太陽能供電開放光路天然氣洩漏監測系統的製作方法

2023-09-16 23:33:00 3

本發明涉及天然氣管道洩漏監測和報警系統，具體為一種太陽能供電開放光路天然氣洩漏監測系統。

背景技術：

隨著國家新型能源戰略需求，天然氣使用量巨增，天然氣地下和地面管網的鋪設數量總長也超過了7 萬公裡。管道由於跨度大，維護比較困難，受自然災害或者人為因素導致天然氣洩漏事故也時有發生。隨著時間推移，天然氣輸送管道老化率增加，因而實時對天然氣洩漏進行監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洩漏，並可以定位，但是需要和管道同時鋪設，對已經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場有電網，在一些偏僻區域使用時存在供電問題。因此非常需要一種不需要現場電網、能夠克服光纖傳感器局限且靈敏度高的天然氣管網洩漏監測裝置。

技術實現要素：

本發明為解決目前天然氣管網洩漏監測裝置存在的需要現場電網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洩漏監測系統。

為了解決現有技術存在的問題，本發明採用的技術方案是：

一種太陽能供電開放光路天然氣洩漏監測系統，包括太陽能發電裝置、與太陽能發電裝置相連接的蓄電池以及由蓄電池供電的雷射器；所述雷射器的出射光路平行於天然氣管道且雷射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；所述太陽能發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稜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稜形凸透鏡組成的向上拱起的半橢球狀曲面。

優選地，所述凸透鏡層上的六稜凸透鏡的焦點都落在太陽能電池板上。

優選地，所述雷射器採用可調諧二極體雷射器。

本發明公開了一種太陽能供電用天然氣洩漏檢測系統。可以在複雜環境和沒有通電的區域以及城市對天然氣管網進行連續實時監測和報警。該系統基於可調諧二極體吸收光譜技術，利用半導體雷射窄線寬、快速調諧特性，通過掃描目標氣體的一條獨立吸收線實現對氣體濃度的快速檢測，具有高解析度、高靈敏度和非侵入特性，可以很方便的在天然氣管網附近進行安裝，無人職守，後期維護方便，連續使用壽命10 年以上。

本發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 本發明結構示意圖。

圖2 本發明雷射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- 太陽能發電裝置，2- 蓄電池，3- 雷射器，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，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

本發明包括雷射收發處理單元和終端監測系統，所述的雷射收發處理單元包括雷射器3、反射鏡4、光電探測器5、信號處理模塊6、GPRS 通訊模塊7。所述的雷射器3 發出的光經過天然氣管道11，由另一側的反射鏡4 返回後光電探測器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 接收的光電信號經過信號處理模塊處理後得到實時的甲烷濃度數據，處理後的數據經過GPRS 通訊模塊7 由終端監測系統接收。所述的終端監測系統由GPRS 接收裝置8、處理單元9 和報警系統10 組成。GPRS 接收裝置8 連接到處理單元9，報警系統10 和處理單元9 連接，GPRS 接收裝置8 將接收到的濃度數據發送給處理單元9，處理單元9 對數據進行判斷，剔除一些奇異值，對穩定高濃度數據進行報警處理。

如圖3所示，所述太陽能發電裝置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是由焦距不同的六稜形凸透鏡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是由焦距不同的六稜形凸透鏡113組成的向上拱起的半橢球狀曲面。所述凸透鏡層112上的六稜凸透鏡113的焦點都落在太陽能電池板111上。

在所述的雷射收發處理單元有太陽能發電裝置1 和蓄電池2，蓄電池2 連接到太陽能發電裝置1，對多餘的電量進行儲存。在天然氣輸送管線每隔2 公裡安裝一套天然氣管網洩漏監測系統，在2 公裡範圍內任意位置的微量洩漏都可以探測，終端監測系統可以通過GPRS 通訊裝置調取管線任何一處的濃度數據，實時的對洩漏進行預判和定位。本系統可以有效的解決天然氣管網洩漏的報警和定位。如圖2 所示雷射器3 出射光路平行於天然氣管道並被反射鏡反射至光電探測器5 上，雷射器與反射鏡之間管道上的洩漏就可以探測出來。