太阳能供电开放光路天然气泄漏监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能供电开放光路天然气泄漏监测系统，解决天然气管线泄漏过程中存在的监测问题。该系统基于可调谐二极管吸收光谱技术，包括太阳能发电装置，可调谐二极管激光器及驱动装置，光电探测器及信号处理装置，反射镜及其固定装置，GPRS通信模块。其中太阳能发电装置对可调谐二极管激光器和信号处理器供电，可调谐二极管发出的激光经过天然气管道后由反射镜返回并由光电探测器接收，信号处理装置得到此时的天然气所含主要气体甲烷浓度信息，最后由GPRS通信模块将浓度信息传回监控室。监控室根据数据来判断管道是否泄漏，并可对泄漏区域进行报警和定位。

Solar energy supply open light Road gas leakage monitoring system

The invention discloses a solar energy power supply open light path natural gas leakage monitoring system, which solves the monitoring problem in the leakage process of a natural gas pipeline. The system based on tunable diode laser absorption spectroscopy, including solar power generation device, tunable diode laser and driving device, photoelectric detector and signal processing device, reflection mirror and a fixing device, GPRS communication module. The tunable diode laser and the signal processor power the solar power generation device, laser diode can be emitted through the natural gas pipeline by the mirror back and received by the photoelectric detector, a signal processing device to get the gas contained in the main gas methane concentration information, and finally by the GPRS communication module will concentration information back to the control room. According to the data, the monitoring room can determine whether the pipeline leaks or not, and can alarm and locate the leaking area.

【技术实现步骤摘要】
太阳能供电开放光路天然气泄漏监测系统
本专利技术涉及天然气管道泄漏监测和报警系统，具体为一种太阳能供电开放光路天然气泄漏监测系统。
技术介绍
随着国家新型能源战略需求，天然气使用量巨增，天然气地下和地面管网的铺设数量总长也超过了7万公里。管道由于跨度大，维护比较困难，受自然灾害或者人为因素导致天然气泄漏事故也时有发生。随着时间推移，天然气输送管道老化率增加，因而实时对天然气泄漏进行监测和报警的需求也更加迫切。目前对天然气管道中使用比较多的有光纤传感器和负压波法等。光纤传感器可以检测到微小的泄漏，并可以定位，但是需要和管道同时铺设，对已经投入使用的管道有局限性。负压波法存在反应速度比较慢和检测灵敏度不高等问题。同时这几种方法都需要现场有电网，在一些偏僻区域使用时存在供电问题。因此非常需要一种不需要现场电网、能够克服光纤传感器局限且灵敏度高的天然气管网泄漏监测装置。
技术实现思路
本专利技术为解决目前天然气管网泄漏监测装置存在的需要现场电网灵敏度不高的技术问题，提供一种太阳能供电开放光路天然气泄漏监测系统。为了解决现有技术存在的问题，本专利技术采用的技术方案是：一种太阳能供电开放光路天然气泄漏监测系统，包括太阳能发电装置、与太阳能发电装置相连接的蓄电池以及由蓄电池供电的激光器；所述激光器的出射光路平行于天然气管道且激光器的出射光路上设有一个固定在天然气管道上的反射镜；反射镜的反射光路上设有一个光电探测器；光电探测器的信号输出端连接有信号处理模块；信号处理模块的信号输出端连接有GPRS通讯模块；所述信号处理模块以及GPRS通讯模块均由蓄电池供电；还包括GPRS接收装置、与GPRS接收装置相连接的处理单元以及与处理单元相连接的报警系统；所述太阳能发电装置包括太阳能电池板，所述的太阳能电池板为圆形，其上设有凸透镜层，所述的凸透镜层是由焦距不同的六棱形凸透镜组成的向上拱起的半球状曲面；或者所述的太阳能电池板为椭圆形，其上设有凸透镜层，所述的凸透镜层是由焦距不同的六棱形凸透镜组成的向上拱起的半椭球状曲面。优选地，所述凸透镜层上的六棱凸透镜的焦点都落在太阳能电池板上。优选地，所述激光器采用可调谐二极管激光器。本专利技术公开了一种太阳能供电用天然气泄漏检测系统。可以在复杂环境和没有通电的区域以及城市对天然气管网进行连续实时监测和报警。该系统基于可调谐二极管吸收光谱技术，利用半导体激光窄线宽、快速调谐特性，通过扫描目标气体的一条独立吸收线实现对气体浓度的快速检测，具有高分辨率、高灵敏度和非侵入特性，可以很方便的在天然气管网附近进行安装，无人职守，后期维护方便，连续使用寿命10年以上。本专利技术的太阳能电池板其上具有向上拱起的半球状或者半椭球状的凸透镜层，一方面凸透镜具有聚光能力，能够增加太阳能电池板的光照强度，另一方面向上拱起的半球状或者半椭球状曲面能够增加受光面积，从而也能增加太阳能电池板的光照强度，光照强度增加，太阳能电池板的光电转化效率也增加。附图说明图1本专利技术结构示意图。图2本专利技术激光器与天然气管道布置的结构示意图。图3为太阳能电池板的具体结构。1-太阳能发电装置，2-蓄电池，3-激光器，4-反射镜，5-光电探测器，6-信号处理模块，7-GPRS通讯模块，8-GPRS接收装置，9-处理单元，10-报警系统，11-天然气管道，111-太阳能电池板，112-凸透镜层，113-凸透镜。具体实施方式本专利技术包括激光收发处理单元和终端监测系统，所述的激光收发处理单元包括激光器3、反射镜4、光电探测器5、信号处理模块6、GPRS通讯模块7。所述的激光器3发出的光经过天然气管道11，由另一侧的反射镜4返回后光电探测器5进行接收，信号处理模块6与光电探测器5连接，所述的信号处理模块6与GPRS通讯模块7连接，由光电探测器5接收的光电信号经过信号处理模块处理后得到实时的甲烷浓度数据，处理后的数据经过GPRS通讯模块7由终端监测系统接收。所述的终端监测系统由GPRS接收装置8、处理单元9和报警系统10组成。GPRS接收装置8连接到处理单元9，报警系统10和处理单元9连接，GPRS接收装置8将接收到的浓度数据发送给处理单元9，处理单元9对数据进行判断，剔除一些奇异值，对稳定高浓度数据进行报警处理。如图3所示，所述太阳能发电装置1包括太阳能电池板111，所述的太阳能电池板111为圆形，其上设有凸透镜层112，所述的凸透镜层112是由焦距不同的六棱形凸透镜113组成的向上拱起的半球状曲面；或者所述的太阳能电池板111为椭圆形，其上设有凸透镜层112，所述的凸透镜层112是由焦距不同的六棱形凸透镜113组成的向上拱起的半椭球状曲面。所述凸透镜层112上的六棱凸透镜113的焦点都落在太阳能电池板111上。在所述的激光收发处理单元有太阳能发电装置1和蓄电池2，蓄电池2连接到太阳能发电装置1，对多余的电量进行储存。在天然气输送管线每隔2公里安装一套天然气管网泄漏监测系统，在2公里范围内任意位置的微量泄漏都可以探测，终端监测系统可以通过GPRS通讯装置调取管线任何一处的浓度数据，实时的对泄漏进行预判和定位。本系统可以有效的解决天然气管网泄漏的报警和定位。如图2所示激光器3出射光路平行于天然气管道并被反射镜反射至光电探测器5上，激光器与反射镜之间管道上的泄漏就可以探测出来。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能供电开放光路天然气泄漏监测系统，其特征在于：包括太阳能发电装置（1）、与太阳能发电装置（1）相连接的蓄电池（2）以及由蓄电池（2）供电的激光器（3）；所述激光器（3）的出射光路平行于天然气管道（11）且激光器（3）的出射光路上设有一个固定在天然气管道上的反射镜（4）；反射镜（4）的反射光路上设有一个光电探测器（5）；光电探测器（5）的信号输出端连接有信号处理模块（6）；信号处理模块（6）的信号输出端连接有GPRS通讯模块（7）；所述信号处理模块（6）以及GPRS 通讯模块（7）均由蓄电池（3）供电；还包括GPRS 接收装置（8）、与GPRS 接收装置（8）相连接的处理单元（9）以及与处理单元（9）相连接的报警系统（10）；所述太阳能发电装置（1）包括太阳能电池板（111），所述的太阳能电池板（111）为圆形，其上设有凸透镜层（112），所述的凸透镜层（112）是由焦距不同的六棱形凸透镜（113）组成的向上拱起的半球状曲面；或者所述的太阳能电池板（111）为椭圆形，其上设有凸透镜层（112），所述的凸透镜层（112）是由焦距不同的六棱形凸透镜（113）组成的向上拱起的半椭球状曲面。...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能供电开放光路天然气泄漏监测系统，其特征在于：包括太阳能发电装置（1）、与太阳能发电装置（1）相连接的蓄电池（2）以及由蓄电池（2）供电的激光器（3）；所述激光器（3）的出射光路平行于天然气管道（11）且激光器（3）的出射光路上设有一个固定在天然气管道上的反射镜（4）；反射镜（4）的反射光路上设有一个光电探测器（5）；光电探测器（5）的信号输出端连接有信号处理模块（6）；信号处理模块（6）的信号输出端连接有GPRS通讯模块（7）；所述信号处理模块（6）以及GPRS通讯模块（7）均由蓄电池（3）供电；还包括GPRS接收装置（8）、与GPRS接收装置（8）相连接的处理单元（9）以及与处理单元（9）相连接的报警系...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞平，
申请(专利权)人：刘瑞平，
类型：发明
国别省市：山东,37