一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统技术方案

一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统，本发明专利技术涉及工业企业甲烷泄漏监测定位技术领域；无线传感器布点模块建立稳态流场，进行网格划分；现场数据采集模块采集附近大气中的甲烷浓度，同步采集风向和风速等气象条件；无线传感器布点模块根据现场数据采集模块的参数指标进行覆盖率计算和分析；甲烷泄漏监测定位模块对打包数据进行分析；现场数据采集模块打包的甲烷浓度和气象条件数据发送至甲烷泄漏监测定位模块；精确定位模块获取来自甲烷泄漏监测定位模块的溯源定位结果之后，利用针对甲烷的检测仪器由现场人员在该小尺度空间内进行全面的泄漏检测；来解决现有技术中人力成本投入高、监测对象不明确、无法实时监测管控的问题。实时监测管控的问题。实时监测管控的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统


[0001]本专利技术涉及工业企业甲烷泄漏监测定位
，具体涉及一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统。

技术介绍

[0002]工业企业，特别是油气行业，是甲烷的主要排放源之一。以油气行业的上游而言，目前多采用泄漏检测与修复(LDAR)技术配合其他技术定期对密封点进行甲烷泄漏检测和排放核算。但因上游场站大多地处偏僻、分布不集中，且单一场站密封点数量较少，定期开展LDAR工作的成本投入较高，且因为检测间隔较长，对泄漏的发现和管控较为滞后。
[0003]以其它采用甲烷作为原料或燃料的化工企业而言，虽然也可能开展了 LDAR工作，但其主要是针对VOCs的，甲烷可能没有纳入管控，加之LDAR工作采用的仪器多为FID或PID原理，即使将甲烷纳入管控，凭借该类仪器也难以将甲烷从一众化合物中分离出来单独进行监测核算。同时也存在和油气行业上游相似的困境，即检测时间间隔较长；因此，亟需一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统，来解决现有技术中人力成本投入高、监测对象不明确、无法实时监测管控的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：它包含：
[0006]无线传感器布点模块，所述的无线传感器布点模块建立稳态流场，进行网格划分；r/>[0007]现场数据采集模块，所述的现场数据采集模块采集附近大气中的甲烷浓度，同步采集风向和风速等气象条件，并将甲烷浓度和气象条件进行打包处理；无线传感器布点模块根据现场数据采集模块的参数指标进行覆盖率计算和分析，优化传感器的安装位置，指导现场人员完成传感器及配套设施的安装位置选择；
[0008]甲烷泄漏监测定位模块，所述的甲烷泄漏监测定位模块对打包数据进行分析，首先是完成泄漏可能存在与否的认定，再结合附近多个传感器采集的同一时间的打包数据，利用溯源算法确定一个小尺度的、可能存在泄漏的空间；现场数据采集模块打包的甲烷浓度和气象条件数据发送至甲烷泄漏监测定位模块；
[0009]精确定位模块，所述的精确定位模块获取来自甲烷泄漏监测定位模块的溯源定位结果之后，利用针对甲烷的检测仪器由现场人员在该小尺度空间内进行全面的泄漏检测，明确有无泄漏、泄漏位置及泄漏浓度或排放量等信息。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述的无线传感器布点模块包含：
[0011]下垫面建模单元，所述的下垫面建模单元用于对油气行业上游的开采场站、化工企业中进行甲烷监测的装置单元等进行三维建模；
[0012]流场模拟单元，所述的流场模拟单元基于下垫面的三维模型，采集建模下垫面的
本土特征信息，模拟该下垫面对应的高概率的稳态流场，并结合其他数据信息，通过机器学习完成稳态流场的优化；
[0013]扩散模拟单元，所述的扩散模拟单元对稳态流场进行网格划分，并耦合优选的气体扩散模型，模拟分析固定排放源的浓度梯度分布图、扩散路线等；
[0014]覆盖率计算单元，所述的覆盖率计算单元根据选用传感器的类型、灵敏度等参数指标，从空间覆盖率和场景覆盖率两个角度进行计算和分析，并不断优化传感器的安装位置，直到满足要求，最终输出无线传感器布点方案。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述的现场数据采集模块包括：
[0016]甲烷气体传感器，所述的甲烷气体传感器用于监测附近大气中的甲烷浓度；
[0017]气象传感器，所述的气象传感器用于监测附近的风向和风速等气象条件；
[0018]主控板，所述的主控板用于处理和打包传感器采集到的甲烷浓度和气象条件信息；
[0019]无线通讯模块，所述的无线通讯模块用于将打包后的数据发送至所述甲烷泄漏监测定位模块；
[0020]电源供电模块，所述的电源供电模块与甲烷气体传感器、气象传感器、主控板以及无线通讯模块均连接。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述的甲烷泄漏监测定位模块包括：
[0022]泄漏认定单元，所述的泄漏认定单元抽取主控板打包数据中的甲烷浓度，结合时间信息进一步计算得到甲烷浓度变化率，用于判断在某一时间对应某个传感器覆盖范围内是否可能发生泄漏；
[0023]泄漏定位单元，所述的泄漏定位单元提取泄漏认定单元认为发生泄漏的相关信息，结合该传感器附近多个传感器采集的同一时间的打包数据，利用溯源算法，结合所述扩散模拟单元确定一个小尺度的、存在泄漏的空间。
[0024]与现有技术相比，本专利技术有益效果为：
[0025]1、通过配置不同类型的甲烷气体传感器，可以实现不同场景下的对甲烷的准确监测，无需担心其它气体的干扰；
[0026]2、现场数据采集模块和甲烷泄漏监测定位模块可以7
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24小时实时采集数据并进行分析和溯源，再与精确定位模块实时共享信息，及时发现泄漏，助力企业显著降低甲烷无组织排放；
[0027]3、通过无线传感器布点模块，输出匹配该下垫面的、特征化的布点方案，保证覆盖率，提高溯源定位的准确性；
[0028]4、通过溯源定位确定一个小尺度的空间，再开展泄漏检测，可以显著降低人力投入。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本专利技术的结构示意图。
[0031]图2是本专利技术的无线传感器布点模块的结构示意图。
[0032]图3是本专利技术的现场数据采集模块的结构示意图。
[0033]图4是本专利技术的甲烷泄漏监测定位模块的结构示意图。
[0034]图5是本专利技术的流程图。
[0035]附图标记说明：
[0036]无线传感器布点模块1、下垫面建模单元1
‑
1、流场模拟单元1
‑
2、扩散模拟单元1
‑
3、覆盖率计算单元1
‑
4、现场数据采集模块2、甲烷气体传感器 2
‑
1、气象传感器2
‑
2、主控板2
‑
3、无线通讯模块2
‑
4、电源供电模块2
‑
5、甲烷泄漏监测定位模块3、泄漏认定单元3
‑
1、泄漏定位单元3
‑
2、精确定位模块4。
具体实施方式
[0037]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0038]实施例1：
[0039]参看如图1
‑
5所示，本实施例它包含：
[0040]无线传感器布点模块1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统，其特征在于，它包含：无线传感器布点模块（1），所述的无线传感器布点模块（1）建立稳态流场，进行网格划分；现场数据采集模块（2），所述的现场数据采集模块（2）采集附近大气中的甲烷浓度，同步采集风向和风速等气象条件，并将甲烷浓度和气象条件进行打包处理；无线传感器布点模块（1）根据现场数据采集模块（2）的参数指标进行覆盖率计算和分析，优化传感器的安装位置，指导现场人员完成传感器及配套设施的安装位置选择；甲烷泄漏监测定位模块（3），所述的甲烷泄漏监测定位模块（3）对打包数据进行分析，首先是完成泄漏可能存在与否的认定，再结合附近多个传感器采集的同一时间的打包数据，利用溯源算法确定一个小尺度的、存在泄漏的空间；现场数据采集模块（2）打包的甲烷浓度和气象条件数据发送至甲烷泄漏监测定位模块（3）；精确定位模块（4），所述的精确定位模块（4）获取来自甲烷泄漏监测定位模块（3）的溯源定位结果之后，利用针对甲烷的检测仪器由现场人员在该小尺度空间内进行全面的泄漏检测，明确有无泄漏、泄漏位置及泄漏浓度或排放量等信息。2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统，其特征在于：所述的无线传感器布点模块（1）包含：下垫面建模单元（1
‑
1），所述的下垫面建模单元（1
‑
1）用于对油气行业上游的开采场站、化工企业中进行甲烷监测的装置单元等进行三维建模；流场模拟单元（1
‑
2），所述的流场模拟单元（1
‑
2）基于下垫面的三维模型，采集建模下垫面的本土特征信息，模拟该下垫面对应的高概率的稳态流场，并结合其他数据信息，通过机器学习完成稳态流场的优化；扩散模拟单元（1
‑
3），所述的扩散模拟单元（1
‑
3）对稳态流场进行网格划分，并耦合优选的气体扩散模型，模拟分析固定排放源的浓度梯度分布图、扩散路线等；覆盖率计算单元（1
‑
4），所述的覆盖率计算单元（1
‑
4）根据选用传感器的类型、灵敏度等参数指标，从空间覆盖率和场景覆盖率两...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰，张凌翔，
申请(专利权)人：上海汉洁环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：