休，75％以上的泄漏隐患未提早发现酿成事故。目前工业安全及风险管理的整体市场年增长率＞30％；技术和产业发展趋势由传统的固定式检测+人工定期巡检，逐渐向以低功耗物联网技术为依托的无线检测与智能巡检发展。在传统的石油、化工、冶金、电力等企业的泄漏监测领域中，主要存在气体监测系统(gds)系统、泄漏检测与修复技术(ldar)与状态监测三种。

气体监测系统(gds)系统由安装在现场的可燃/有毒气体探测器和安装在控制室内的控制单元、数据采集模块、工作站等组成。通过对可燃/有毒气体探测器对生产现场的各种气体的检测，当某个探测器检测到的浓度超过上限或低于下限时，操作人员可以通过工控机的触摸屏或人机交互界面，实时监视可燃/有毒气体探测器的情况，主要有气体浓度值，报警上限，实时曲线和历史数据等。气体监测系统(gds)系统对泄漏监测功能的实现依靠安装在现场的可燃/有毒气体探测器。由于可燃/有毒气体探测器所监测的是一个小区域的数值，而不是接触式测量泄漏的部位，导致监测精度受环境因数及监测距离的远近影响极大从而误报率高；可燃/有毒气体探测器的安装需要在现场额外布线导致监测覆盖率低；可燃/有毒气体探测器的安装布点仅考虑过往发生事故与安全隐患且人员活动较多的近地面位置，并未充分考虑到其他容易发生泄漏的位置，尤其是不可达密封点的泄漏，安装布点较为孤立。

泄漏检测与修复技术(ldar)主要是通过火焰离子化检测仪(fid)或光离子化检测器(pid)对潜在泄漏点进行人工巡检检测，若发现存在泄漏现象的组件，并进行修复或替换，进而实现降低泄漏排放。泄漏检测与修复技术(ldar)是对工业生产全过程物料泄漏进行控制的系统工程，通过移动式检测仪器，定量检测或检查容易泄漏密封点，并在一定期限内修复泄漏点，从而控制物料泄漏损失，并减少对环境造成的污染。现今无论是ldar检测仪还是smartldar红外成像探测仪均为检测泄漏到空气中的vocs总量(thc、tvoc和nmthc)，其准确度和精度受气体种类、检测时的气象条件(风速)、加热源和检测位置与泄漏源距离等多种外界因素的干扰，误差很大，且受制与人力因素智能采用巡检的方式对可达密封点进行检测，往往发生泄漏后才能发现并维护，时效性较差。

状态监测主要通过对现场仪器仪表等监控设备的断电、关闭、故障等状态进行监测分析，并对温度、湿度、压力、液位、有毒气体浓度等的异常状态设定阈值，当异常状态大于设定的阈值时，状态监测自动对管理人员进行提醒。状态监测主要通过对现场仪器仪表等监控设备的断电、关闭、故障等状态进行监测分析，根据预先设定的阈值判断是否为异常状态，其对泄漏状态的判断多为离线诊断，同一装置或设备的其他诊断状态较多时候未能进行数据融合，存在大量的信息孤岛，局域连接困难等局限。

现有的技术难以做到实时、连续、全天候对装置设备与管阀件之间的泄漏进行源头监测且监测数据的准确性较差，无法对泄漏的表征物理量进行多参数实时监测。为此，本申请人经过有益的探索和研究，找到了解决上述问题的方法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题之一在于：针对现有技术的不足而提供一种可实时、连续、全天候对泄漏源进行监测且监测数据准确性好的基于包袋法原理的泄漏实时监测装置。

本发明所要解决的技术问题之二在于：提供一种上述基于包袋法原理的泄漏实时监测装置的监测方法。

作为第一方面的一种基于包袋法原理的泄漏实时监测装置，包括：

一安装在管道连接处的用于对管道连接处产生的泄漏气体进行收集的泄漏气体收集器，所述泄漏气体收集器具有一泄漏气体收集出口；

一导漏管，所述导漏管的一端与所述泄漏气体收集器的泄漏气体收集出口连接；以及

一安装在管道上且位于所述泄漏收集器一侧的泄漏数据采集单元，所述泄漏数据采集单元具有一泄漏气体进气口和一泄漏气体排气口，所述泄漏数据采集单元的泄漏气体进气口与所述导漏管的另一端连接，用于接收所述泄漏气体收集器所收集的泄漏气体，并对所述泄漏气体的多个表征物理量进行测量，再通过无线方式将测量数据远程传输至后台终端进行分析处理。

在本发明的一个优选实施例中，所述泄漏数据采集单元包括：

一外壳体，所述泄漏数据采集单元的泄漏气体进气口和泄漏气体排气口间隔开设在所述外壳体上；

一构成在所述外壳体内的泄漏气体采集通道，所述泄漏气体采集通道的两端分别与所述泄漏气体进气口和泄漏气体排气口连接；

一设置在所述外壳体内的用于对泄漏气体的温湿度进行测量的温湿度传感器，所述温湿度传感器的探测头延伸入所述泄漏气体采集通道内；

一设置在所述外壳体内的用于对泄漏气体的压强进行测量的压力传感器，所述压力传感器的探测头延伸入所述泄漏气体采集通道内；

一设置在所述外壳体内的用于对泄漏气体的流量进行测量的流量传感器，所述流量传感器的探测头延伸入所述泄漏气体采集通道内；

一安装在所述外壳体上的用于将测量数据远程传输至后台终端的无线通讯模块；以及

一安装在所述外壳体内且分别与所述温湿度传感器、压力传感器、流量传感器和无线通讯模块连接的中央处理器。

在本发明的一个优选实施例中，所述泄漏数据采集单元通过一安装支架安装在管道上。

作为本发明第二方面的一种上述基于包袋法原理的泄漏实时监测装置的监测方法，包括以下步骤：

按照一定周期唤醒所述泄漏数据采集单元的中央处理器进行工作；

所述泄漏数据采集单元的中央处理器控制所述温湿度传感器、压力传感器以及流量传感器启动工作；

所述温湿度传感器、压力传感器以及流量传感器分别对流经所述泄漏气体采集通道内的泄漏气体进行测量，并将测量数据发送至所述中央处理器内；

所述中央处理器将采集到的测量数据与其缓存中所存储的监测曲线数据库进行比对，从监测曲线数据库中找出在当前温湿度、压强的工作环境下的最佳校准曲线，并根据找出的最佳校准曲线计算得到当前流量传感器的最终校准结果；

所述中央处理器通过所述无线通讯模块将最终校准结果远程传输至后台终端进行分析处理，继而所述泄漏数据采集单元进入休眠状态。

在本发明的一个优选实施例中，所述无线通讯模块采用aes数据加密算法对最终校准结果进行加密后再进行远程传输。

由于采用了如上技术方案，本发明的有益效果在于：

1.本发明可实时、连续、全天候对泄漏源进行检测，并根据当前的温度是、压强等数据对当前流量传感器所测量的数据校准，极大地提高了监测数据的准确性；

2.本发明通过包袋法原理对泄漏源进行直接监测，有效地克服了气体监测系统(gds)系统与泄漏检测与修复技术(ldar)受制于泄漏气体种类、环境与人为因素的影响；

3.本发明可由电池独立供电，无需额外布线，有效地解决了气体监测系统(gds)系统监测覆盖率小的问题；

4.本发明使用无线远程数据传输的监测模式，避免了人工巡检时效性差的问题；

5.本发明通过对泄漏源进行远程监测，可及时发现存在泄漏的位置并进行源头治理，消除安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的泄漏数据采集单元的结构示意图。

图3是本发明的监测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，图中给出的是一种基于包袋法原理的泄漏实时监测装置，包括泄漏气体收集器100、导漏管200以及泄漏数据采集单元300。

泄漏气体收集器100安装在管道连接处，其用于对管道连接处产生的泄漏气体进行收集，泄漏气体收集器100具有一泄漏气体收集出口110。具体地，泄漏气体收集器100内嵌有高密封性能的复合密封内衬材料，其安装在管道连接处的法兰上方，形成对管道法兰的完整包裹，其内部形成有一个可暂时存放泄漏气体的空腔。当管道法兰密封处发生微小泄漏时，泄漏气体会第一时间被收集在泄漏气体收集器100内，而不会直接逸散到空气中。在本实施例中，泄漏气体收集器100可采用由本申请人申请的专利号为201721005439.9的中国实用新型所公开的卡箍式法兰密封泄漏在线收集机构。当然，也可以采用市面上销售的能达到同样收集效果的气体收集装置。

导漏管200的一端与泄漏气体收集器100的泄漏气体收集出口110连接。

泄漏数据采集单元300通过一安装支架400安装在管道上且位于泄漏气体收集器100的一侧，安装支架400的一端410通过抱箍方式连接在管道上，其另一端420与泄漏数据采集单元300固接，用以支撑泄漏数据采集单元300的安装定位。具体地，参见图2，泄漏数据采集单元300包括外壳体310、泄漏气体采集通道320、温湿度传感器330、压力传感器340、流量传感器350、无线通讯模块360以及中央处理器370。外壳体310的上、下侧面分别开设有一泄漏气体进气口311和一泄漏气体排气口312。外壳体310的泄漏气体进气口311与导漏管200的另一端连接。泄漏气体采集通道320构成在外壳体310内，其两端分别与泄漏气体进气口311和泄漏气体排气口312连接，用于将泄漏气体进气口311与泄漏气体排气口312进行连通，泄漏气体收集器100所收集的泄漏气体经由导漏管200后从泄漏气体进气口311进入泄漏气体采集通道320内，通过泄漏气体采集通道320后经由泄漏气体排气口312排出。温湿度传感器330设置在外壳体310内，其探测头331延伸入泄漏气体采集通道320内，用于对流经泄漏气体采集通道320内的泄漏气体的温湿度进行测量。压力传感器340设置在外壳体310内，其探测头341延伸入泄漏气体采集通道320内，用于对流经泄漏气体采集通道320内的泄漏气体的压强进行测量。流量传感器350设置在外壳体310内，其探测头351延伸入泄漏气体采集通道320内，用于对流经泄漏气体采集通道320内的泄漏气体的流量进行测量。无线通讯模块360安装在外壳体310上，用于将测量数据远程传输至后台终端。中央处理器370安装在外壳体310内且分别与温湿度传感器330、压力传感器340、流量传感器350和无线通讯模块360连接。

参见图3，图中给出的是本发明基于包袋法原理的泄漏实时监测装置的监测方法，包括以下步骤：

步骤s10，按照一定周期唤醒泄漏数据采集单元300的中央处理器370进行工作；

步骤s20，中央处理器370控制温湿度传感器330、压力传感器340以及流量传感器350启动工作；

步骤s30，温湿度传感器330、压力传感器340以及流量传感器350分别对流经泄漏气体采集通道320内的泄漏气体进行测量。判断温湿度传感器330、压力传感器340以及流量传感器350是否采集完成，若采集完成，则进入步骤s40，若没有采集完成，则重新执行步骤s30；

步骤s40，中央处理器370一方面读取温湿度传感器330、压力传感器340以及流量传感器350所采集到的测量数据，另一方面加载缓存中所存储的监测曲线数据库；

步骤s50，中央处理器370将读取到的测量数据与其缓存中所存储的监测曲线数据库进行比对，从监测曲线数据库中找出在当前温湿度、压强的工作环境下的最佳校准曲线，并判断是否进行有效的匹配比对，若判断为是，则进入步骤s60，若判断为否，进入步骤s70；

步骤s60，中央处理器370根据最佳校准曲线计算得到当前流量传感器350的最终校准结果，并通过无线通讯模块360将最终校准结果远程传输至后台终端进行分析处理，继而进入步骤s80。在该步骤s60中，无线通讯模块360采用aes数据加密算法对最终校准结果进行加密后再进行远程传输；

步骤s70，判断本次操作是否超时，若超时，则进入步骤s80，若未超时，则返回步骤s30，重新执行步骤s30；

步骤s80，泄漏数据采集单元300进入休眠状态。

本发明的泄漏数据采集单元300通过导漏管200与泄漏气体收集器100直接连通，直接测量泄漏气体收集器100所收集的泄漏气体的相关参数，如流量、温湿度、气体压强等多个关键的泄漏表征物理量，由于使用的高精度的气体流量传感器，此种测量方式不受制于气体监测种类，同时避免了人为操作习惯与环境因素影响。本发明所监测的泄漏多种参数可以实时通过无线模块360将经过aes数据加密算法后的监测数据远程传输至后台终端进行实时分析诊断，有效地提高数据传输的安全性。本发明的泄漏数据采集单元300中涉及到温湿度、气体压强等多个辅助补偿监测数据，不但可以用于实时对流量传感器的数值误差纠正，从而提高对泄漏监测的数据精度，而且可以通过以上的泄漏表征物理量推算发生泄漏的致因物理量，例如生产工艺是否发生较大变化等。此外，本发明的泄漏数据采集单元300采用超低功耗技术，例如周期性唤醒cpu，定时数据传送的工作模式，使得设备的平均功耗极低，工作年限理论上可达10年。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。