一种在役储气罐泄漏检测方法与流程

1.本发明涉及气体泄漏检测技术，尤其涉及一种在役储气罐泄漏检测方法。


背景技术：

2.目前对于储气罐泄露检测的常规做法包括观察法、压力降法、压力差法。观察法是在被测储气罐充入气体后浸没在液体中，通过人为观察有无气泡产生来判断是否发生泄漏。压力降法是在被测储气罐充入一定量的压缩气体后，通过气体压力下降来判断是否发生泄漏。压力差法也是在被测储气罐中充入一定量的压缩气体，通过将被测储气罐与标准储气罐在同一测量环境下进行比较，通过判断是否存在压力差来判断是否发生泄漏。
3.但是上述三种检测方式中均存在一定的缺陷，比如，观察法中的检测结果在很大程度上依赖于测试者本人的主观判断，很可能会由于测试条件和测试环境及操作人员的不同而得出不同的测量结果。比如，压力降法中需要采用压力传感器进行测量，但是对于温度变化的适应性差，温度变化导致的压力变化会被用作泄漏压差处理，因此仅适用于大泄漏量。比如，压力差法中需要引入对比的参照对象，且需要定期对参照对象进行测量标定，因此增加了测量的复杂程度。
4.对此，上述三种做法均不适用于本发明人对在役储气罐泄漏进行实时监控的需求，因此发明人开创出一种全新的检测方法
‑“
收集法”来对在役储气罐泄漏进行实时监测。


技术实现要素：

5.本技术实施例通过提供一种在役储气罐泄漏检测方法，解决了现有技术中储气罐无法进行实时泄漏监测的技术问题，实现了以“收集法”的方式，进行在役储气罐的泄漏检测，并且成本低、简单易行、不受气体类型影响、无需对储气罐进行改造、可实时监测储气罐泄漏情况的检测目的。
6.本技术实施例提供了一种在役储气罐泄漏检测方法，用于检测存储于储气罐内且密度高于空气的目标气体泄漏；所述储气罐配置有用于连接管道的阀门；所述在役储气罐泄漏检测方法包括：
7.气体收集步骤：响应于所述储气罐的底部配置有收集构件；基于所述目标气体的密度高于空气密度，使得所述储气罐发生泄漏时，所述目标气体从所述阀门处渗出并下沉，沿所述储气罐的外侧壁向下流动，并聚集到所述收集构件的内腔中；
8.泄漏监测步骤：响应于预先配置有检测组件包括多路检测探头，且所述多路检测探头分布于所述收集构件内腔底部的不同位置，使得所述收集构件的内腔在聚集所述目标气体的过程中，所述目标气体将所述收集构件内腔中的空气挤出，触发内腔中的监测气体的含量发生变化，通过所述多路检测探头实时获取所述收集构件内腔中所述监测气体的含量数据，以计算得到所述目标气体的泄漏情况。
9.在一种实施例中，所述检测组件还包括mcu控制器、多路信号处理器，所述mcu控制器与各所述信号处理器电连接，各路所述信号处理器对应连接各路所述检测探头；
10.通过所述检测探头获取所述监测气体含量数据所对应的检测信号；
11.通过各路所述信号处理器对应接收各路所述检测探头的检测信号，对检测信号进行放大、滤波在内的信号调理后，传输给所述mcu控制器；
12.通过所述mcu控制器接收各路调理后的检测信号后，先分别进行数字滤波，然后融合计算，综合处理后获取反映所述目标气体泄漏情况的目标数据。
13.在一种实施例中，所述检测组件还包括无线传输设备，所述无线传输设备与所述mcu控制器电连接，通过所述无线传输设备将所述目标数据上传至云平台，以便所述云平台对目标数据进行存储和综合评判。
14.在一种实施例中，获取所述目标数据的过程中，通过所述mcu控制器自定义设定所述检测信号的计算频率，以便在预定时间内利用所述数字滤波中的滑动平均进行多次采样后，得到的计算均值作为各所述检测探头的输出，通过比较各路所述检测探头的检测结果，选取所述监测气体含量数据的最小值，以反映所述储气罐的泄漏情况。
15.在一种实施例中，所述云平台连接监测终端，所述云平台获取所述目标数据后，通过所述监测终端实时显示各所述检测探头所属检测点位的所述监测气体含量数据；并且基于设定的门限阈值，使得当反映所述储气罐泄漏情况的所述目标数据低于预先设定的门限阈值时，判断出当前所述储气罐发生泄漏，且根据所述监测气体实时的含量数据变化，得到所述储气罐实时的泄漏情况。
16.在一种实施例中，所述检测探头采用微氧传感器，从而实时检测含量数据的所述监测气体为氧气。
17.在一种实施例中，所述微氧传感器采用量程为(0-25)％vol的电化学式氧气传感器mix8410。
18.在一种实施例中，多路所述检测探头之间基于所述收集构件的内腔底部中心呈180
°
或90
°
。
19.在一种实施例中，所述收集构件采用开口式且适配于所述储气罐形状的腔体结构，且所述储气罐悬设于所述收集构件的开口内。
20.在一种实施例中，所述收集构件的高度至多位于所述储气罐侧边1/4高度处。
21.本技术实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果：
22.1、由于采用了收集构件，收集构件配置于储气罐的底部，所以可以通过收集构件进行储气罐中泄漏的目标气体的收集，进而显著区别于现有观察法、压力降法、压力差法在内的储气罐泄露检测方式，开创了一种全新的针对在役储气罐泄漏的检测方法；并且检测操作简单，可以在储气罐正常使用的过程中使用，不影响储气罐的正常使用，一边使用，一边检测；节能环保，不会对储气罐造成污染(例如观察法，需要储气罐浸入水中或者涂肥皂水等)；成本低，不需要对储气罐进行改造(例如加装充气管等)，使得在役储气罐泄露检测的方法简单易行，不受温度等环境因素的影响。
23.2、由于限定在密度高于空气的气体泄漏检测，因此收集构件的内腔在聚集泄漏的目标气体的过程中，目标气体将收集构件中的空气挤出，导致空气的含量越来越少，触发内腔中的监测气体的含量发生变化。以氧气为例，也就是说，使用“收集法”收集泄露气体，检测收集构件中氧气含量的方法来推断储气罐泄露，没有直接检测泄露气体，因此不论储气罐中装入的是哪种气体，只要该气体密度比空气大，就可以使用本发明。没有直接检测储气
罐中泄露的气体，因此不需要针对所储存的气体寻找针对该气体所对应的传感器，因此检测方法灵活、通用性更强、成本低。
附图说明
24.图1为本技术实施例中一种在役储气罐泄漏检测方法的流程图；
25.图2为本技术实施例中的在役储气罐泄露检测原理框图；
26.图3为本技术实施例中检测方法中多路检测数据融合处理传输原理框图；
27.图4为本技术实施例中微氧传感器mix2801类型的引脚定义示意图；
28.图5为本技术实施例中2个检测探头布局的收集构件示意图；
29.图6为本技术实施例中4个检测探头布局的收集构件示意图。
30.附图标号：储气罐100，收集构件200、阀门110、检测探头300、信号处理器400、mcu控制器500、无线传输设备600。
具体实施方式
31.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
32.本技术实施例提出了一种在役储气罐泄漏检测方法，利用“收集法”收集泄漏气体，来实现对在役储气罐泄露情况的发现及监测。本实施例是对储气罐100在使用过程中，检测储气罐100的泄露情况，不需要预先对储气罐100进行泄露测试。基于泄漏的气体在泄漏后沉淀到存储空间内，进而占据一定空间，导致存储空间的空气中的相关气体含量发生变化，基于此进行泄漏检测。本实施例中以氧气作为监测气体，测量存储空间的含氧量以获悉泄漏情况，因此可以看出，本实施例给出的在役储气罐泄漏检测方法操作简单、成本低廉、可行性以及可扩展性高。
33.本实施例提供的一种在役储气罐泄漏检测方法，用于检测存储于储气罐100内且密度高于空气的目标气体泄漏。进一步说明，基于储气罐100的用途不同，存储的气体也不相同，比如，灭火剂，其内储藏气体的主要成分是分子量为170的七氟丙烷；比如，空调、冰箱用的制冷剂罐，其内储藏气体有分子量为140的氟利昂r12；比如，石油液化气罐，其内储藏气体有分子量均超过29的丙烷分子式c3h8、丁烷c4h10、丙烯c3h6、丁烯c4h8，基于气体的密度是正比于气体的分子量，空气的平均分子量为29，因此，石油液化气的平均分子量大于空气平均分子量，所以石油液化气的密度就大于空气密度，即为石油液化气重于空气。为了适用于本实施例的检测方法，本实施例中对储气罐100中的目标气体进行限定，考虑密度高于空气的气体储藏泄漏。
34.本实施例提供的一种在役储气罐泄漏检测方法，所述储气罐100配置有用于连接管道的阀门110；该阀门110可设于储气罐100的顶部、侧部或底部，对此不作限定。
35.参考附图1所示，本实施例提供的所述在役储气罐泄漏检测方法包括如下步骤。
36.步骤s1，气体收集步骤。
37.响应于所述储气罐100的底部配置有收集构件200；基于所述目标气体的密度高于空气密度，使得所述储气罐100发生泄漏时，所述目标气体从所述阀门110处渗出并下沉，沿所述储气罐100的外侧壁向下流动，并聚集到所述收集构件200的内腔中；
38.步骤s2，泄漏监测步骤。
39.响应于预先配置有检测组件包括多路检测探头300，且所述多路检测探头300分布于所述收集构件200内腔底部的不同位置，使得所述收集构件200的内腔在聚集所述目标气体的过程中，所述目标气体将所述收集构件200内腔中的空气挤出，触发内腔中的监测气体的含量发生变化，通过所述多路检测探头300实时获取所述收集构件200内腔中所述监测气体的含量数据，以计算得到所述目标气体的泄漏情况。
40.本实施例中基于储气罐100中的目标气体重于空气，从而在发生泄漏时，出现目标气体下沉的现象。基于此，本实施例中独创了一种“收集法”，利用一种特制的收集构件200进行目标气体泄漏后的收集操作，参考附图2所示，本实施例中的收集构件200可以理解为一种适配于储气罐100的围堰。由于储气罐100中装入的目标气体比空气重，泄露出来的目标气体的密度大于空气密度，因此泄露的目标气体必然会往下沉，随着泄露的量愈来愈多，收集构件200中收集到的目标气体会越来越多，下沉的目标气体也会挤占收集构件200的底部的空气体积，使得收集构件200内的空气越来越少。通常，空气中除了氮气之外，氧气的含量为21％，因此收集构件200底部的氧气含量也就会越来越少。
41.在一种实施例中，所述收集构件200采用开口式且适配于所述储气罐100形状的腔体结构，且所述储气罐100悬设于所述收集构件200的开口内。在一种实施例中，所述收集构件200的高度至多位于所述储气罐100侧边1/4高度处。本实施例中的收集构件200可以根据储气罐100的形状而设置，例如储气罐100是圆柱体，收集构件200根据储气罐100的形状，制定成圆柱形状的，且直径略大于储气罐100，并放置于储气罐100的底部，类似于“盆状”，使得储气罐100底部“放置”于“盆状”收集构件200的包围之中，且包围住储气罐100的底部，能够起到收集泄露气体的作用，收集构件200的高度可以根据储气罐100的高度而定，比如，灭火器或者氟利昂等的储气罐100，高度不超过储气罐100的1/4高度即可。对于较大的储气罐100，收集构件200的高度可以稍微低于储气罐100的1/4高度，例如储气罐100的1/5左右，只要能够达到收集泄露气体的目的即可。因此，对于收集构件200的安装，无需对储气罐100做任何二次改造即可达到在役储气罐泄漏检测的目的，从而有利于对现有的在役储气罐进行直接安装操作。进一步说明，本实施例中的收集构件200的形状可以根据储气罐100的形状进行变化，便于储气罐100下方的泄露气体收集就可。
42.在一种实施例中，参考附图3所示，所述检测组件还包括mcu控制器500、多路信号处理器400，所述mcu控制器500与各所述信号处理器400电连接，各路所述信号处理器400对应连接各路所述检测探头300；通过所述检测探头300获取所述监测气体含量数据所对应的检测信号；通过各路所述信号处理器400对应接收各路所述检测探头300的检测信号，对检测信号进行放大、滤波在内的信号调理后，传输给所述mcu控制器500；通过所述mcu控制器500接收各路调理后的检测信号后，先分别进行数字滤波，然后融合计算，综合处理后获取反映所述目标气体泄漏情况的目标数据。本实施例中的mcu控制器500采用通用单片机芯片即可。基于收集构件200的内腔中设有多路检测探头300，目标气体泄漏逸出下沉而“挤占”收集构件200中空气的体积造成监测气体含量的下降(空气中氧气含量为21％)，因此通过检测探头300即可检测到收集构件200底部的监测气体的含量变化，将检测到的监测气体的含量数据以电信号形式传输出去，以便根据检测到的监测气体的含量变化，推断出储气罐100是否有泄漏。
43.进一步说明，检测组件还包括无线传输设备600，所述无线传输设备600与所述mcu控制器500电连接，通过所述无线传输设备600将所述目标数据上传至云平台，以便所述云平台对目标数据进行存储和综合评判。
44.本实施例中的多路信号处理器400对应接收到多路检测探头300的检测信号后，对检测信号进行信号放大、滤波等处理，滤除掉一些噪声，完成信号调理后传输给mcu控制器500，比如，信号处理器400通过串口连接mcu控制器500，使得调理后得检测信号从串口传输至mcu控制器500。mcu控制器500接收到当前布置的所有检测探头300的检测信号，例如，1路、2路或者4路检测信号，而后进行数字滤波，mcu控制器500对多路检测探头300的测量数据进行融合计算，综合处理后得到目标数据，后将目标数据通过无线传输设备600的4g传输技术上传到远端的云平台，最后由云平台对目标数据进行存储和综合判断。
45.本实施例中的获取所述目标数据的过程中，通过所述mcu控制器500自定义设定所述检测信号的计算频率，以便在预定时间内利用所述数字滤波中的滑动平均进行多次采样后，得到的计算均值作为各所述检测探头300的输出，通过比较各路所述检测探头300的检测结果，选取所述监测气体含量数据的最小值，以反映所述储气罐100的泄漏情况。
46.在一种实施例中，mcu控制器500根据接收到的多路检测信号(比如，1路、2路或者4路)，采样频率根据需要设定为每5分钟或者10分钟，利用数字滤波中的滑动平均计算3次采样的均值作为该点位的传感器输出。本实施例中采用不同点位的多路检测输出，mcu控制器500比较不同点位检测数据，选取检测含量最小者作为评判当前储气罐100的泄漏情况数据。通过无线传输设备600将检测数据上传远端的云平台。
47.所述云平台连接监测终端，所述云平台获取所述目标数据后，通过所述监测终端实时显示各所述检测探头300所属检测点位的所述监测气体含量数据；并且基于设定的门限阈值，使得当反映所述储气罐100泄漏情况的所述目标数据低于预先设定的门限阈值时，判断出当前所述储气罐100发生泄漏，且根据所述监测气体实时的含量数据变化，得到所述储气罐100实时的泄漏情况。进一步说明，云平台接收到上传的目标数据后，通过监测终端实时显示该检测点位的监测气体含量，并与预先设定的门限阈值进行比较，当检测到的某个点位的监测气体含量低于预先设定的门限值时，即可认为该点位的监测气体含量低于正常空气中监测气体含量，并判断出由于储气罐100泄露，泄露气体下沉导致收集气体底部空气被目标气体挤占，从而就可以判断出该储气罐100存在泄露的现象。并且根据预先设定的流程，给相关人员下发相关通知，比如，提示短消息或者微信提醒，通知该点位的储气罐100存在泄露问题。
48.在一种实施例中，所述检测探头300采用微氧传感器，从而实时检测含量数据的所述监测气体为氧气。进一步说明，所述微氧传感器采用量程为(0-25)％vol的电化学式氧气传感器mix8410。即为，微氧传感器选用mixsen公司研发生产的一款量程为(0-25)％vol的电化学式氧气传感器mix8410。其中，微氧传感器的内部在电极的催化下，发生氧化还原反应，从而产生相应大小的电流，产生的电流大小与氧气浓度成正比，通过测定电流的大小即可判定氧气浓度的高低。且利用该微氧传感器灵敏度高、精度高、输出线性好等优点，提高在役储气罐泄漏检测的精度。进一步地，微氧传感器采用的型号为mix8410，如下表以及附图4所示，
49.gnd电源地
vcc电源vo传感器原始电压输出rxd串口输入txd串口输出
50.具有高精度、高灵敏度的电化学信号处理功能，从而在实施过程中，可以精准测量环境中对应的氧气浓度。并且该微氧传感器还内置温度传感器，以便进行温度补偿后，具有数字输出，是一款将电化学传感器和电路完美结合的电化学系列信号处理设备，且具有良好的一致性及稳定性等优势，从而便于在役储气罐泄漏检测中的一致性和稳定性。
51.参考附图5-6所示，本实施例中的多路所述检测探头300之间基于所述收集构件200的内腔底部中心呈180
°
或90
°
。进一步说明，在一种实施例中，检测探头300检测下沉到收集构件200底部的目标气体。因此，常规的类似于灭火剂的储气罐100(比如，直径小于50cm)，可以安装一个检测探头300；较大型的储气罐100(比如，直径大于50cm，小于90cm)，可以安装两个检测探头300，两个检测探头300相对收集构件200底部中心处互成180
°
对称的位置，便于对不同位置的泄露气体都可以采集到。对于直径大于90cm以上比较大型的储气罐100，可以安装4个检测探头300，4个检测探头300可以在互成90
°
位置安装。
52.因此，可以看出本实施例的在役储气罐泄漏检测方法中所说的“收集法”是利用收集泄漏的目标气体，基于目标气体在收集后导致收集构件200中的监测气体的含量发生变化，从而推断出储气罐100发生泄漏，没有直接检测泄露的目标气体，所以可以不论储气罐100中装入的是哪种气体，只要该气体密度比空气大即可，没有直接检测储气罐100中泄露的目标气体，也不需要针对所储存的气体类型寻找更换针对该气体的检测探头300。
53.因此可以看出，本实施例中是基于储气罐100中存储的气体特征，对储气罐100的安装环境进行改进，不需要改造储气罐100本身，增加一个收集构件200即可，采用围堰的方式设计出一个收集构件200，收集储气罐100中泄露的目标气体，由于所泄露的目标气体密度大于空气密度，因此泄露的目标气体必然会往下沉，随着泄露量越来越多，收集到的目标气体会越来越多，下沉的目标气体也会挤占收集构件200底部的空气位置，使得收集构件200内的空气越来越少，收集构件200底部的氧气含量也就会越来越少。本实施例中的收集构件200底部安装的检测探头300会检测收集构件200底部氧气含量，根据检测到的氧气的含量变化，从而推断出储气罐100存在泄露问题，并且可以实时了解储气罐100是否有泄漏，是否有气体在泄漏逸出。
54.因此可以看出，利用收集泄露的目标气体、检测泄露的方法，简单、成本低，并且是可以在储气罐100正常使用的过程中使用，不影响储气罐100的正常使用，一边使用，一边检测。同时，也不会对储气罐100造成污染(例如观察法，需要储气罐100浸入水中或者涂肥皂水等)，也不需要对储气罐100进行改造(例如加装充气管等)，这种在役储气罐泄露检测的方法简单易行，不受温度等环境因素的影响。而且，使用收集法收集泄露气体，检测收集构件200中氧气含量的方法来推断储气罐100的泄露，没有直接检测泄露气体，所以可以不考虑储气罐100中装入的是哪种气体，只要该气体密度比空气大即可。不需要直接检测储气罐100中泄露的目标气体，也不需要针对所储存的气体寻找针对该目标气体的检测设备。因此，检测方法灵活、通用性更强、成本低。从而可以知道，本实施例中的在役储气罐泄漏检测方法，以“收集法”的方式，实现简单、成本低、通用性强的检测目的。
55.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
56.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。