一种地下燃气管道泄漏区域的定位方法及系统

摘要

本发明提供一种地下燃气管道泄漏区域的定位方法及系统，所述方法包括：S1、根据地下燃气管道相邻的地下空间中布置的可燃气体监测仪的实时监测结果，确定可燃气体的气体浓度超过预设阈值的所述可燃气体监测仪位置；S2、基于所述可燃气体监测仪位置以及所述可燃气体监测仪对应监测的可燃气体的气体浓度值，采用预设的燃气溯源算法，估算发生泄漏的地下燃气管道范围。本发明提供的地下燃气管道泄漏区域的定位方法及系统，通过在地下燃气管道相邻的地下空间中布置可燃气体监测仪，从而实时监测可燃气体浓度，再根据浓度和可燃气体监测仪位置确定燃气泄漏区域，实现了实时监测燃气安全和快速锁定泄漏区域，保障了城市安全。

说明书

技术领域

本发明涉及管道安全监测领域，更具体地，涉及一种地下燃气管道泄漏区域的定位方法及系统。

背景技术

近年来，地下燃气管网安全事故呈现高发态势。据不完全统计，在2011—2014年间，全国燃气事故每年平均在800起以上，这些事故造成了重大的人员伤亡和经济损失，受到社会舆论的广泛关注。

城市燃气管道的泄漏监测以人工巡检方式为主，由技术人员携带可燃性气体监测仪、激光甲烷监测仪等监测仪器对管道进行泄漏监测和定位。

现有技术采用的人工巡检方式需要浪费大量的人力资源对每一条管道进行逐一排查，并且不能实时监测管道状况，当发生燃气泄漏时无法快速锁定泄漏区域，给城市安全带来极大隐患。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种地下燃气管道泄漏区域的定位方法及系统，所述方法包括：

S1、根据地下燃气管道相邻的地下空间中布置的可燃气体监测仪的实时监测结果，确定可燃气体的气体浓度超过预设阈值的所述可燃气体监测仪位置；

S2、基于所述可燃气体监测仪位置以及所述可燃气体监测仪对应监测的可燃气体的气体浓度值，采用预设的燃气溯源算法，估算发生泄漏的地下燃气管道范围。

其中，所述地下燃气管道相邻的地下空间包括燃气井、电力井、污水井以及电信井的一种或多种。

其中，步骤S1具体包括：

获取所有地下燃气管道相邻的地下空间中布置的可燃气体监测仪发送的实时监测结果；

若其中任一可燃气体监测仪在任一时刻的监测结果大于预设阈值，则产生告警信息，所述告警信息包括可燃气体监测仪位置、告警时刻以及所述告警时刻对应的可燃气体的气体浓度值。

其中，所述方法还包括：

当产生所述告警信息后，提高所述可燃气体监测仪的实时监测频率。

其中，所述可燃气体监测仪连入物联网。

其中，步骤S2包括：

S21、基于所述告警信息中的可燃气体监测仪位置所处的所述地下空间，确定此时燃气泄漏方式；

S22、基于所述燃气泄漏方式，确定述燃气泄漏方式对应的燃气扩散模型；

S23、基于确定的所述燃气扩散模型和所述可燃气体的气体浓度值，采用所述燃气扩散模型对应的燃气溯源算法，估算发生泄漏的地下燃气管道范围。

其中，步骤S21具体包括：

若所述告警信息中的可燃气体监测仪位置所处的所述地下空间为所述燃气井内，则确定此时燃气泄漏方式为燃气阀门泄漏，或

若所述告警信息中的可燃气体监测仪位置所处的所述地下空间为所述污水井或所述电力井内，则确定此时燃气泄漏方式为埋地燃气管道泄漏。

其中，步骤S23具体包括：

当所述燃气泄漏方式为所述埋地燃气管道泄漏时，基于所述告警信息中的可燃气体的气体浓度值，确定所述燃气泄漏方式对应的燃气扩散模型的溯源半径；

以所述告警信息中的可燃气体监测仪位置为圆心，所述溯源半径为半径确定泄漏的地下燃气管道范围。

其中，所述基于所述告警信息中的可燃气体的气体浓度值，确定所述燃气泄漏方式对应的燃气扩散模型的溯源半径，具体包括：

基于所述告警信息中的可燃气体的气体浓度，判断所述可燃气体监测仪位置的路面覆盖介质；

基于路面覆盖介质与所述溯源半径的对应关系，确定所述燃气泄漏方式对应的燃气扩散模型的溯源半径。

根据本发明的第二方面，提供一种地下燃气管道泄漏区域的定位系统，包括：

实时监测模块，用于根据地下燃气管道相邻的地下空间中布置的可燃气体监测仪的实时监测结果，确定可燃气体的气体浓度超过预设阈值的所述可燃气体监测仪位置；

区域定位模块，用于基于所述可燃气体监测仪位置以及所述可燃气体监测仪对应监测的可燃气体的气体浓度值，估算发生泄漏的地下燃气管道范围。

本发明提供的地下燃气管道泄漏区域的定位方法及系统，通过在地下燃气管道相邻的地下空间中布置可燃气体监测仪，从而实时监测可燃气体浓度，再根据浓度和可燃气体监测仪位置确定燃气泄漏区域，实现了实时监测燃气安全和快速锁定泄漏区域，保障了城市安全。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种地下燃气管道泄漏区域的定位方法流程图；

图2是本发明实施例提供的不同路面覆盖介质溯源范围示意图；

图3是本发明实施例提供的一种地下燃气管道泄漏区域的定位系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明实施例提供的一种地下燃气管道泄漏区域的定位方法流程图，如图1所示，所述方法包括：

S1、根据地下燃气管道相邻的地下空间中布置的可燃气体监测仪的实时监测结果，确定可燃气体的气体浓度超过预设阈值的所述可燃气体监测仪位置；

S2、基于所述可燃气体监测仪位置以及所述可燃气体监测仪对应监测的可燃气体的气体浓度值，采用预设的燃气溯源算法，估算发生泄漏的地下燃气管道范围。

现有技术中，对于城市燃气管道的泄漏监测，依然停留在人工监测阶段，即技术人员携带可燃性气体监测仪、激光甲烷监测仪等监测仪器对管道进行泄漏监测和定位。

但是，当发生燃气泄漏时，采用人工监测的方法并不能在第一时间快速锁定发生燃气泄漏的位置和区域，等到燃气扩散到一定程度再进行处理时，已对城市环境和安全造成了影响，故而现在亟须一种地下燃气管道泄漏区域的定位方法来快速、准确的确定燃气泄漏的区域，从而保障城市安全。

本发明实施例提供的地下燃气管道泄漏区域的定位方法及系统，通过在地下燃气管道相邻的地下空间中布置可燃气体监测仪，从而实时监测可燃气体浓度，再根据浓度和可燃气体监测仪位置确定燃气泄漏区域，实现了实时监测燃气安全和快速锁定泄漏区域。

具体的，S1中，所述可燃气体监测仪即对单一或多种可燃气体浓度响应的探测器。常用的可燃气体监测仪有催化型、红外光学型两种类型，可以理解的是，本发明实施例提供的可燃气体监测仪能够设置需要监测的可燃气体类型，并实时获取可燃气体在空间中实时的气体浓度。

S1中，可以理解的是，在地下燃气管道相邻的地下空间中布置有所述可燃气体监测仪，一般的，在一个地下燃气管道相邻的地下空间中对应布置有一个所述可燃气体监测仪，特殊情况下，例如所述地下空间情况复杂的情况下，可以布置有多个可燃气体监测仪。

优选的，为了节省资源，对于可燃气体监测仪的布置位置，尽可能的布置在易发生泄漏的地下燃气管道相邻的地下空间中，所述易发生泄漏的地下燃气管道例如超过20年以上的管道、地铁附近管道或地质疏松路段的管道等。

S2中，可以理解的是，每一个可燃气体监测仪都会将自身测得的可燃气体的气体浓度值上报，然后根据可燃气体监测仪位置以及浓度大小，采用本发明实施例对应提供的范围确定规则，估算发生泄漏的地下燃气管道范围。

进一步的，所述预设的燃气溯源算法是本发明实施例针对不同泄漏情形提出的不同计算泄漏的地下燃气管道范围的算法，通过将可燃气体监测仪位置以及所述可燃气体监测仪对应监测的可燃气体的气体浓度值输入该算法，能够对泄漏的地下燃气管道范围进行一个大致估算。

在上述实施例的基础上，所述地下燃气管道相邻的地下空间包括燃气井、电力井、污水井以及电信井的一种或多种。

需要说明的是，上述提供的燃气井、电力井、污水井以及电信井都是直接或间接与燃气管道接触的地下空间，这类地下空间一般是为了在需要进行开启和关闭部分管网操作或者检修作业时方便，就设置类似小房间的一个坑状结构，将阀门等开关器件布置在地下空间，能够使得操作人员定期检查、清洁和疏通管道。

在上述实施例的基础上，步骤S1具体包括：

获取所有地下燃气管道相邻的地下空间中布置的可燃气体监测仪发送的实时监测结果；

若其中任一可燃气体监测仪在任一时刻的监测结果大于预设阈值，则产生告警信息，所述告警信息包括可燃气体监测仪位置、告警时刻以及所述告警时刻对应的可燃气体的气体浓度值。

具体的，本发明实施例提供了数据上传和存储系统，来获取可燃气体监测仪发送的实时数据，数据上传和采集系统系统主要由前端监测网络、专用城域传输网络、数据采集平台、数据存储服务器构成。以实现数据远程传输、采集、存储及远程控制功能，是连接分布式前端感知系统与后台分析处理平台的桥梁，是重要的支撑保障系统。

进一步的，本发明实施例提供的网络传输需要充分考虑前端传感设备输出的数据量、信号类型、频率以及现场距离、网络环境等因素，确保数据传输的安全、稳定和实时传输，并且分散布设的物联网传感器采用GPRS或NB-IOT无线模式传输，以降低网络运维成本。

当数据上传和存储系统中记录的实时数据有任一可燃气体监测仪在任一时刻的监测结果大于预设阈值时，自动生成告警信息，所述告警信息包括可燃气体监测仪位置、告警时刻以及所述告警时刻对应的可燃气体的气体浓度值，基于告警信息就可以计算出燃气泄漏的区域。

在上述实施例的基础上，所述方法还包括：

当产生所述告警信息后，提高所述可燃气体监测仪的实时监测频率。

可以理解的是，当某一时刻监测到其中某个可燃气体监测仪监测的数据超过了预设阈值，为了获得更加稳定可靠的持续数据，本发明实施例将提高可燃气体监测仪的实时监测频率。

在上述实施例的基础上，所述可燃气体监测仪连入物联网。

需要说明的是，随着物联网、大数据技术的发展，物联网传感器的应用正在逐步替代常规的人工巡检，物联网传感器由于精准、高效、稳定的良好优势在地下燃气管道的监测领域具有越来越重要的地位。

本发明实施例提供的可燃气体监测仪连入物联网，具体采用物联网传感器。

优选的，本发明实施例提供的物联网传感器采用激光传感器，气体采用方式采用吸气式采集，分辨率为0.01％vol。

进一步的，本发明实施例提供的物联网传感器的防水方式采用：遇到积水会自动报警，0.5米和1米水深浸泡大于168小时后可以正常工作，1.5米水深浸泡大于48小时后能正常工作。

本发明实施例提供的物联网传感器采用耐硫化氢腐蚀的壳体，并采用特殊工艺防腐处理。

本发明实施例提供的物联网传感器采用本安型防爆，所述本安型是本质安全型的简称，即在其内部的所有电路都是本质安全电路的电气设备。

在上述实施例的基础上，步骤S2包括：

S21、基于所述告警信息中的可燃气体监测仪位置所处的所述地下空间，确定此时燃气泄漏方式；

S22、基于所述燃气泄漏方式，确定述燃气泄漏方式对应的燃气扩散模型；

S23、基于确定的所述燃气扩散模型和所述可燃气体的气体浓度值，采用所述燃气扩散模型对应的燃气溯源算法，估算发生泄漏的地下燃气管道范围。

图2是本发明实施例提供的不同路面覆盖介质溯源范围示意图，由图2可看出，燃气泄漏后最大扩散距离与路面覆盖介质有较大关联。一般来讲覆盖层是松散土壤的理想状况下,燃气泄漏在土壤中呈一个漏斗形状向地面扩散,并且能够直接冒出地面无水泥或混凝土覆盖的路面。当表面覆盖有水泥或混凝土时，由于水泥和混凝土的孔隙率远小于土壤孔隙率，通过单位面积混凝土路面扩散出去的燃气量减少，当扩散的燃气总量一定时，扩散范围增加，所以表面覆盖水泥或混凝土时，扩散范围将扩大。图2中的R1、R2、R3分别对应介质为绿化带、道板砖和水泥的三种情形，不同介质其溯源半径不同。

步骤S21具体包括：

若所述告警信息中的可燃气体监测仪位置所处的所述地下空间为所述燃气井内，则确定此时燃气泄漏方式为燃气阀门泄漏，或

若所述告警信息中的可燃气体监测仪位置所处的所述地下空间为所述污水井或所述电力井内，则确定此时燃气泄漏方式为埋地燃气管道泄漏。

所述燃气泄漏方式是根据历史经验总结出的燃气泄漏发生的多种情形。根据历史经验总结得到，天然气在泄漏后扩散有两种方式，当燃气阀门发生泄漏时，主要扩散区域为阀门井；当埋地燃气管道发生泄漏时，一方面通过土壤扩散至邻近的雨污水管道或电缆管沟(电排)内，另一方面当燃气管道与雨污水管道和电缆管沟等空间相交时扩散的气体直接进入雨污水管道和电缆管沟内，再沿着管道继续向上下游扩散。

那么对应的，通过泄漏的方式，本发明实施例提供了不同对应的燃气扩散模型。

在上述实施例的基础上，步骤S22具体包括：

当所述燃气泄漏方式为所述埋地燃气管道经土壤扩散泄漏时，基于所述告警信息中的可燃气体的气体浓度值，确定所述燃气泄漏方式对应的燃气扩散模型的溯源半径；

以所述告警信息中的可燃气体监测仪位置为圆心，所述溯源半径为半径确定泄漏的地下燃气管道范围。

所述基于所述告警信息中的可燃气体的气体浓度值，确定所述燃气泄漏方式对应的燃气扩散模型的溯源半径，具体包括：

基于所述告警信息中的可燃气体的气体浓度，判断所述可燃气体监测仪位置的路面覆盖介质；

基于路面覆盖介质与所述溯源半径的对应关系，确定所述燃气泄漏方式对应的燃气扩散模型的溯源半径。

所述若所述告警信息中的可燃气体监测仪位置所处的所述地下空间为所述污水井或所述电力井内，则确定此时燃气泄漏方式为埋地燃气管道泄漏具体包括：

若所述告警信息中的可燃气体监测仪位置所处的所述地下空间为所述污水井或所述电力井内，且所述可燃气体监测仪位置的上下游井内未产生所述告警信息，则确定此时燃气泄漏方式为埋地燃气管道经土壤扩散泄漏；或

若所述告警信息中的可燃气体监测仪位置所处的所述地下空间为所述污水井或所述电力井内，且所述可燃气体监测仪位置的上下游井内也产生所述告警信息，则确定此时燃气泄漏方式为埋地燃气管道管道内泄漏。

具体的，上述实施例中提供了三种燃气泄漏的方式，那么对应的本发明实施例提供了三种不同燃气泄漏方式对应的燃气扩散模型，进一步的，根据不同的燃气扩散模型，使用不同的算法进行泄漏的地下燃气管道范围计算。

当是燃气阀门井内第一时间监测到可燃气体，那么泄漏的地下燃气管道可以确定为燃气阀门发生泄漏。

当污水井或电力井第一时间监测到可燃气体，而监测点的上下游井内未监测到可燃气体，可以确定为周边燃气管道泄漏经过土壤扩散至监测点，那么燃气泄漏的地下燃气管道范围即为以监测点为圆心，半径为溯源半径的圆内所有包含的所有管道，其中，具体的与燃气管道交叉的位置即为泄漏位置。

例如：某窨井A附近有燃气管道，当发生燃气泄漏时，由于其周边覆盖介质为水泥，则以A为圆心，R3为半径画圆，寻找该区域内所有燃气管道均为可发生泄漏的燃气管道。

当污水井或电力井第一时间监测到可燃气体，且监测点的上下游井内也监测到可燃气体，可以确定为燃气管道与雨污水管线和电缆管沟等空间相交时扩散的气体直接进入雨污水管线和电缆管沟内，再沿着管线继续向上下游扩散。那么本发明实施例将以燃气管道与雨污水管线和电缆管沟等空间相交位置以溯源半径画圆，与燃气管道交叉的位置即为泄漏位置。

上述监测点即为本发明实施例提供的可燃气体监测仪位置，且此时已产生告警信息。

通过本发明实施例提供的溯源算法，能够快速估算出发生泄漏的地下燃气管道范围，从而即时告知相关人员进行处理，提高了安全性。

图3是本发明实施例提供的一种地下燃气管道泄漏区域的定位系统结构图，如图3所示，一种地下燃气管道泄漏区域的定位系统，包括：实时监测模块1以及区域定位模块2，其中：

实时监测模块1用于根据地下燃气管道相邻的地下空间中布置的可燃气体监测仪的实时监测结果，确定可燃气体的气体浓度超过预设阈值的所述可燃气体监测仪位置；

区域定位模块2用于基于所述可燃气体监测仪位置以及所述可燃气体监测仪对应监测的可燃气体的气体浓度值，采用预设的燃气溯源算法，估算发生泄漏的地下燃气管道范围。

具体的，本发明实施例实质上提供了一种地下燃气管道泄漏区域的定位系统，包括了物联网传感器监测子系统，即实时监测模块1，数据上传及存储系统以及泄漏点溯源系统，即区域定位模块2。

通过实时监测模块1能够实时监测地下燃气管线的可燃气体浓度，再将可燃气体浓度通过数据上传及存储系统进行实时数据交互和存储，当监测到可燃气体浓度超出预设阈值时，本发明实施例提供的区域定位模块2可以迅速报警并自动调高前端物联网传感器的监测频率，可以确定第一时间报警的监测点附近燃气管线为泄漏源，然后系统结合天然气泄漏溯源模型，对燃气管线泄漏位置进行米级定位。

本发明提供的地下燃气管道泄漏区域的定位系统，通过在地下燃气管道相邻的地下空间中布置可燃气体监测仪，从而实时监测可燃气体浓度，再根据浓度和可燃气体监测仪位置确定燃气泄漏区域，实现了实时监测燃气安全和快速锁定泄漏区域，保障了城市安全。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。