一種紅外SF6氣體洩漏在線監測系統及方法與流程
2024-04-16 13:55:05
一種紅外sf6氣體洩漏在線監測系統及方法
技術領域
1.本發明涉及sf6氣體洩漏在線監測技術領域，具體為一種紅外sf6氣體洩漏在線監測系統及方法。
背景技術：
2.六氟化硫(化學式為sf6,或者行業內稱為sf6)氣體具有良好的電氣絕緣性能及優異的滅弧性能,在電氣開關設備中廣泛應用。但同時它又是一種室息劑，暴露在氧氣含量《19.5％的大氣中會使人頭暈、嘔吐、失去意識或死亡。sf6氣體經過高溫拉弧放電的分解物都有劇毒,對人眼和呼吸系統有害。sf6氣體洩漏時，壓力值升高，對紅外光線的吸收能力也迅速上升，同時會對人身安全和環境保護有很大的影響。
技術實現要素：
3.本發明的目的在於提供一種紅外sf6氣體洩漏在線監測系統及方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
4.為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：
5.一種紅外sf6氣體洩漏在線監測方法，該方法包括以下步驟：
6.s1、構建紅外sf6氣體洩漏監測平臺，用於監測sf6氣體的初始圖像數據、紅外sf6氣體洩露的圖像數據；
7.s2、從壓力監測模塊中獲取sf6氣體未洩露時的初始壓力值，預測氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率；
8.s3、從紅外光線吸收監測模塊中獲取sf6氣體未洩露時的初始紅外光線吸收率，預測c體2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率；
9.s4、將氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率與c體2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率，上傳至sf6氣體洩露監測模塊，構建sf6氣體洩露概率模型，預測下一次sf6氣體洩露的概率；
10.s5、在預警模塊中設置sf6氣體洩露的概率閾值，判斷sf6氣體是否洩露，若洩露，則發出警報，提醒工作人員撤離。
11.在s2中，從壓力監測模塊中獲取sf6氣體未洩露時的初始壓力值為：
[0012][0013]
其中，q0為sf6氣體未洩露時的初始壓力值；n為sf6氣體的物質的量；r為比例常數；t0為初始環境溫度；v0為初始sf6氣體的體積；
[0014]
氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率p1為：
[0015]
[0016]
並對其進行歸一化處理，其中，t1為當前環境溫度；v1為當前sf6氣體的體積；k1為sf6氣體的體積大小導致壓力變化影響權重；k2為溫度高低導致壓力變化影響權重。
[0017]
sf6氣體的臨界溫度較高，為45.6℃，臨界壓力為3.759mpa，sf6氣體的壓力值會隨之變化，氣體壓力值過低會使sf6氣體的滅弧能力降低；氣體壓力值過高，會造成sf6氣體液化，易生成有毒物質；當sf6氣體的體積變大，溫度升高，sf6氣體發生洩露的概率也會增大。
[0018]
在s3中，從紅外光線吸收監測模塊中獲取sf6氣體未洩露時的初始紅外光線吸收率：
[0019]
sf6氣體未洩露時的初始紅外光線吸收率a為：
[0020]
a＝k*l*c
[0021]
其中，k為吸收係數；l為吸收紅外光線的厚度；c為吸收紅外光線的濃度；
[0022]
紅外光源發出的紅外光線經過一定濃度的sf6氣體吸收後，特定波長上光強度會發生與sf6氣體濃度相關的變化，這種變化規律可以由比爾-朗伯吸收定律描述。
[0023]
co2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率p2為：
[0024]
p2＝a*k4*n
[0025]
並對其進行歸一化處理，其中，n為co2輸出譜線的數量；k4為co2輸出譜線的數量影響紅外光線吸收率變化導致sf6氣體洩露的概率影響權重。
[0026]
將co2雷射器作為紅外光線，因為co2的輸出線譜可以被sf6氣體有效吸收，當檢測到區域內sf6氣體發生洩露時，由於sf6氣體對紅外光線具有強烈的吸收作用，所以此時反射到檢測設備的紅外光線的能量會急劇地減弱，sf6氣體在顯示設備上顯示為黑色煙，並且隨著sf6氣體濃度的變化，黑度也不同。隨著co2輸出譜線的增多，氣體濃度的增多，sf6氣體吸收紅外光線的概率也就更大。
[0027]
在s4中，將氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率與co2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率，上傳至sf6氣體洩露監測模塊；
[0028]
構建sf6氣體洩露概率模型p3為：
[0029]
p3＝p0*(p1+p2+1)+ε
[0030]
其中，p0為sf6氣體洩露的初始概率；ε為誤差；
[0031]
設置sf6氣體洩露的概率閾值p，當p》p3，則洩露，發出警報，提醒工作人員撤離。
[0032]
選擇sf6氣體的壓力值與對紅外光線的吸收率作為判斷條件，一般來說，sf6氣體的壓力值低於正常範圍，且當sf6氣體未發生洩露時，紅外sf6氣體探測器顯示設備上可以看到目標區域的紅外成像圖；發生洩露時，由於sf6氣體對紅外光線具有強烈的吸收作用，因此紅外sf6氣體探測器監測到的紅外光線會急劇地減弱，sf6氣體在顯示設備上顯示為黑色煙。
[0033]
一種紅外sf6氣體洩漏在線監測系統，該系統包括紅外sf6氣體洩漏監測平臺、壓力監測模塊、紅外光線吸收監測模塊、sf6氣體洩露監測模塊、預警模塊；
[0034]
所述紅外sf6氣體洩漏監測平臺用於對sf6氣體未洩露時的初始圖像數據、紅外sf6氣體洩露的圖像數據進行監測；所述壓力監測模塊用於對sf6氣體未洩露時的初始壓力值、氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率進行監測；所述紅外光線吸收監測模塊用於對sf6氣體未洩露時的初始紅外光線吸收率、c體2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率進行監測；所述sf6氣體洩露監測模塊用於構建sf6氣體洩露概率模型，預測
下一次sf6氣體洩露的概率；所述預警模塊用於設置sf6氣體洩露的概率閾值，判斷sf6氣體是否洩露，若洩露，則發出警報，提醒工作人員撤離；
[0035]
所述紅外sf6氣體洩漏監測平臺的輸出端與壓力監測模塊的輸入端相連接；所述壓力監測模塊的輸出端與紅外光線吸收監測模塊的輸入端相連接；所述紅外光線吸收監測模塊的輸出端與sf6氣體洩露監測模塊的輸入端相連接；所述sf6氣體洩露監測模塊的輸出端與預警模塊的輸入端相連接；所述預警模塊的輸出端與管理埠的輸入端相連接。
[0036]
所述紅外sf6氣體洩漏監測平臺包括初始圖像監測單元、洩露圖像監測單元；
[0037]
所述初始圖像監測單元用於對sf6氣體未洩露時的初始圖像數據進行監測；所述洩露圖像監測單元用於對紅外sf6氣體洩露的圖像數據進行監測；
[0038]
所述初始圖像監測單元的輸出端與所述洩露圖像監測單元的輸入端相連接；所述洩露圖像監測單元的輸出端與所述壓力監測模塊的輸入端相連接。
[0039]
所述壓力監測模塊包括未洩露壓力監測單元、壓力概率監測單元；
[0040]
所述未洩露壓力監測單元用於對sf6氣體未洩露時的初始壓力值進行監測；所述壓力概率監測單元用於對氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率進行監測；
[0041]
所述未洩露壓力監測單元的輸出端與所述壓力概率監測單元的輸入端相連接；所述壓力概率監測單元的輸出端與所述紅外光線吸收監測模塊的輸入端相連接。
[0042]
所述紅外光線吸收監測模塊包括初始紅外光線吸收監測單元、吸收概率監測單元；
[0043]
所述初始紅外光線吸收監測單元用於對sf6氣體未洩露時的初始紅外光線吸收率進行監測；所述吸收概率監測單元用於對c體2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率進行監測；
[0044]
所述初始紅外光線吸收監測單元的輸出端與所述吸收概率監測單元的輸入端相連接；所述吸收概率監測單元的輸出端與所述sf6氣體洩露監測模塊的輸入端相連接。
[0045]
所述sf6氣體洩露監測模塊包括模型構建單元、預測單元；
[0046]
所述模型構建單元用於構建sf6氣體洩露概率模型；所述預測單元用於對下一次sf6氣體洩露的概率進行預測；
[0047]
所述模型構建單元的輸出端與所述預測單元的輸入端相連接；所述預測單元的輸出端與所述預警模塊的輸入端相連接。
[0048]
所述預警模塊包括判斷單元、報警單元；
[0049]
所述判斷單元用於設置sf6氣體洩露的概率閾值，判斷sf6氣體是否洩露；所述報警單元用於若監測到sf6氣體洩露，則發出警報，提醒工作人員撤離；
[0050]
所述判斷單元的輸出端與所述報警單元的輸入端相連接；所述報警單元的輸出端與所述管理埠的輸入端相連接。
[0051]
與現有技術相比，本發明所達到的有益效果是：構建紅外sf6氣體洩漏監測平臺，用於監測sf6氣體的初始圖像數據、紅外sf6氣體洩露的圖像數據；從壓力監測模塊中獲取sf6氣體未洩露時的初始壓力值，預測氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率；從紅外光線吸收監測模塊中獲取sf6氣體未洩露時的初始紅外光線吸收率，預測c體2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率；將氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率與c體2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率，上傳至sf6氣體洩露監測模
塊，構建sf6氣體洩露概率模型，預測下一次sf6氣體洩露的概率；在預警模塊中設置sf6氣體洩露的概率閾值，判斷sf6氣體是否洩露，若洩露，則發出警報，提醒工作人員撤離。
[0052]
本發明能夠監測sf6氣體的壓力值及對紅外光線的吸收能力，判斷sf6氣體是否發生洩漏，從而保護人們生命安全。
附圖說明
[0053]
附圖用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用於解釋本發明，並不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0054]
圖1是本發明一種紅外sf6氣體洩漏在線監測系統及方法的結構示意圖；
[0055]
圖2是本發明一種紅外sf6氣體洩漏在線監測系統及方法的流程示意圖。
具體實施方式
[0056]
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0057]
請參閱圖1-2，本發明提供技術方案：
[0058]
一種紅外sf6氣體洩漏在線監測方法，該方法包括以下步驟：
[0059]
s1、構建紅外sf6氣體洩漏監測平臺，用於監測sf6氣體的初始圖像數據、紅外sf6氣體洩露的圖像數據；
[0060]
s2、從壓力監測模塊中獲取sf6氣體未洩露時的初始壓力值，預測氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率；
[0061]
在s2中，從壓力監測模塊中獲取sf6氣體未洩露時的初始壓力值為：
[0062][0063]
其中，q0為sf6氣體未洩露時的初始壓力值；n為sf6氣體的物質的量；r為比例常數；t0為初始環境溫度；v0為初始sf6氣體的體積；
[0064]
氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率p1為：
[0065][0066]
並對其進行歸一化處理，其中，t1為當前環境溫度；v1為當前sf6氣體的體積；k1為sf6氣體的體積大小導致壓力變化影響權重；k2為溫度高低導致壓力變化影響權重。
[0067]
s3、從紅外光線吸收監測模塊中獲取sf6氣體未洩露時的初始紅外光線吸收率，預測紅外光線吸收率變化導致sf6氣體洩露的概率；
[0068]
在s3中，從紅外光線吸收監測模塊中獲取sf6氣體未洩露時的初始紅外光線吸收率：
[0069]
sf6氣體未洩露時的初始紅外光線吸收率a為：
[0070]
a＝k*l*c
[0071]
其中，k為吸收係數；l為吸收紅外光線的厚度；c為吸收紅外光線的濃度；
[0072]
co2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率p2為：
[0073]
p2＝a*k4*n
[0074]
並對其進行歸一化處理，其中，n為co2輸出譜線的數量；k4為co2輸出譜線的數量影響紅外光線吸收率變化導致sf6氣體洩露的概率影響權重。
[0075]
s4、將氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率與co2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率，上傳至sf6氣體洩露監測模塊，構建sf6氣體洩露概率模型，預測下一次sf6氣體洩露的概率；
[0076]
在s4中，將氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率與co2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率，上傳至sf6氣體洩露監測模塊；
[0077]
構建sf6氣體洩露概率模型p3為：
[0078]
p3＝p0*(p1+p2+1)+ε
[0079]
其中，p0為sf6氣體洩露的初始概率；ε為誤差；
[0080]
設置sf6氣體洩露的概率閾值p，當p》p3，則洩露，發出警報，提醒工作人員撤離。
[0081]
設置sf6氣體洩露的概率閾值p，當p》p3，則洩露，發出警報，提醒工作人員撤離。
[0082]
實施例一：
[0083]
根據sf6氣體的物質的量為146.06，氣體摩爾質量為22.4g/mol，所以設置n為6.52g；r為0.3；t為18℃；一瓶sf6氣體有50kg，一瓶大約放出10方的sf6氣體，所以設置v為10l；
[0084]
計算得出q0＝3.52mpa；
[0085]
根據設置t1為20℃；v1為12l；設置k1為0.025；k2為0.003；
[0086]
計算得出p1＝0.39；
[0087]
根據a＝k*l*c，設置k為0.85；紅外光線的厚度為0.5mm-20mm，l為0.005；國家規定操作間空氣中六氟化硫氣體的允許濃度不大於6g/m3，因此設置c為5g/m3；
[0088]
對其進行歸一化處理，計算得出a＝0.021；
[0089]
根據p2＝a*k4*n，co2輸出譜線的數量有無數條，為了方便計算設置n為190；k4為0.083；
[0090]
對其進行歸一化處理，計算得出p2＝0.33；
[0091]
根據p3＝p0*(p1+p2+1)+ε，設置ε為0.07；p0為0.15；
[0092]
從而p3為0.328；
[0093]
設置sf6氣體洩露的概率閾值p為0.3；此時p3》p，表明sf6氣體發生洩漏，則發出警報，提醒工作人員撤離。
[0094]
一種紅外sf6氣體洩漏在線監測系統，該系統包括紅外sf6氣體洩漏監測平臺、壓力監測模塊、紅外光線吸收監測模塊、sf6氣體洩露監測模塊、預警模塊；
[0095]
所述紅外sf6氣體洩漏監測平臺用於對sf6氣體未洩露時的初始圖像數據、紅外sf6氣體洩露的圖像數據進行監測；所述壓力監測模塊用於對sf6氣體未洩露時的初始壓力值、氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率進行監測；所述紅外光線吸收監測
模塊用於對sf6氣體未洩露時的初始紅外光線吸收率、c體2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率進行監測；所述sf6氣體洩露監測模塊用於構建sf6氣體洩露概率模型，預測下一次sf6氣體洩露的概率；所述預警模塊用於設置sf6氣體洩露的概率閾值，判斷sf6氣體是否洩露，若洩露，則發出警報，提醒工作人員撤離；
[0096]
所述紅外sf6氣體洩漏監測平臺的輸出端與壓力監測模塊的輸入端相連接；所述壓力監測模塊的輸出端與紅外光線吸收監測模塊的輸入端相連接；所述紅外光線吸收監測模塊的輸出端與sf6氣體洩露監測模塊的輸入端相連接；所述sf6氣體洩露監測模塊的輸出端與預警模塊的輸入端相連接；所述預警模塊的輸出端與管理埠的輸入端相連接。
[0097]
所述紅外sf6氣體洩漏監測平臺包括初始圖像監測單元、洩露圖像監測單元；
[0098]
所述初始圖像監測單元用於對sf6氣體未洩露時的初始圖像數據進行監測；所述洩露圖像監測單元用於對紅外sf6氣體洩露的圖像數據進行監測；
[0099]
所述初始圖像監測單元的輸出端與所述洩露圖像監測單元的輸入端相連接；所述洩露圖像監測單元的輸出端與所述壓力監測模塊的輸入端相連接。
[0100]
所述壓力監測模塊包括未洩露壓力監測單元、壓力概率監測單元；
[0101]
所述未洩露壓力監測單元用於對sf6氣體未洩露時的初始壓力值進行監測；所述壓力概率監測單元用於對氣體體積大小與溫度的變化導致sf6氣體洩露的概率進行監測；
[0102]
所述未洩露壓力監測單元的輸出端與所述壓力概率監測單元的輸入端相連接；所述壓力概率監測單元的輸出端與所述紅外光線吸收監測模塊的輸入端相連接。
[0103]
所述紅外光線吸收監測模塊包括初始紅外光線吸收監測單元、吸收概率監測單元；
[0104]
所述初始紅外光線吸收監測單元用於對sf6氣體未洩露時的初始紅外光線吸收率進行監測；所述吸收概率監測單元用於對c體2輸出譜線的數量變化導致sf6氣體洩露的概率進行監測；
[0105]
所述初始紅外光線吸收監測單元的輸出端與所述吸收概率監測單元的輸入端相連接；所述吸收概率監測單元的輸出端與所述sf6氣體洩露監測模塊的輸入端相連接。
[0106]
所述sf6氣體洩露監測模塊包括模型構建單元、預測單元；
[0107]
所述模型構建單元用於構建sf6氣體洩露概率模型；所述預測單元用於對下一次sf6氣體洩露的概率進行預測；
[0108]
所述模型構建單元的輸出端與所述預測單元的輸入端相連接；所述預測單元的輸出端與所述預警模塊的輸入端相連接。
[0109]
所述預警模塊包括判斷單元、報警單元；
[0110]
所述判斷單元用於設置sf6氣體洩露的概率閾值，判斷sf6氣體是否洩露；所述報警單元用於若監測到sf6氣體洩露，則發出警報，提醒工作人員撤離；
[0111]
所述判斷單元的輸出端與所述報警單元的輸入端相連接；所述報警單元的輸出端與所述管理埠的輸入端相連接。
[0112]
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要
素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。
[0113]
最後應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。