一种气体泄漏的报警装置及方法

一种气体泄漏的报警装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种气体泄漏的报警装置及方法，该装置包括：定量计算与判断模块，对待测目标气体的红外图像分析结果进行定量计算与判断，判断气体泄漏的等级；报警单元，根据分析单元的判断结果进行不同级别的报警。本发明提供的气体泄漏的报警装置，基于红外成像技术，能够可视化地判断气体泄漏，并且对泄漏的等级进行细化，能够针对不同等级的泄漏进行不同等级报警，为生产提供更有效和细致的监控。
【专利说明】一种气体泄漏的报警装置及方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及报警装置及方法，尤其涉及一种气体泄漏的报警装置及方法。

【背景技术】
[0002] 有害气体的泄漏会带来严重的危害，一些气体对人身安全有严重威胁，，当人体吸 入时会损害人们的健康，甚至引发死亡；在生产场所气体的泄漏会损坏设备，干扰生产，严 重的会引发爆炸，对气体泄漏的报警一直都受到人们广泛的重视。
[0003] 目前红外成像技术是实现气体非接触成像检测的有效途径，不仅可探测多种化学 气体的光谱，还能对场景成像。采用红外成像技术判断气体的泄漏已经有许多应用。
[0004] 随着生产水平的提高，对于气体泄漏的监控不再局限于发现气体泄漏就报警，而 是需要对泄漏的等级进行细化，为生产提供更有效和细致的监控。例如如果发现生产现场 只是有少量气体泄漏，则只需及时查明原因，排除故障即可，不需停顿生产，以避免经济损 失，而对于泄漏严重的情况，必须紧急处理，避免事故的发生。
[0005] 目前市场上缺乏一种能够针对不同等级的泄漏进行不同等级报警的报警装置。


【发明内容】

[0006] 为解决现有技术的问题，本发明的目的是提出一种气体泄漏的报警装置及方法， 能够针对不同等级的泄漏进行不同等级报警的报警，细化对生产安全的监控。
[0007] 为达此目的，本发明提出以下的技术方案：
[0008] -种气体泄漏的报警装置，包括：定量计算与判断模块，对待测目标气体的红外图 像分析结果进行定量计算与判断，判断气体泄漏的等级；报警单元，根据定量计算与判断模 块的判断结果进行不同级别的报警。
[0009] 还包括红外热成像仪和图像分析模块，红外热成像仪用于对待测目标气体进行探 测，形成红外图像；图像分析模块用于对所述红外图像的温度和图像进行分析。
[0010] 其中，在红外热成像仪中包括气体识别器。
[0011] 其中，所述气体识别器为烯烃气体识别器，烷烃气体识别器，卤代烷烃气体识别器 中的任一种或其组合。
[0012] 其中，图像分析模块将待测目标的红外图像自由分割出64个独立监控区域，所述 定量计算与判断模块对每个独立监控区域进行定量计算与判断。
[0013] 其中，对所述红外图像的分析结果进行定量计算与判断包括对温度变化的计算和 对气体图形面积变化的计算与泄漏等级的判断。
[0014] 其中，所述定量计算与判断模块中包括预先设置的界定泄漏等级的条件，所述条 件包括温度变化条件和气体图形面积变化条件。
[0015] 本发明还提供一种气体泄漏的报警方法，包括：采用定量计算与判断模块对待测 目标气体的红外图像进行定量计算与判断，判断气体泄漏的等级；
[0016] 采用报警单元，根据定量计算与判断模块的判断结果进行不同级别的报警。
[0017] 其中还包括采用红外热成像仪，对待测目标进行探测，形成红外图像；采用图像分 析模块对所述红外图像进行分析。
[0018] 其中，采用图像分析模块对红外图像进行分析包括，在红外热成像仪中的气体识 别器未启动时分析红外图像是否有气体特征，发现有气体特征时，启动气体识别器，对气体 的种类进行判断，然后对启动了气体识别器之后探测的红外图像进行分析，包括对红外图 像的测温结果进行探测和分析，对红外图像进行图形分析。
[0019] 其中，所述气体识别器为烯烃气体识别器，烷烃气体识别器，卤代烷烃气体识别器 中的任一种或其组合。
[0020] 其中，待测目标的红外图像自由分割出64个独立监控区域，所述定量计算与判断 模块对每个独立监控区域进行定量计算与判断。
[0021] 其中，对红外图像的分析结果进行定量计算与判断包括对温度变化的计算和对气 体图形面积变化的计算。
[0022] 其中，包括在所述定量计算与判断之前中预先界定报警等级的条件，所述条件包 括温度变化条件和气体图形面积变化条件至少其中之一。
[0023] 其中，包括任一监控区域在预设时间内，当气体图形面积减少并且气体图形面积 小于第一预设值时，启动第一级危险报警；当气体图形面积增加但增加的量小于一阈值，并 且气体图形面积大于第一预设值小于第二预设值时，启动第二级危险报警；当气体图形面 积增加的量大于一阈值，并且气体图形面积大于第二预设值时，启动第三级危险报警。
[0024] 其中，包括任一监控区域在预设时间内，当温度的增加大于第一预设值小于第二 预设值时，启动第一级危险报警；当温度的增加大于第二预设值时；启动第二级危险报警； 当最高温度大于一阈值时，启动第三级危险报警。
[0025] 与现有技术相比，本发明提供的气体泄漏的报警装置及方法，基于红外成像技术， 能够可视化地判断气体泄漏，并且对泄漏的等级进行细化，能够针对不同等级的泄漏进行 不同等级报警，为生产提供更有效和细致的监控。

【专利附图】

【附图说明】
[0026] 图1为实施例一中的报警装置的结构示意图。
[0027] 图2为实施例二中的报警装置的结构示意图。

【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描 述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便 于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0029] 实施例一：
[0030] 本实施例公开一种报警装置及方法，图1为本实施例中报警装置的结构示意图。 如图1所示，该报警装置包括定量计算与判断模块，报警单元，可选的还包括红外热成像 仪，图像分析模块，。
[0031] 红外热成像仪用于对待测目标进行探测，形成红外图像。所述红外热成像仪包括 红外光学镜头，红外探测器，处理电路。首先红外光学镜头聚焦待探测目标发射的红外辐射 信号，该红外辐射信号被红外探测器接收，形成电信号经处理电路处理之后形成图像信号 传送到监控主机上，形成红外图像。
[0032] 监控主机中具有图像分析模块，图像分析模块对红外图像进行分析，判断是否具 有气体特征，如果具有气体特征，对气体图像面积的变化进行定量分析计算，判断为不同的 泄漏等级，进而触发不同类型的报警。
[0033] 图像分析模块中具有图形分析单元，其可以为软件形式，对红外图像的图形进行 分析，分析是否具有气体特征，当红外图像具有气体特征时则采用定量计算与判断模块对 气体图像的变化进行分析，并且对气体泄漏的情况进行界定与判断，决定报警等级并给出 动态的扩散范围和危险范围等信息。
[0034] 所述定量计算与判断模块可以利用系统输入的红外图像对待测区域的气体图形 面积动态变化进行计算，计算的方式如下：
[0035] 首先设定：
[0036] Pn=画面中任一监控区域内任一时间点N的气体图形面积；
[0037] Pm=同一监控区域内延后的一个时间点Μ的气体图形面积=Z ;
[0038] Fx=镜头组焦距；
[0039] Jx=镜头组视像角；
[0040] Lx=镜头组至被监控目标的间距；
[0041] Px=完整监控画面面积；
[0042] Λ S=时间变量=M_N ;
[0043] Λ P=面积变量=Pm/Pn
[0044] 在一套监控系统确定的情况下，Fx，Jx，Lx，Px都为固定的值，在一定的时间变化范 围内计算气体图形面积的变量，并且预先设定一组触发条件的值，如：
[0045] 当Λ S〈X秒，Λ P〈Y1，Pm〈Zl时，定义为微小泄漏：
[0046] 当Λ S〈X秒，Υ1〈 Λ P〈Y2, Zl〈Pm〈Z2时，定义为持续泄漏：
[0047] 当Λ S〈X秒，ΛΡ>Υ2, Pm>Z2时，定义为瞬时泄漏。
[0048] 接下来，举例来对上述公式进行解释：
[0049] 如首先设定X=5, Yl=l，Y2=2, Zl=整个监控画面面积的20%，Z2=整个监控画面面 积的60%。
[0050] 也就是说在5s的时间范围内，红外热成像仪探测到的两幅画面相比，同一监控区 域内延后的一个时间点Μ的气体图形面积Pm除以画面中任一监控区域内任一时间点N的 气体图形面积Pn的值小于1，也就是后一个时间点Μ的气体图形面积比前一个时间点的图 像面积还要小，并且后一个时间点Μ的气体图形面积小于整个监控画面面积的20%，证明气 体泄漏的量非常小，随时间的变化气体的有逐渐消散的趋势，并且气体图形面积还不到整 个监控画面面积的20%，则认为该泄漏为微小泄漏，后续采用的报警模式为第第一级危险报 警，提醒生产监控人员注意即可。
[0051] 如果在所设定的5s的时间范围内，红外热成像仪探测到的两幅画面相比，同一监 控区域内延后的一个时间点Μ的气体图形面积Pm除以画面中任一监控区域内任一时间点 N的气体图形面积Pn的值为1. 5,在1和2之间，就是在5s的时间范围内，气体图形面积相 对前一个时间点扩大了 50%，并且后一个时间点Μ的气体图形面积占整个监控画面面积的 20%-60%之间，证明气体泄漏的量比较大，则认为该泄漏为持续泄漏，后续采用的报警模式 为第二级危险报警，生产监控人员必须立即处理。
[0052] 如果在所设定的5s的时间范围内，红外热成像仪探测到的两幅画面相比，同一监 控区域内延后的一个时间点Μ的气体图形面积Pm除以画面中任一监控区域内任一时间点 N的气体图形面积Pn的值为3,就是在5s的时间范围内，气体图形面积相对前一个时间点 扩大了 2倍，并且后一个时间点Μ的气体图形面积大于整个监控画面面积的60%，证明气体 泄漏的量非常大，则认为该泄漏为瞬时泄漏，后续采用的报警模式为第三级危险报警，提醒 生产监控人员紧急处理。
[0053] 针对上述三种情况，报警单元具有三级报警功能模块，当定量计算与判断模块通 过气体图像面积的变化判断为满足【瞬时泄漏】的条件时，三级报警功能模块直接启动第三 级危险报警，此时屏幕显示出警信息、紧急报警声光报警器启动、屏幕动态显示气体扩散范 围和危险范围；如果当定量计算与判断模块通过气体图像面积的变化满足【持续泄漏）】的 条件时，三级报警功能模块启动第二级危险报警，此时屏幕显示出警信息、警示报警声光报 警器启动、屏幕动态显示气体扩散范围和危险范围；如果当定量计算与判断模块通过气体 图像面积的变化满足【微小泄漏】的条件时，三级报警功能模块启动第一级危险报警，此时 屏幕显示出警信息。
[0054] 以上的举例仅为解释之目的，实际上本领域技术人员可以根据监控的需要设定式 中的Χ，Υ1，Υ2，Ζ1，Ζ2的值，定义各种泄漏的范围。也就是说，包括任一监控区域在预设时间 内，当气体图形面积减少并且气体图形面积小于第一预设值时，启动第一级危险报警；当气 体图形面积增加但增加的量小于一阈值，并且气体图形面积大于第一预设值小于第二预设 值时；启动第二级危险报警；当气体图形面积增加的量大于一阈值，并且气体图形面积大 于第二预设值时；启动第三级危险报警。此处的预设时间、第一预设值、第二预设值、阈值， 本领域技术人员都可以根据实际的需要设置。
[0055] 图像分析模块可以在一幅完整的画面内自由分隔出最多64个独立监控区域，对 每个独立的监控区域的红外图像分析，定量计算与判断模块对每个独立监控区域的红外图 像进行定量计算与判断，判断气体泄漏的等级，进而触发相应的各级报警。这样对待测目标 的监控准确，及时并且细致。
[0056] 除了上述定量计算与判断模块对红外图像中气体图像面积的变化进行的定量计 算与判断外，在该报警装置中还包括对待测目标温度的监控与分析。
[0057] 红外热成像仪提供测温功能，在对待测目标形成的红外图像上有温度显示。图像 分析模块中除了包括上述的图形分析软件之外，还包括温度探测单元，其可以为软件形式， 对该温度的变化进行探测与分析。
[0058] 由于在化工场所，有机化合物在气化时因大量吸热会引起局部温度迅速变化，以 及在大流量泄漏时因静电而引发火灾，从而导致局部温度急剧上升。因此该温度探测软 件对待测目标的红外图像进行探测与分析，将探测与分析的结果传送到定量计算与判断模 块，定量计算与判断模块发现达到报警条件时，即触发报警单元中的报警模块进行报警。
[0059] 所述定量计算与判断模块利用温度探测软件的探测结果对待测区域的温度动态 变化进行计算，计算的方式如下：
[0060] 首先设定：
[0061] Tmax=画面中任一测温区域内的温度最高值；
[0062] Tn=画面中任一测温区域内任一时间点N的平均温度值；
[0063] Tm=同一测温区域内延后的一个时间点Μ的平均温度值；
[0064] Λ S=时间变量=Μ_Ν，在测温软件中取X秒以内的任一值；
[0065] Λ Τ=温度变量=Tm_Tn ;
[0066] 设定一组触发温度报警条件的值，如：
[0067] 当任一时间点，Tmax>E时，启动第三级危险报警。
[0068] 当Λ S时间内，Λ T>D2时，启动第二级危险报警。
[0069] 当AS时间内，D1兰Λ T兰D2时，启动第一级危险报警。
[0070] D=温度差值；
[0071] 接下来，举例来对上述公式进行解释：
[0072] 如首先设定Λ S=15s，D1=2°C，D2=5°C，E=160°C为报警的触发条件。
[0073] 也就是说在15s的时间范围内，红外热成像仪探测到的两幅画面相比，
[0074] 在测温区域测到的温度差值小于5°C，也就是是说在15s内，测温区域的温度升 高了，但升高的温度范围在2°C和5°C之间，则此时定量计算与判断模块触发第一级危险报 警。
[0075] 在测温区域测到的温度差值大于5°C，也就是是说在15s内，测温区域的温度升高 大于5°C，则此时此时定量计算与判断模块触发第二级危险报警。
[0076] 如果在任一时间点中，测到画面中任一测温区域内的温度最高值Tmax大于 160°C，认为出现了意外的异常，定量计算与判断模块不再进行温度变化的计算，直接触发 第三级危险报警。
[0077] 针对上述温度变化三种情况，报警单元具有三级报警功能模块，结果温度探测软 件探测到温度满足【Tma X>160°C】的条件时，则定量计算与判断模块直接直接启动第三 级报警，此时屏幕显示出警信息、紧急报警声光报警器启动、屏幕动态显示危险范围；如 果定量计算与判断模块对温度变化的计算满足【Λ S〈15秒时，Λ T>±5°C】的条件时，三 级报警功能模块启动第二级报警，此时屏幕显示出警信息、警示报警声光报警器启动、屏 幕动态危险范围；如果定量计算与判断模块对温度变化的计算结果满足【AS〈15秒时， Λ ±2°C= T = ±5°C】的条件时，三级报警功能模块启动第一级报警，此时屏幕显示出警信 肩、。
[0078] 以上的举例仅为解释之目的，实际上本领域技术人员可以根据监控的需要设定式 中的Λ S，Dl，D2, E的值，定义触发各级报警的条件。也就是说，任一监控区域在预设时间 内，当温度的升高值大于第一预设值小于第二预设值时，启动第一级危险报警；当温度的 升高值大于第二预设值时；启动第二级危险报警；当任一监控区域中最高温度大于一阈值 时，启动第三级危险报警。此处的预设时间、第一预设值、第二预设值、阈值，本领域技术人 员都可以根据实际的需要设置。
[0079] 同样，温度探测软件可以在一幅完整的画面内自由分隔出最多64个独立监控区 域，对每个独立的监控区域的红外图像的温度进行探测与分析，定量计算与判断模块对每 个独立监控区域的分析结果进行计算，判断报警等级触发相应的各级报警。这样对待测目 标的监控准确，及时并且细致。
[0080] 上述的对待测目标中气体图形面积变化的计算与判断与温度变化的计算与判断 可以结合使用，当判断到待测目标中红外图像的气体面积或者温度中的任一满足报警条件 时，则触发报警。
[0081] 也就是说，以上述所举实例为例，如果温度探测结果满足【TmaX>160°C】的条件或 者当定量计算与判断模块通过气体图像面积的变化判断为满足【瞬时泄漏】的条件时，三 级报警功能模块直接启动第三级报警；如果定量计算与判断模块对温度变化的计算满足 【Λ S〈15秒时，Λ T>±5°C】的条件或定量计算与判断模块通过气体图像面积的变化判断为 满足【持续泄漏】的条件时，三级报警功能模块启动第二级报警；如果定量计算与判断模块 对温度变化的计算判断为满足【AS〈15秒时，Λ ±2°C = T = ±5°C】的条件或定量计算与 判断模块通过气体图像面积的变化判断为满足【微小泄漏】的条件时，三级报警功能模块启 动第一级报警。
[0082] 本实施例中的报警装置还包括显示单元，显示泄漏气体的扩散范围和危险范围。
[0083] 当发生微小泄漏报警时，显示屏幕显示报警信息，表示出警位置和原因，直至手动 复位，此时这种微小的泄漏不会产生太大的威胁，技术人员不用立即停止生产，可以检查设 备，排除故障。
[0084] 当发生持续泄漏报警时，显示单元显示报警信息，标示出警位置和原因，直至手动 复位，同时启动警示声光报警，直至手动复位，显示单元显示泄漏气体的扩散范围和危险范 围屏幕动态显示扩散范围和危险范围，直至手动复位。此时技术人员需要立即处理，并且判 断是否需要停止生产，以及采取其他必要的措施。
[0085] 当发生瞬时泄漏报警时，显示单元显示报警信息，标示出警位置和原因，直至手动 复位，同时启动紧急警示声光报警，直至手动复位，屏幕动态显示扩散范围和危险范围，直 至手动复位。此时技术人员需要紧急处理，并且需要立即采取其他的应急手段和安全措施， 保证不发生安全事故。
[0086] 本实施例中，，采用定量计算与判断模块，对泄漏的状态进行分析与计算，判别为 不同的泄漏的状态，采用三级报警的模式对应不同的泄漏状态启动不同的报警模式，可以 针对不同的情况进行不同的处理，对生产的监控更加有效和细致，对于生产效率的提高和 安全保障的加强起到了重要作用。
[0087] 实施例二：
[0088] 本实施例公开另一种报警装置及方法。图2为该报警装置的结构示意图。该报警 装置包括定量计算与判断模块，报警单元，可选的还包括红外热成像仪，图像分析模块。与 实施例一不同的是在该报警装置中，红外热成像仪还可以包括气体识别器，该气体识别器 可以为烯烃气体识别器，烷烃气体识别器，卤代烷烃气体识别器中的任一种或其组合，也可 以为其它的气体识别器。气体识别器为针对不同气体的带通滤波片，如烯烃气体识别器为 能够对烯烃气体进行滤波的带通滤波片，如烷烃烃气体识别器为能够对烷烃气体进行滤波 的带通滤波片，如卤代烷烃气体识别器为能够对卤代烷烃气体进行滤波的带通滤波片。 [0089] 红外热成像仪用于对待测目标进行探测，形成红外图像。所述红外热成像仪包括 红外镜头，气体识别器，红外探测器，处理电路。首先红外光学镜头聚焦待探测目标发射的 红外辐射信号，气体识别器设置在红外热成像仪的光路上，红外辐射信号经气体识别器中 的滤波片滤波之后的红外辐射信号被红外探测器接收，形成电信号经处理电路处理之后形 成图像信号传送到监控主机上，形成红外图像。
[0090] 监控主机中具有图像分析模块，当图像分析模块分析确定了为哪种气体之后，对 所启动了气体识别器之后探测到的图像进行进一步定量计算与判断，判断为不同的泄漏等 级，进而触发不同类型的报警。
[0091] 所述图像分析模块判断气体为哪种气体的具体方法为，首先使气体识别器不在红 夕卜热成像仪的光路上，红外探测器探测待测目标的红外辐射信号，形成红外图像，图像分析 模块包括图形分析单元，其可以为软件形式，当图形分析软件发现红外图像中具有气体特 征时，则启动气体识别器，以烯烃气体识别器为例，将烯烃气体识别器置于红外热成像仪的 光路上，红外探测器待测待测目标经过带通滤波片之后的红外辐射信号，形成红外图像，图 形分析软件对其进行分析，发现时具备烯烃气体特征时，认为是烯烃气体，完成对气体的判 断，开始进行下一步的分析，如果发现不是烯烃气体，则直接回复到正常监控状态。
[0092] 在另一种情况下，如果需要对气体进行多种判断，所述气体识别器可以包括烯烃 气体识别器、烷烃气体识别器和卤代烷烃气体识别器的组合。首先使气体识别器不在红外 热成像仪的光路上，红外探测器探测待测目标的红外辐射信号，形成红外图像，当图形分析 软件发现红外图像中具有气体特征时，则启动气体识别器，以首先启动烯烃气体识别器为 例，将烯烃气体识别器置于红外热成像仪的光路上，红外探测器待测待测目标经过带通滤 波片之后的红外辐射信号，形成红外图像，图形分析软件对其进行分析，发现时具备烯烃气 体特征时，认为是烯烃气体，完成对气体的判断，开始进行下一步的分析，如果发现不是烯 烃气体，则启动烷烃气体识别器，将烷烃气体识别器置于红外热成像仪的光路上，红外探测 器待测待测目标经过带通滤波片之后的红外辐射信号，形成红外图像，图形分析软件对其 进行分析，与预存的烷烃气体经滤波之后的图像进行比对，发现时具备烷烃气体特征时，认 为是烷烃气体，完成对气体的判断，如果发现不是烷烃气体，则启动卤代气体识别器，将卤 代气体识别器置于红外热成像仪的光路上，红外探测器待测待测目标经过带通滤波片之后 的红外辐射信号，形成红外图像，图形分析软件对其进行分析，与预存的卤代气体经滤波之 后的图像进行比对，发现时具备卤代烷烃气体特征时，认为是卤代气体，完成对气体的判 断，再进行下一步的定量计算与判断。如果发现不是卤代气体，该泄漏的气体不是危险气 体，不再进行泄漏量的判断和报警，回复到正常监控状态。
[0093] 以上启动各种气体识别器的顺序可以根据需要进行调整，例如如果在一需要监控 的生产现场，如果泄漏气体为烷烃的可能最大，则可以选择首先启动烷烃气体识别器，或者 在需要监控的生产现场，如果认为只可能有一种气体泄漏，如烯烃，则只采用一种烯烃气体 识别器即可。
[0094] 因此，本领域技术人员可以根据生产环境的需要，选择需要进行一种或几种气体 的判断，气体识别器可以使一种或几种气体识别器的组合，在判断之后，在确定了是哪一种 气体之后，进入下一步的定量计算与判断，下一步的定量计算与判断是对气体图像面积的 变化进行定量分析计算，判断为不同的泄漏等级，进而触发不同类型的报警。
[0095]当图像分析模块确定是哪种气体泄漏时，则采用定量计算与判断模块对气体图像 的变化进行分析，例如当图像分析模块确定是烯烃气体时，对红外探测器所探测到的红外 图像的气体面积变化进行分析，对气体泄漏的情况进行界定与判断，决定报警等级并给出 动态的扩散范围和危险范围等信息。
[0096] 所述定量计算与判断模块可以利用系统输入的红外图像对待测区域的气体图形 面积动态变化进行计算，计算的方式如下：
[0097] 首先设定：
[0098] Pn=画面中任一监控区域内任一时间点N的气体图形面积；
[0099] Pm=同一监控区域内延后的一个时间点Μ的气体图形面积=Z ;
[0100] Fx=镜头组焦距；
[0101] Jx=镜头组视像角；
[0102] Lx=镜头组至被监控目标的间距；
[0103] Px=完整监控画面面积；
[0104] Λ S=时间变量=M_N ;
[0105] Λ P=面积变量=Pm/Pn
[0106] 在一套监控系统确定的情况下，Fx，Jx，Lx，Px都为固定的值，在一定的时间变化范 围内计算气体图形面积的变量，并且预先设定一组触发条件的值，如：
[0107] 当Λ S〈X秒，ΛΡ〈Υ1，Pm〈Zl时，定义为微小泄漏：
[0108] 当Λ S〈X秒，Υ1〈 Λ P〈Y2, Zl〈Pm〈Z2时，定义为持续泄漏：
[0109] 当Λ S〈X秒，ΛΡ>Υ2, Pm>Z2时，定义为瞬时泄漏。
[0110] 接下来，举例来对上述公式进行解释：
[0111] 如首先设定X=5, Yl=l，Y2=2, Zl=整个监控画面面积的20%，Z2=整个监控画面面 积的60%。
[0112] 也就是说在5s的时间范围内，红外热成像仪探测到的两幅画面相比，同一监控区 域内延后的一个时间点Μ的气体图形面积Pm除以画面中任一监控区域内任一时间点N的 气体图形面积Pn的值小于1，也就是后一个时间点Μ的气体图形面积比前一个时间点的图 像面积还要小，并且后一个时间点Μ的气体图形面积小于整个监控画面面积的20%，证明气 体泄漏的量非常小，随时间的变化气体的有逐渐消散的趋势，并且气体图形面积还不到整 个监控画面面积的20%，则认为该泄漏为微小泄漏，后续采用的报警模式为第第一级危险报 警，提醒生产监控人员注意即可。
[0113] 如果在所设定的5s的时间范围内，红外热成像仪探测到的两幅画面相比，同一监 控区域内延后的一个时间点Μ的气体图形面积Pm除以画面中任一监控区域内任一时间点 N的气体图形面积Pn的值为1. 5,在1和2之间，就是在5s的时间范围内，气体图形面积相 对前一个时间点扩大了 50%，并且后一个时间点Μ的气体图形面积占整个监控画面面积的 20%-60%之间，证明气体泄漏的量比较大，则认为该泄漏为持续泄漏，后续采用的报警模式 为第二级危险报警，生产监控人员必须立即处理。
[0114] 如果在所设定的5s的时间范围内，红外热成像仪探测到的两幅画面相比，同一监 控区域内延后的一个时间点Μ的气体图形面积Pm除以画面中任一监控区域内任一时间点 N的气体图形面积Pn的值为3,就是在5s的时间范围内，气体图形面积相对前一个时间点 扩大了 2倍，并且后一个时间点Μ的气体图形面积大于整个监控画面面积的60%，证明气体 泄漏的量非常大，则认为该泄漏为瞬时泄漏，后续采用的报警模式为第三级危险报警，提醒 生产监控人员紧急处理。
[0115] 针对上述三种情况，报警单元具有三级报警功能模块，当定量计算与判断模块通 过气体图像面积的变化判断为满足【瞬时泄漏】的条件时，三级报警功能模块直接启动第三 级危险报警，此时屏幕显示出警信息、紧急报警声光报警器启动、屏幕动态显示气体扩散范 围和危险范围；如果当定量计算与判断模块通过气体图像面积的变化满足【持续泄漏)】的 条件时，三级报警功能模块启动第二级危险报警，此时屏幕显示出警信息、警示报警声光报 警器启动、屏幕动态显示气体扩散范围和危险范围；如果当定量计算与判断模块通过气体 图像面积的变化满足【微小泄漏】的条件时，三级报警功能模块启动第一级危险报警，此时 屏幕显示出警信息。
[0116] 以上的举例仅为解释之目的，实际上本领域技术人员可以根据监控的需要设定式 中的X，Y1，Y2，Z1，Z2的值，定义各种泄漏的范围。也就是说，包括任一监控区域在预设时间 内，当气体图形面积减少并且气体图形面积小于第一预设值时，启动第一级危险报警；当气 体图形面积增加但增加的量小于一阈值，并且气体图形面积大于第一预设值小于第二预设 值时；启动第二级危险报警；当气体图形面积增加的量大于一阈值，并且气体图形面积大 于第二预设值时；启动第三级危险报警。此处的预设时间、第一预设值、第二预设值、阈值， 本领域技术人员都可以根据实际的需要设置。
[0117] 图形分析软件可以在一幅完整的画面内自由分隔出最多64个独立监控区域，对 每个独立的监控区域的红外图像分析，定量计算与判断模块对每个独立监控区域的红外图 像进行定量计算与判断，判断气体泄漏的等级，进而触发相应的各级报警。这样对待测目标 的监控准确，及时并且细致。
[0118] 除了上述定量计算与判断模块对红外图像中气体图像面积的变化进行的定量计 算与判断外，在该报警装置中还包括对待测目标温度的监控与分析。
[0119] 红外热成像仪提供测温功能，在对待测目标形成的红外图像上有温度显示。图像 分析模块中除了包括上述的图形分析软件之外，还包括温度探测单元，其可以为软件形式 对该温度的变化进行探测与分析。
[0120] 由于在化工场所，有机化合物在气化时因大量吸热会引起局部温度迅速变化，以 及在大流量泄漏时因静电而引发火灾，从而导致局部温度急剧上升。因此该温度探测软 件对待测目标的红外图像进行探测与分析，将探测与分析的结果传送到定量计算与判断模 块，定量计算与判断模块发现达到报警条件时，即触发报警单元中的报警模块进行报警。
[0121] 所述定量计算与判断模块利用温度探测软件的探测结果对待测区域的温度动态 变化进行计算，计算的方式如下：
[0122] 首先设定：
[0123] Tmax=画面中任一测温区域内的温度最高值；
[0124] Tn=画面中任一测温区域内任一时间点N的平均温度值；
[0125] Tm=同一测温区域内延后的一个时间点Μ的平均温度值；
[0126] Λ S=时间变量=Μ_Ν，在测温软件中取X秒以内的任一值；
[0127] Λ Τ=温度变量=Tm_Tn ;
[0128] 设定一组触发温度报警条件的值，如：
[0129] 当任一时间点，Tmax>E时，启动第三级危险报警。
[0130] 当Λ S时间内，Λ T>D2时，启动第二级危险报警。
[0131] 当AS时间内，D1兰Λ T兰D2时，启动第一级危险报警。
[0132] D=温度差值；
[0133] 接下来，举例来对上述公式进行解释：
[0134] 如首先设定Λ S=15s，D1=2°C，D2=5°C，E=160°C为报警的触发条件。
[0135] 也就是说在15s的时间范围内，红外热成像仪探测到的两幅画面相比，
[0136] 在测温区域测到的温度差值小于5°C，也就是是说在15s内，测温区域的温度升 高了，但升高的温度范围在2°C和5°C之间，则此时定量计算与判断模块触发第一级危险报 警。
[0137] 在测温区域测到的温度差值大于5°C，也就是是说在15s内，测温区域的温度升高 大于5°C，则此时此时定量计算与判断模块触发第二级危险报警。
[0138] 如果在任一时间点中，测到画面中任一测温区域内的温度最高值Tmax大于 160°C，认为出现了意外的异常，定量计算与判断模块不再进行温度变化的计算，直接触发 第三级危险报警。
[0139] 针对上述温度变化三种情况，报警单元具有三级报警功能模块，结果温度探测软 件探测到温度满足【Tma X>160°C】的条件时，则定量计算与判断模块直接直接启动第三 级报警，此时屏幕显示出警信息、紧急报警声光报警器启动、屏幕动态显示危险范围；如 果定量计算与判断模块对温度变化的计算满足【Λ S〈15秒时，Λ T>±5°C】的条件时，三 级报警功能模块启动第二级报警，此时屏幕显示出警信息、警示报警声光报警器启动、屏 幕动态危险范围；如果定量计算与判断模块对温度变化的计算结果满足【AS〈15秒时， Λ ±2°C= T = ±5°C】的条件时，三级报警功能模块启动第一级报警，此时屏幕显示出警信 肩、。
[0140] 以上的举例仅为解释之目的，实际上本领域技术人员可以根据监控的需要设定式 中的Λ S，Dl，D2, E的值，定义触发各级报警的条件。也就是说，任一监控区域在预设时间 内，当温度的升高值大于第一预设值小于第二预设值时，启动第一级危险报警；当温度的 升高值大于第二预设值时；启动第二级危险报警；当任一监控区域中最高温度大于一阈值 时，启动第三级危险报警。此处的预设时间、第一预设值、第二预设值、阈值，本领域技术人 员都可以根据实际的需要设置。
[0141] 同样，温度探测软件可以在一幅完整的画面内自由分隔出最多64个独立监控区 域，对每个独立的监控区域的红外图像的温度进行探测与分析，定量计算与判断模块对每 个独立监控区域的分析结果进行计算，判断报警等级触发相应的各级报警。这样对待测目 标的监控准确，及时并且细致。
[0142] 上述的对待测目标中气体图形面积变化的计算与判断与温度变化的计算与判断 可以结合使用，当判断到待测目标中红外图像的气体面积或者温度中的任一满足报警条件 时，则触发报警。
[0143] 也就是说，以上述所举实例为例，如果温度探测结果满足【TmaX>160°C】的条件或 者当定量计算与判断模块通过气体图像面积的变化判断为满足【瞬时泄漏】的条件时，三 级报警功能模块直接启动第三级报警；如果定量计算与判断模块对温度变化的计算满足 【Λ S〈15秒时，Λ T>±5°C】的条件或定量计算与判断模块通过气体图像面积的变化判断为 满足【持续泄漏】的条件时，三级报警功能模块启动第二级报警；如果定量计算与判断模块 对温度变化的计算判断为满足【AS〈15秒时，Λ ±2°C = T = ±5°C】的条件或定量计算与 判断模块通过气体图像面积的变化判断为满足【微小泄漏】的条件时，三级报警功能模块启 动第一级报警。
[0144] 本实施例中的报警装置还包括显示单元，显示泄漏气体的扩散范围和危险范围。
[0145] 当发生微小泄漏报警时，显示屏幕显示报警信息，表示出警位置和原因，直至手动 复位，此时这种微小的泄漏不会产生太大的威胁，技术人员不用立即停止生产，可以检查设 备，排除故障。
[0146] 当发生持续泄漏报警时，显示单元显示报警信息，标示出警位置和原因，直至手动 复位，同时启动警示声光报警，直至手动复位，显示单元显示泄漏气体的扩散范围和危险范 围屏幕动态显示扩散范围和危险范围，直至手动复位。此时技术人员需要立即处理，并且判 断是否需要停止生产，以及采取其他必要的措施。
[0147] 当发生瞬时泄漏报警时，显示单元显示报警信息，标示出警位置和原因，直至手动 复位，同时启动紧急警示声光报警，直至手动复位，屏幕动态显示扩散范围和危险范围，直 至手动复位。此时技术人员需要紧急处理，并且需要立即采取其他的应急手段和安全措施， 保证不发生安全事故。
[0148] 本实施例中，采用定量计算与判断模块，对泄漏的状态进行分析与计算，判别为不 同的泄漏的状态，采用三级报警的模式对应不同的泄漏状态启动不同的报警模式，可以针 对不同的情况进行不同的处理，对生产的监控更加有效和细致，对于生产效率的提高和安 全保障的加强起到了重要作用。
[0149] 同时在本实施例中，在红外热成像仪中加入了气体识别器，可以对各种气体进行 识别，在定量计算与判断之前定性分析为哪种气体泄漏，这样对气体泄漏的处理更具有针 对性，更加及时有效，保证了监控现场的生产安全。
[0150] 在本说明书中图像分析模块、定量计算与判断模块、报警功能模块、温度探测单 元、图形分析单元可以是集成到该计算机系统中的固件，也可以是可以与计算机系统相分 离的软件。
[0151] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解， 本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、 重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行 了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还 可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【权利要求】
1. 一种气体泄漏的报警装置，包括： 定量计算与判断模块，对待测目标气体的红外图像分析结果进行定量计算与判断，判 断气体泄漏的等级； 报警单元，根据定量计算与判断模块的判断结果进行不同级别的报警。
2. 如权利要求1所述的气体泄漏的报警装置，还包括红外热成像仪和图像分析模块， 红外热成像仪用于对待测目标气体进行探测，形成红外图像；图像分析模块用于对所述红 外图像的温度和图像进行分析。
3. 如权利要求2所述的气体泄漏的报警装置，在红外热成像仪中包括气体识别器。
4. 如权利要求3所述的气体泄漏的报警装置，所述气体识别器为烯烃气体识别器，烷 烃气体识别器，卤代烷烃气体识别器中的任一种或其组合。
5. 如权利要求2-4中任一所述的气体泄漏的报警装置，其中，图像分析模块将待测目 标的红外图像自由分割出64个独立监控区域，所述定量计算与判断模块对每个独立监控 区域进行定量计算与判断。
6. 如权利要求1-4中任一所述的气体泄漏的报警装置，对所述红外图像的分析结果进 行定量计算与判断包括对温度变化的计算和对气体图形面积变化的计算与泄漏等级的判 断。
7. 如权利要求1-4中任一所述的气体泄漏的报警装置，其中，所述定量计算与判断模 块中包括预先设置的界定泄漏等级的条件，所述条件包括温度变化条件和气体图形面积变 化条件。
8. -种气体泄漏的报警方法，包括： 采用定量计算与判断模块对待测目标气体的红外图像进行定量计算与判断，判断气体 泄漏的等级； 采用报警单元，根据定量计算与判断模块的判断结果进行不同级别的报警。
9. 如权利要求8所述的气体泄漏的报警方法，还包括采用红外热成像仪，对待测目标 进行探测，形成红外图像；采用图像分析模块对所述红外图像进行分析。
10. 如权利要求8所述的气体泄漏的报警方法，其中采用图像分析模块对红外图像进 行分析包括，在红外热成像仪中的气体识别器未启动时分析红外图像是否有气体特征，发 现有气体特征时，启动气体识别器，对气体的种类进行判断，然后对启动了气体识别器之后 探测的红外图像进行分析，包括对红外图像的测温结果进行探测和分析，对红外图像进行 图形分析。
11. 如权利要求10所述的气体泄漏的报警方法，其中，所述气体识别器为烯烃气体识 别器，烷烃气体识别器，卤代烷烃气体识别器中的任一种或其组合。
12. 如权利要求8-11中任一所述的气体泄漏的报警方法，其中，将待测目标的红外图 像自由分割出64个独立监控区域，所述定量计算与判断模块对每个独立监控区域进行定 量计算与判断。
13. 如权利要求8-11中任一所述的气体泄漏的报警方法，其中，对红外图像的分析结 果进行定量计算与判断包括对温度变化的计算和对气体图形面积变化的计算。
14. 如权利要求8-11中任一所述的气体泄漏的报警方法，其中，包括在所述定量计算 与判断之前中预先界定报警等级的条件，所述条件包括温度变化条件和气体图形面积变化 条件至少其中之一。
15. 如权利要求14中所述的气体泄漏的报警方法，包括任一监控区域在预设时间内， 当气体图形面积减少并且气体图形面积小于第一预设值时，启动第一级危险报警；当气体 图形面积增加但增加的量小于一阈值，并且气体图形面积大于第一预设值小于第二预设值 时，启动第二级危险报警；当气体图形面积增加的量大于一阈值，并且气体图形面积大于第 二预设值时，启动第三级危险报警。
16. 如权利要求14中所述的气体泄漏的报警方法，包括任一监控区域在预设时间内， 当温度的升高值大于第一预设值小于第二预设值时，启动第一级危险报警；当温度的升高 值大于第二预设值时；启动第二级危险报警；当任一监控区域中最高温度大于一阈值时， 启动第三级危险报警。
【文档编号】G08B21/12GK104123810SQ201310148090
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月25日 优先权日:2013年4月25日
【发明者】张力, 黄晓家, 陈祥初, 孟思齐, 王明会, 王军 申请人:北京格宝应用技术有限公司