本發(fā)明涉及天然氣管道泄漏監(jiān)測和報警系統(tǒng)，具體為一種太陽能供電開放光路天然氣泄漏監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術：

隨著國家新型能源戰(zhàn)略需求，天然氣使用量巨增，天然氣地下和地面管網(wǎng)的鋪設數(shù)量總長也超過了7 萬公里。管道由于跨度大，維護比較困難，受自然災害或者人為因素導致天然氣泄漏事故也時有發(fā)生。隨著時間推移，天然氣輸送管道老化率增加，因而實時對天然氣泄漏進行監(jiān)測和報警的需求也更加迫切。

目前對天然氣管道中使用比較多的有光纖傳感器和負壓波法等。光纖傳感器可以檢測到微小的泄漏，并可以定位，但是需要和管道同時鋪設，對已經(jīng)投入使用的管道有局限性。負壓波法存在反應速度比較慢和檢測靈敏度不高等問題。同時這幾種方法都需要現(xiàn)場有電網(wǎng)，在一些偏僻區(qū)域使用時存在供電問題。因此非常需要一種不需要現(xiàn)場電網(wǎng)、能夠克服光纖傳感器局限且靈敏度高的天然氣管網(wǎng)泄漏監(jiān)測裝置。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決目前天然氣管網(wǎng)泄漏監(jiān)測裝置存在的需要現(xiàn)場電網(wǎng)靈敏度不高的技術問題，提供一種太陽能供電開放光路天然氣泄漏監(jiān)測系統(tǒng)。

為了解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種太陽能供電開放光路天然氣泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，包括太陽能發(fā)電裝置、與太陽能發(fā)電裝置相連接的蓄電池以及由蓄電池供電的激光器；所述激光器的出射光路平行于天然氣管道且激光器的出射光路上設有一個固定在天然氣管道上的反射鏡；反射鏡的反射光路上設有一個光電探測器；光電探測器的信號輸出端連接有信號處理模塊；信號處理模塊的信號輸出端連接有GPRS通訊模塊；所述信號處理模塊以及GPRS 通訊模塊均由蓄電池供電；還包括GPRS 接收裝置、與GPRS 接收裝置相連接的處理單元以及與處理單元相連接的報警系統(tǒng)；所述太陽能發(fā)電裝置包括太陽能電池板，所述的太陽能電池板為圓形，其上設有凸透鏡層，所述的凸透鏡層是由焦距不同的六棱形凸透鏡組成的向上拱起的半球狀曲面；或者所述的太陽能電池板為橢圓形，其上設有凸透鏡層，所述的凸透鏡層是由焦距不同的六棱形凸透鏡組成的向上拱起的半橢球狀曲面。

優(yōu)選地，所述凸透鏡層上的六棱凸透鏡的焦點都落在太陽能電池板上。

優(yōu)選地，所述激光器采用可調(diào)諧二極管激光器。

本發(fā)明公開了一種太陽能供電用天然氣泄漏檢測系統(tǒng)。可以在復雜環(huán)境和沒有通電的區(qū)域以及城市對天然氣管網(wǎng)進行連續(xù)實時監(jiān)測和報警。該系統(tǒng)基于可調(diào)諧二極管吸收光譜技術，利用半導體激光窄線寬、快速調(diào)諧特性，通過掃描目標氣體的一條獨立吸收線實現(xiàn)對氣體濃度的快速檢測，具有高分辨率、高靈敏度和非侵入特性，可以很方便的在天然氣管網(wǎng)附近進行安裝，無人職守，后期維護方便，連續(xù)使用壽命10 年以上。

本發(fā)明的太陽能電池板其上具有向上拱起的半球狀或者半橢球狀的凸透鏡層，一方面凸透鏡具有聚光能力，能夠增加太陽能電池板的光照強度，另一方面向上拱起的半球狀或者半橢球狀曲面能夠增加受光面積，從而也能增加太陽能電池板的光照強度，光照強度增加，太陽能電池板的光電轉化效率也增加。

附圖說明

圖1 本發(fā)明結構示意圖。

圖2 本發(fā)明激光器與天然氣管道布置的結構示意圖。

圖3為太陽能電池板的具體結構。

1- 太陽能發(fā)電裝置，2- 蓄電池，3- 激光器，4- 反射鏡，5- 光電探測器，6- 信號處理模塊，7-GPRS 通訊模塊，8-GPRS 接收裝置，9- 處理單元，10- 報警系統(tǒng)，11- 天然氣管道，111-太陽能電池板，112-凸透鏡層，113-凸透鏡。

具體實施方式

本發(fā)明包括激光收發(fā)處理單元和終端監(jiān)測系統(tǒng)，所述的激光收發(fā)處理單元包括激光器3、反射鏡4、光電探測器5、信號處理模塊6、GPRS 通訊模塊7。所述的激光器3 發(fā)出的光經(jīng)過天然氣管道11，由另一側的反射鏡4 返回后光電探測器5 進行接收，信號處理模塊6 與光電探測器5 連接，所述的信號處理模塊6 與GPRS 通訊模塊7 連接，由光電探測器5 接收的光電信號經(jīng)過信號處理模塊處理后得到實時的甲烷濃度數(shù)據(jù)，處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過GPRS 通訊模塊7 由終端監(jiān)測系統(tǒng)接收。所述的終端監(jiān)測系統(tǒng)由GPRS 接收裝置8、處理單元9 和報警系統(tǒng)10 組成。GPRS 接收裝置8 連接到處理單元9，報警系統(tǒng)10 和處理單元9 連接，GPRS 接收裝置8 將接收到的濃度數(shù)據(jù)發(fā)送給處理單元9，處理單元9 對數(shù)據(jù)進行判斷，剔除一些奇異值，對穩(wěn)定高濃度數(shù)據(jù)進行報警處理。

如圖3所示，所述太陽能發(fā)電裝置1包括太陽能電池板111，所述的太陽能電池板111為圓形，其上設有凸透鏡層112，所述的凸透鏡層112是由焦距不同的六棱形凸透鏡113組成的向上拱起的半球狀曲面；或者所述的太陽能電池板111為橢圓形，其上設有凸透鏡層112，所述的凸透鏡層112是由焦距不同的六棱形凸透鏡113組成的向上拱起的半橢球狀曲面。所述凸透鏡層112上的六棱凸透鏡113的焦點都落在太陽能電池板111上。

在所述的激光收發(fā)處理單元有太陽能發(fā)電裝置1 和蓄電池2，蓄電池2 連接到太陽能發(fā)電裝置1，對多余的電量進行儲存。在天然氣輸送管線每隔2 公里安裝一套天然氣管網(wǎng)泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，在2 公里范圍內(nèi)任意位置的微量泄漏都可以探測，終端監(jiān)測系統(tǒng)可以通過GPRS 通訊裝置調(diào)取管線任何一處的濃度數(shù)據(jù)，實時的對泄漏進行預判和定位。本系統(tǒng)可以有效的解決天然氣管網(wǎng)泄漏的報警和定位。如圖2 所示激光器3 出射光路平行于天然氣管道并被反射鏡反射至光電探測器5 上，激光器與反射鏡之間管道上的泄漏就可以探測出來。