带有激光检测燃气泄露的自控阀及检测控制方法与流程

1.本发明涉及一种既能够高效灵敏检测燃气管道是否发生泄漏，又能在10年内免检检测探头，同时又能自动控制泄漏燃气管道通断，以及能够从技术角度上明确燃气泄漏责任方的带有激光检测燃气泄露的自控阀及检测控制方法，属燃气输送管道阀制造领域。


背景技术：

2.现有的燃气输送管道阀在结构设计上，阀门本身既不带燃气泄露检测装置，也不带物联网电路，而现在每个城市燃气输送管网规模十分庞大，输送管网基本上都埋在地下，一旦发生输管网燃气泄漏的情况，监管部门无法得知，只有当泄漏燃气在遇火源将发生爆炸、导致燃气输送管被毁，以及人员伤亡情况发生时才会得知，此时已是灾难定局，给国家造成巨大财产损失，使无辜人员遭遇不幸，使监管部门形同虚设，毫无办法，责任无法归属。


技术实现要素：

3.设计目的：利用激光探头高分辨率、响应速度快、灵敏度高、实时性好特征，将此用于燃气管道输送的阀门设计中，使用于输送燃气的管道阀门自身高分辨率检测、gps定位、远程快速响应报警警示、后台远程控制阀门开启，极时避免可燃气体泄露所引起的灾难，同时从技术手段上明确责任。
4.设计方案：为了实现上述设计目的。本发明在结构设计上，以现有的燃气流量计或燃气表为基体，将tdlas技术作为监控燃气流量计或燃气表是否发生微泄露的检测电路，并且与现有燃气流量计或燃气表内的流量计物联网主板相配套，通过设置与流量计物联网计量电路代码相匹配的tdlas的检测代码，实现与流量计物联网计量电路共用无线通信网络和共用云端监控系统，这样设计的目的在于：1、tdlas是tunable diode laser absorption spectroscopy的简称，该技术主要是利用可调谐半导体激光器的窄线宽和波长随注入电流改变的特性实现对分子的单个或几个距离很近很难分辨的吸收线进行测量，这种测量方法是hinkley和reid提出的，已经发展成为了非常灵敏和常用的大气中痕量气体的监测技术。它的主要特点包括：(1) 高选择性，高分辨率的光谱技术，由于分子光谱的“指纹”特征，它不受其它气体的干扰，这一特性与其它方法相比有明显的优势。(2) 它是一种对所有在红外有吸收的活跃分子都有效的通用技术，同样的仪器可以方便的改成测量其它组分的仪器，只需要改变激光器和标准气即可实现，因此本发明将其改成同时测量多组分的检测头。(3) 它具有速度快，灵敏度高的优点。在不失灵敏度的情况下，其时间分辨率可以在ms量级，并且在不洁空气的条件下，长达10年不用检测，解决了现有燃气探头一年一检测的缺陷（实际使用当中，无论是主管部门，还是用户都没法做到一年一检测，形同虚设，因而造成燃气泄漏，检测头检测不到的情形时有发生，结果导致灾难性后果发生。），因此当其作为气体流量计或燃气表应用环境燃气是否存在泄漏的检测时，可以百分之百地堵绝燃气检测头失灵情况的发生。
5.2、本发明在现有管道阀门上设置激光式可燃气体检测传感器电路，该激光式可燃
气体检测传感器电路中的激光探头位于壳外，利用激光技术实现对泄漏燃气测量，它由激光检测器、激光器、测量电路等组成，以其无接触远距离测量、高精度、大量程等特点备受传感器人们关注，是一种新型智能化的传感器。激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号，因此它能够将管道阀门或管道四周泄漏的微量燃气毫不留情检测出来，既能够提醒监管部门及时处理，消除隐患，又能够防止积少成多，引发恶性事件发生。
6.3、本发明将激光式可燃气体检测传感器电路信号输出端通过有线或无线方式传输至物联网主板（流量计物联网计量电路）的信号接收端，由于流量计物联网计量电路预留有信号接口（根据通信协议预留信号接口），当激光式或燃气体检测传感器检测到燃气信号时，它可以根据设定好的能信协议将燃气浓度信号值通过流量计物联网计量电路预留有信号接口进入流量计物联网计量电路，并且以通信协议规定的形式共用现有流量计物联网计量电路的传输信道，将所检测到的燃气信号传输至云端监控系统。
7.4、本发明在激光式可燃气体检测传感器电路中设置gps定位，这样设计的目的在于：现有的管道阀门中既没有10年免检的燃气泄漏检测探头，也没有gps定位系统，一旦发生燃气泄漏且尚未造成灾难的情况下，用户无法在第一时间发现，监管维护部门也无法在第一时间发现处理，只有等到灾难发生时，才采取补救描施，但为时已晚。本发明采用10年免检的激光式可燃气体检测传感器作为燃气的检测探头和gps定位系统相结合，它不仅能够将微弱的漏气现象检出，也能够发生微漏气的用户位置检出传输到云端监控系统，云端监控系统接将接收到的燃气泄漏信息和gps位置信息传输到片区的值班人员同时，云端监控系统通过燃气安全app发送到值班人员的手机上，或通过设置在管道阀门上的语言报警器发出警报同时，云端监控系统发出切断管道阀门指令，执行机构接收到云端监控系统发出的切断阀门指令后将管道阀门关闭，确保供气管网的安全。
8.5、本发明云端监控系统设置燃气浓度上限执行指令，当云端监控系统接收到管网燃气泄漏浓度达到所设定的上限值时，直接下达远程气阀关闭指令，通过远程指令将设置在管道上的控制阀门自动关闭同时，通知片区的值班人员快速到现场抢修，避免灾难事故发生。
9.技术方案1：一种带有激光检测燃气泄露的自控阀，包括控制阀，控制阀上设有控制器，控制器由激光式可燃气体检测传感器电路和物联网电路板构成；控制阀输出的信号通过传感器传输至控制器中物联网电路板的信号接收端，激光式可燃气体检测传感器电路中的激光探头位于控制阀电子部分壳外或壳内，激光式可燃气体检测传感器电路信号输出端通过有线或无线方式传输至物联网主板的信号接收端，物联网主板通过无线方式将通过控制阀的流量信息和激光式可燃气体检测传感器电路检测到的可燃气体的浓度信息传输至云端监控系统。
10.技术方案2：一种带有激光检测燃气泄露的自控阀，包括控制阀，控制阀上设有控制器，控制器由激光式可燃气体检测传感器电路、物联网电路板和执行机构构成；控制阀输出的信号通过传感器传输至控制器中物联网电路板的信号接收端，激光式可燃气体检测传感器电路中的激光探头位于控制阀电子部分壳外或壳内，激光式可燃气体检测传感器电路
信号输出端通过有线或无线方式传输至物联网主板的信号接收端，物联网主板通过无线方式将通过控制阀的流量信息和激光式可燃气体检测传感器电路检测到的可燃气体的浓度信息传输至云端监控系统，执行机构信号接收端接收来自云端监控系统指令，执行机构执行端控制控制阀开启或关闭或开启量大小。
11.技术方案3：一种带有激光检测燃气泄露的自控阀的检测控制方法，当位于输气管道中的控制阀门或控制阀门四周发生燃气泄漏时，泄露燃气与tdlas激光探头相触时，tdlas激光探头高分辨率检测到泄漏的燃气，并在快速计算泄漏燃气浓度值的同时触发自身携带的gps定位且通过流量计物联网计量电路和5g或4g或nb或lora将燃气泄漏信息和gps位置信息远程传输至云端监控系统，云端监控系统将接收到的燃气泄漏信息和gps位置信息传输到片区的值班人员同时，云端监控系统通过燃气安全app发送到值班人员手机上，同时通过远程指令将位于输气管道中的控制阀关闭。
12.本发明与背景技术相比，一是由于在管道控制阀上设置有激光式可燃气体检测传感器电路，该检测传感器电路能够将管网发生的微量燃气泄漏高分辨率快速检出、并能在快速计算出泄漏燃气浓度值的同时触发自身携带的gps定位系统通过流量计物联网计量电路和5g或4g或nb或lora将燃气泄漏信息和gps位置信息远程传输至云端监控系统，由云端监控系统快速作出反响，将隐患消除在灾难形成前；二是明确监管责任，解决了背景技术存在的责任不清的三个具体问题，即采用10年免检燃气泄漏激光检测探头，无需一年一检，解决了现存的一年一检为实际不检的尴尬局面，其次实现了管网燃气漏气快速定位抢修的问题；三是明确了管网燃气漏气抢修责任或不作为导致灾难性事故责任的归属问题，实现了安全责任量化的目的，具有划时代的社会效益，保障了燃气输送管网的安全性，明确事故责任的归属。
附图说明
13.图1是带有激光检测燃气泄露的自控阀示意图。
14.图2是图1的产品示意图。
具体实施方式
15.实施例1：参照附图1和2。一种带有激光检测燃气泄露的自控阀，包括控制阀1，控制阀1上设有控制器2，控制器2由激光式可燃气体检测传感器电路3和物联网电路板4构成；控制阀1输出的信号通过传感器传输至控制器2中物联网电路板4的信号接收端，激光式可燃气体检测传感器电路3中的激光探头位于控制阀电子部分2壳外或壳内，激光式可燃气体检测传感器电路3信号输出端通过有线或无线方式传输至物联网主板4的信号接收端，物联网主板4通过无线方式将通过控制阀的流量信息和激光式可燃气体检测传感器电路3检测到的可燃气体的浓度信息传输至云端监控系统5。
16.控制阀1中流体流量、温度、压力信息分别通过流量传感器、温度传感器和压力传感器检测传输至物联网电路的信号输入端。激光式可燃气体检测传感器电路3信号输出端通过ttl或232信号传输至流量计物联网主板4的信号接收端。
17.激光式可燃气体检测传感器电路3信号输出端通过蓝牙或红外信号传输至流量计物联网主板4的信号接收端。激光式可燃气体检测传感器电路3置有gps定位装置，gps定位
装置发出的定位信号通过5g、4g、nb、lora远程传输数据至云端监控系统5。
18.流量计物联网主板4的无线输出三路信号，一路计量信号，一路用户位置定位信号，一路可燃气体浓度信号。云端监控系统5设有gps识别系统和远程指令发射系统。激光探头优选为tdlas激光式实施例2：在实施例1的基础上，一种带有激光检测燃气泄露的自控阀，包括控制阀1，控制阀1上设有控制器2，控制器2由激光式可燃气体检测传感器电路3、物联网电路板4和执行机构构成；控制阀1输出的信号通过传感器传输至控制器2中物联网电路板4的信号接收端，激光式可燃气体检测传感器电路3中的激光探头位于控制阀电子部分2壳外或壳内，激光式可燃气体检测传感器电路3信号输出端通过有线或无线方式传输至物联网主板4的信号接收端，物联网主板4通过无线方式将通过控制阀的流量信息和激光式可燃气体检测传感器电路3检测到的可燃气体的浓度信息传输至云端监控系统5，执行机构信号接收端接收来自云端监控系统5指令，执行机构执行端控制控制阀1开启或关闭或开启量大小。
19.实施例3：在实施例1或2的基础上，一种带有激光检测燃气泄露的自控阀的检测控制方法，当位于输气管道中的控制阀门或控制阀门四周发生燃气泄漏时，泄露燃气与tdlas激光探头相触时，tdlas激光探头高分辨率检测到泄漏的燃气，并在快速计算泄漏燃气浓度值的同时触发自身携带的gps定位且通过流量计物联网计量电路和5g或4g或nb或lora将燃气泄漏信息和gps位置信息远程传输至云端监控系统，云端监控系统将接收到的燃气泄漏信息和gps位置信息传输到片区的值班人员同时，云端监控系统通过燃气安全app发送到值班人员手机上，同时通过远程指令将位于输气管道中的控制阀关闭。
20.需要说明的是：激光式可燃气体检测传感器电路3和流量计物联网主板4均系现有技术，在此不作叙述。
21.需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。