一种基于图像的高压氢气泄露监测系统及监测方法

本发明涉及气体泄漏检测，具体为一种基于图像的高压氢气泄露监测系统及监测方法。

背景技术：

1、近年来，随着新能源行业的飞速发展，氢能源作为一种高效低碳的可再生能源，受到了各行各业的广泛关注。氢气制备原料充足，且燃烧效率高，与其他能源相比具有相当的优势。但是，高压氢气会腐蚀金属管壁，造成氢脆现象。一旦发生氢气泄露事件，易造成燃烧、爆炸等重大安全事故。因此，国内市场对于高压氢气传输的要求也在不断地提高。

2、目前，国内外在监测氢气泄露时，主要使用的是各种氢敏传感器，对氢气瓶、管道、阀门处进行监测。但是，催化法传感器与电化学传感器需要较高的工作环境温度，且响应速度较慢，易造成人员中毒现象；热导式传感器传感精度不高，难以实现低浓度氢气的监测；光学传感器的传感器体积较大，系统复杂，且成本较高。因此，目前急需一种适用性广泛、传感精度高的高压氢气泄露监测系统和方法。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于图像的高压氢气泄露监测系统及监测方法，具备响应速度快，安全，成本低的优点。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于图像的高压氢气泄露监测系统，该监测系统包括：

5、有色烟雾喷射装置，与微处理器电连接，储藏并能够间歇性喷出有色烟雾；

6、图像样本采集模块，用于实时采集有色烟雾形态；

7、边缘服务器，与所述图像样本采集模块电连接，用于接收图像样本采集模块图像数字信息；

8、信号传输装置，与所述微处理器相连。

9、优选的，有色烟雾喷射装置安装在待测高压氢气阀门的周围。

10、优选的，所述图像样本采集模块包括镜头、光源、模数转化器，安装在待测高压氢气阀门的上方。

11、优选的，所述有色烟雾喷射装置包括有色烟雾喷嘴与有色烟雾存储装置；有色烟雾喷射装置安装在待测高压氢气阀门的侧方，且有色烟雾喷射方向与待测高压氢气阀门气体出口方向垂直；有色烟雾存储装置通过管道与有色烟雾喷嘴连接。

12、优选的，所述边缘服务器包括微处理器与有色烟雾轮廓数据库。

13、本发明还提出一种基于图像的高压氢气泄露监测方法，利用上述的一种基于图像的高压氢气泄露监测系统，监测方法包括以下步骤：

14、s1：开启有色烟雾喷射装置，使其固定间隔时间喷射烟雾；

15、s2：对喷射的有色烟雾图样进行采集，获取有色烟雾运动的光学信息，并转化为图片数字信息，传递给边缘服务器。

16、s3：微处理器对图像样本进行处理；

17、s4：将处理后的图像样本与有色烟雾轮廓数据库对比，判断是否泄露；

18、s5：若发生泄露，信号传输装置将泄露信息发送至用户。

19、优选的，s3中对图像样本进行处理，具体包括s31：降噪处理，去除风速、温度、气压等环境扰动量。

20、优选的，s3中对图像样本进行处理，还包括：

21、s32：对图片进行灰度化处理，将彩色图像中的三分量的亮度作为三个灰度图像的灰度值,可根据应用需要选取一种灰度图像；

22、gray1(i,j)＝r(i,j)

23、gray1(i,j)＝g(i,j)

24、gray1(i,j)＝b(i,j)

25、s33：对图片进行自适应局部二值化处理。

26、(三)有益效果

27、与现有技术相比，本发明提供了一种基于逻辑回归算法的高压氢气泄漏检测系统，具备以下有益效果：

28、1、该高压氢气泄露监测系统安装相对方便，本监测系统基于图像监测氢气的泄露，设备的成本较低，能够较好地适应大多数工况的要求。同时，相较于传统的氢气监测方法，通过机器学习方法所得到的结果更加快速、准确、便捷。

技术特征：

1.一种基于图像的高压氢气泄露监测系统，其特征在于：该监测系统包括：

2.如权利要求1所述的基于图像的高压氢气泄露监测系统，其特征在于，有色烟雾喷射装置安装在待测高压氢气阀门的周围。

3.如权利要求1所述的基于图像的高压氢气泄露监测系统，其特征在于，所述图像样本采集模块包括镜头、光源、模数转化器，安装在待测高压氢气阀门的上方。

4.如权利要求1所述的基于图像的高压氢气泄露监测系统，其特征在于，所述有色烟雾喷射装置包括有色烟雾喷嘴与有色烟雾存储装置；有色烟雾喷射装置安装在待测高压氢气阀门的侧方，且有色烟雾喷射方向与待测高压氢气阀门气体出口方向垂直；有色烟雾存储装置通过管道与有色烟雾喷嘴连接。

5.如权利要求1所述的基于图像的高压氢气泄露监测系统，其特征在于，所述边缘服务器包括微处理器与有色烟雾轮廓数据库。

6.一种基于图像的高压氢气泄露监测方法，其特征在于，利用如权利要求1至5任意一项所述的基于图像的高压氢气泄露监测系统，监测方法包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的基于图像的高压氢气泄露监测方法，其特征在于，s3中对图像样本进行处理，具体包括s31：降噪处理，去除风速、温度、气压等环境扰动量。

8.如权利要求7所述的基于图像的高压氢气泄露监测方法，其特征在于，s3中对图像样本进行处理，还包括：

技术总结
本发明公开了一种基于图像的高压氢气泄露监测系统及监测方法，该监测系统包括：有色烟雾喷射装置，与微处理器电连接，储藏并能够间歇性喷出有色烟雾；图像样本采集模块，用于实时采集有色烟雾形态；边缘服务器，与所述图像样本采集模块电连接，用于接收图像样本采集模块图像数字信息；信号传输装置，与所述微处理器相连。该高压氢气泄露监测系统安装相对方便，可用于检测已经铺设完成的高压氢气阀门；并且本发明采用摄像头来判断氢气是否泄露，可以快速准确地识别出危险状况，并将预设文本与地址信息通知给紧急联络人与紧急联络机构。

技术研发人员：秦岭,秦岭,温惠泷,黄庆,白鹤翔,苏亦钊
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15