車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測儀的制作方法
【專利摘要】本實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儀，解決了長距離天然氣管線巡檢需要消耗大量人力及人工巡檢帶來的交通安全等技術(shù)問題。該系統(tǒng)基于可調(diào)諧二極管吸收光譜技術(shù)，包括云臺及激光遙測儀。其中云臺控制激光遙測儀的方位，實現(xiàn)對不同目標、不同距離的探測，遙測儀發(fā)出的扇形光束可以對燃氣管線進行更大范圍的覆蓋，極大減小漏檢概率，當某一位置的甲烷濃度值高于設定值時，GPS模塊獲取實時地理坐標，GPRS通信模塊將濃度信息和坐標值傳回監(jiān)控室，同時車載地圖對泄漏點進行標記，方便日后排查及維修。
【專利說明】
車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測儀
技術(shù)領域
[0001]本實用新型屬于天然氣泄漏檢測領域，具體為一種車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的大量開發(fā)與利用，甲烷氣體對居民的工作和生活的影響越來越大。伴隨我國燃氣到戶工程的普及，因燃氣管線中燃氣泄漏造成的人員、財產(chǎn)的損失事件日趨增多。政府，企業(yè)及社會對燃氣管道安全及環(huán)保的日益重視，燃氣管道的安全巡檢，尤其是泄漏檢測越來越顯得重要。
[0003]當前天然氣管道泄漏檢測用的氣體傳感器中，化學傳感器居多，但其普遍具有響應時間長、易中毒及易受其它氣體干擾等缺點。并且由于天然氣管道距離長，巡檢需要消耗大量的人力物力。
[0004]近年來，光譜吸收技術(shù)理論的廣泛應用，使得激光器檢測甲烷氣體濃度已經(jīng)成為一種趨勢。因此，如何充分利用光譜技術(shù)實現(xiàn)天然氣管道的快速、廣泛、準確的檢測將是一個具有良好應用前景的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實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儀，解決長距離天然氣管線巡檢需要消耗大量人力及人工巡檢帶來的交通安全等技術(shù)問題。
[0006]本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測儀，包括一個激光遙測儀;所述激光遙測儀包括光機收發(fā)裝置、信號處理裝置和數(shù)據(jù)收發(fā)裝置;所述的光機收發(fā)裝置包括激光器、分束器、與分束器出射端相配的多個第一準直器、凹面反射鏡和探測器組;激光器出射端與分束器入射端相連接;分束器的每個出射端均通過光纖與一個第一準直器相連接;所述凹面反射鏡的反射面位于第一準直器出射端的后方以收集經(jīng)第一準直器出射的探測激光的散射光;所述探測器組安裝在凹面反射鏡的聚光焦點上;所述的信號處理裝置包括信號處理主板;探測器組的信號輸出端與信號處理主板的信號輸入端相連接;所述的數(shù)據(jù)收發(fā)裝置包括GPS定位和GPRS通訊模塊;所述信號處理主板的信號輸出端與GPS定位和GPRS通訊模塊的信號輸入端相連接。
[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實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儀，用于對燃氣管道的泄露情況進行快速、準確的檢測。所述車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測儀能以時速40km/h對燃氣管線沿線檢測。檢測的甲烷氣體靈敏度達到5ppm_m，同時能將泄露處的空間位置等參數(shù)，同步反饋給燃氣管道監(jiān)控室，能及時高效定點指示城市燃氣管線的泄漏情況，減少因燃氣泄漏而造成的人員和財產(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、嚴重程度的時序變化，利于指揮決策者對事故的處置。本實用新型不光可用于天然氣泄漏的檢測，也可用于其它氣體的檢測。
[0008]進一步的，所述多個第一準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激光呈一個扇形排布。
[0009]激光通過分束器進行等比例分束，經(jīng)過多個準直器準直后呈扇形打在地面，可以實現(xiàn)對路邊管線更大范圍的覆蓋，多光束中任意一束檢測到泄漏，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)由凹面反射鏡對地面散射回的激光信號進行收集，然后將激光匯聚在探測器表面，信號處理裝置對接收到的吸收信號進行處理，反演出實時的甲烷濃度值。
[0011]系統(tǒng)中的GPS定位和GPRS通訊模塊，當某一地點的濃度值高于設定的報警值時，GPS獲取實時坐標值，然后經(jīng)過GPRS通訊模塊將數(shù)據(jù)打包發(fā)送至終端監(jiān)測系統(tǒng)，便于巡線人員進一步排查及維修。
[0012]進一步的，還包括指示激光器以及與指示激光器相連接的第二準直器;所述第二準直器設在最下方的第一準直器的下方且出射方向與該第一準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檢測位置進行輔助定位，精確確定檢測位置特別是發(fā)生泄漏的管道位置。
[0014]進一步的，所述激光遙測儀還包括一個水平設置且前后端開口的筒狀外殼;所述信號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處理主板的上方;所述多個第一準直器以及第二準直器均通過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，本實用新型所述的激光遙測儀設有一個外殼，外殼的前后端分別設有準直器和凹面反射鏡;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]進一步的，還包括云臺；所述激光遙測儀通過外殼固定在云臺之上。
[0017]激光遙測儀可以跟隨云臺進行360度自由旋轉(zhuǎn)及俯仰角調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)對車輛四周不同方位進行檢測。
[0018]巡線人員根據(jù)坐標位置對泄漏區(qū)域進行進一步排查，可以有效的提高長距離天然氣輸送管線的巡檢效率，極大的減小人力成本，同時扇面光束的分布方式在很大程度上減小了機動車快速行進過程中的漏檢概率。
[0019]檢測車沿著天然氣管網(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概率，如果檢測車一側(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，并對泄漏點進行定位，方便后續(xù)排查。本系統(tǒng)可以有效的解決長距離天然氣管線巡檢需要消耗大量人力及人工巡檢帶來的交通安全等問題。
【附圖說明】
[0020]圖1本實用新型所述激光遙測儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2本實用新型具體應用時結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]1-凹面反射鏡，2-探測器組，3-信號處理主板，4-激光器，5-分束器，6_第一準直器，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，12-激光遙測儀，13-第二準直器，14-外殼，15-泄漏氣體，16-燃氣管線。
【具體實施方式】
[0023]—種車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測儀，包括一個激光遙測儀12;所述激光遙測儀12包括光機收發(fā)裝置、信號處理裝置和數(shù)據(jù)收發(fā)裝置;所述的光機收發(fā)裝置包括激光器4、分束器5、與分束器5出射端相配的多個第一準直器6、凹面反射鏡I和探測器組2;激光器4出射端與分束器5入射端相連接;分束器5的每個出射端均通過光纖7與一個第一準直器6相連接;所述凹面反射鏡I的反射面位于第一準直器6出射端的后方以收集經(jīng)第一準直器6出射的探測激光的散射光;所述探測器組2安裝在凹面反射鏡I的聚光焦點上;所述的信號處理裝置包括信號處理主板3;探測器組2的信號輸出端與信號處理主板3的信號輸入端相連接;所述的數(shù)據(jù)收發(fā)裝置包括GPS定位和GPRS通訊模塊9;所述信號處理主板3的信號輸出端與GPS定位和GPRS通訊模塊9的信號輸入端相連接。
[0024]所述多個第一準直器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激光呈一個扇形排布。
[0025]還包括指示激光器10以及與指示激光器10相連接的第二準直器13;所述第二準直器13設在最下方的第一準直器6的下方且出射方向與該第一準直器6的出射方向平行。
[0026]所述激光遙測儀12還包括一個水平設置且前后端開口的筒狀外殼14;所述信號處理主板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均安裝在信號處理主板3的上方;所述多個第一準直器6以及第二準直器13均通過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、第二準直器，并且便于探測激光的散射光透過。
[0027]還包括云臺11;所述激光遙測儀12通過外殼14固定在云臺11之上。
[0028]所述激光器4采用可調(diào)諧二極管激光器;所述探測器組2通過同軸電纜8和信號處理主板3相連接。
[0029]當探測光束通過光路中的特定化合物時，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，得到一個光譜吸收圖，就像“指紋”一樣，可以用來確定化合物的濃度。探測光束的散射光被反射回凹面反射鏡I后被探測器組2采集并轉(zhuǎn)換為相應的電信號輸入至信號處理主板3。信號處理主板3對采集到的特征吸收光譜進行解析，從而得到實時的甲烷濃度數(shù)據(jù)。信號處理主板所采用的對光譜進行分析進而得出待測氣體(甲烷)濃度的方法是本領域所公知的技術(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，當檢測到高濃度數(shù)據(jù)時，GPS定位和GPRS通訊模塊獲取實時地理坐標值，并將信息及時傳送回監(jiān)控室，便于日后排查及維修。
[0030]探測器采用多個聯(lián)用的方式，以增加凹面鏡接收視場。
[0031]本實用新型的工作流程如下:
[0032]系統(tǒng)開機時自檢和進行本底噪聲水平計算，用于本底濃度扣除。由于城市燃氣管道一般位于道路綠化帶及人行道下方，調(diào)節(jié)云臺方位，通過指示激光定位，使扇形光束能夠覆蓋整個綠化帶或者人行道。當車輛沿著管線前進時，如某一位置有氣體泄漏，則檢測儀即將地理坐標發(fā)送回監(jiān)控室，同時車載地圖對該位置進行標記，便于排查維修。
[0033]由于探測光束呈扇形覆蓋整個綠化帶或者人行道，如果任意一束激光檢測到泄漏，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】
1.一種車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測儀，其特征在于，包括一個激光遙測儀(12);所述激光遙測儀(12)包括光機收發(fā)裝置、信號處理裝置和數(shù)據(jù)收發(fā)裝置;所述的光機收發(fā)裝置包括激光器(4)、分束器(5)、與分束器(5)出射端相配的多個第一準直器(6)、凹面反射鏡(I)和探測器組(2);激光器(4)出射端與分束器(5)入射端相連接;分束器(5)的每個出射端均通過光纖(7)與一個第一準直器(6)相連接;所述凹面反射鏡(I)的反射面位于第一準直器(6)出射端的后方以收集經(jīng)第一準直器(6)出射的探測激光的散射光;所述探測器組(2)安裝在凹面反射鏡(I)的聚光焦點上;所述的信號處理裝置包括信號處理主板(3);探測器組(2)的信號輸出端與信號處理主板(3)的信號輸入端相連接;所述的數(shù)據(jù)收發(fā)裝置包括GPS定位和GPRS通訊模塊(9);所述信號處理主板(3)的信號輸出端與GPS定位和GPRS通訊模塊(9)的信號輸入端相連接。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儀，其特征在于，所述多個第一準直器(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激光呈一個扇形排布。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)相連接的第二準直器(13);所述第二準直器(13)設在最下方的第一準直器(6)的下方且出射方向與該第一準直器(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儀，其特征在于，所述激光遙測儀(12)還包括一個水平設置且前后端開口的筒狀外殼(14);所述信號處理主板(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)均安裝在信號處理主板(3)的上方;所述多個第一準直器(6)以及第二準直器(13)均通過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儀，其特征在于，還包括云臺(11);所述激光遙測儀(12)通過外殼(14)固定在云臺(11)之上。6.如權(quán)利要I?5任一項所述的車載頂置式多光束激光天然氣泄漏遙測儀，其特征在于，所述激光器(4)采用可調(diào)諧二極管激光器;所述探測器組(2)通過同軸電纜(8)和信號處理主板(3)相連接。
【文檔編號】F17D5/02GK205424432SQ201620184387
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】袁松, 李明星, 常代有
【申請人】山西中科華儀科技有限公司