無(wú)人機(jī)甲烷檢測(cè)儀的方案背景

 

天然氣是重要的生命能源，天然氣管道的安全非常重要。燃?xì)夤艿谰哂虚L(zhǎng)距離、分布廣的特點(diǎn)。它主要鋪設(shè)在城市的地下，沿途經(jīng)過(guò)河流，溝壑，鐵路和高速公路。地形復(fù)雜，限制了人工巡檢的操作方法，給管線的定期巡檢帶來(lái)不便。

對(duì)于每個(gè)天然氣動(dòng)力生產(chǎn)設(shè)施、發(fā)電廠和管道維護(hù)公司以及天然氣供應(yīng)鏈上的任何其他公司來(lái)說(shuō)，對(duì)潛在危險(xiǎn)的氣體泄漏進(jìn)行安全快速的檢查是必須的。帶有甲烷氣體探測(cè)器的無(wú)人機(jī)速度快，移動(dòng)性強(qiáng)，不會(huì)產(chǎn)生任何錯(cuò)誤讀數(shù)。從而節(jié)省時(shí)間和金錢，同時(shí)還為工作人員提供安全保障。但是，為了將好處提升到一個(gè)全新的水平，無(wú)人機(jī)必須能夠精確，實(shí)時(shí)地傳輸數(shù)據(jù)。

無(wú)人機(jī)甲烷監(jiān)測(cè)包括天然氣管道調(diào)查，儲(chǔ)罐檢查，垃圾填埋場(chǎng)排放監(jiān)測(cè)，氣井測(cè)試和工廠安全審計(jì)，它被越來(lái)越多的應(yīng)用于生產(chǎn)甲烷的眾多行業(yè)。

目前，有幾種檢測(cè)甲烷的方法，但測(cè)量甲烷量的最實(shí)用，最具成本效益的技術(shù)是基于與甲烷分子匹配的特定波長(zhǎng)（通常為1650nm）對(duì)近紅外光5的吸收，"探測(cè)"式甲烷測(cè)量傳感器以高靈敏度和高精度測(cè)量已知體積的容器中所含的甲烷量。

在天然氣、煉油廠和化工廠等行業(yè)，甲烷氣體泄漏是高風(fēng)險(xiǎn)事件，管道巡檢是發(fā)現(xiàn)泄漏的有效途徑，特別是通過(guò)使用無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)安裝遠(yuǎn)程甲烷檢漏儀，無(wú)人機(jī)激光甲烷氣體遙測(cè)儀可以高效、高精度地完成這項(xiàng)工作。

激光如何檢測(cè)甲烷氣體泄漏？

它通過(guò)在特定光譜范圍下發(fā)射激光來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，同時(shí)傳感器捕獲其反射，快速發(fā)現(xiàn)空氣中的微量甲烷氣體。當(dāng)氣體沿著激光的路徑存在時(shí)，光被部分吸收。然后計(jì)算甲烷的濃度。

天然氣管道通常呈線性分布，其管道長(zhǎng)度通常達(dá)到數(shù)百公里。天然氣管道的巡檢主要是監(jiān)測(cè)管道本身和管道周圍一公里內(nèi)的環(huán)境條件。與傳統(tǒng)的人工檢查和車輛檢查相比，在石油和天然氣行業(yè)使用無(wú)人機(jī)可以有效解決這些環(huán)境限制。無(wú)人機(jī)配備高精度激光甲烷遙測(cè)儀，穿透各種復(fù)雜環(huán)境，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)精確點(diǎn)對(duì)點(diǎn)檢測(cè)、氣體管道航線飛行檢測(cè)、關(guān)鍵區(qū)域掃描檢測(cè)。

激光甲烷遙測(cè)儀的優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)激光甲烷遙測(cè)儀是適應(yīng)無(wú)人機(jī)而推出的輕量化無(wú)人機(jī)載設(shè)備，靈敏度高、檢測(cè)響應(yīng)速度快、成本降低，減少作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)性。

基于半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)的激光甲烷氣體探測(cè)器。它可以檢測(cè)各種環(huán)境中的甲烷氣體濃度等參數(shù)，精度高，響應(yīng)速度快，可靠性高，運(yùn)行成本低。

與固定式氣體泄漏探測(cè)器相比，無(wú)人機(jī)不僅是一種更具成本效益的解決問(wèn)題的方法，而且是一種更有效的方法。

高靈敏度，激光甲烷氣體探測(cè)器甚至可以從80米的高度拾取微小的泄漏。傳感器僅對(duì)甲烷敏感，因此不可能由于存在其他氣體而產(chǎn)生錯(cuò)誤讀數(shù)。除此之外無(wú)人機(jī)搭載甲烷檢測(cè)儀能夠深入工作人員無(wú)法進(jìn)入的狹小空間或是危險(xiǎn)指數(shù)較高的區(qū)域，確保工作人員的人身安全。

激光甲烷遙測(cè)儀簡(jiǎn)介

通過(guò)DJI SkyPort，與大疆經(jīng)緯M200 V2系列、M300系列平臺(tái)兼容。這種特殊的無(wú)人機(jī)提供更長(zhǎng)的飛行時(shí)間（長(zhǎng)達(dá)55分鐘）。它配備了高清攝像頭，以確保圖像合成和捕獲的最大準(zhǔn)確性。由于氣體傳感器也輕巧緊湊，整個(gè)平臺(tái)易于運(yùn)輸和操作，使監(jiān)測(cè)能夠覆蓋廣闊的區(qū)域。

以安裝至經(jīng)緯M200 V2飛行器為例

將無(wú)人機(jī)激光甲烷遙測(cè)儀云臺(tái)接口調(diào)至解鎖位置，嵌入無(wú)人機(jī)云臺(tái)安裝位置，旋轉(zhuǎn)云臺(tái)鎖扣至鎖定位置以固定云臺(tái)。

除了控制拍照、錄像、航線規(guī)劃，還提供報(bào)警閾值、空氣背景、測(cè)量單位、云端數(shù)據(jù)等更多功能。

報(bào)警閾值：檢測(cè)區(qū)域濃度超過(guò)（設(shè)定值+空氣背景）觸發(fā)警報(bào)功能；

空氣背景：用于設(shè)置所處環(huán)境甲烷濃度值，排除干擾；

測(cè)量單位：用于設(shè)置不同的濃度單位；

云端數(shù)據(jù)：定制功能，開(kāi)啟后自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)到指定的云服務(wù)器存儲(chǔ)。

垃圾填埋場(chǎng)示例

由于垃圾場(chǎng)內(nèi)的垃圾在長(zhǎng)期堆放和分解的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生甲烷、硫化氫、一氧化碳等易燃?xì)怏w，而這些易燃?xì)怏w尤其是甲烷，因?yàn)橘|(zhì)量較空氣重，一旦發(fā)生泄漏會(huì)下沉，在地面上與空氣混合后形成混合氣體，在遇到摩擦撞擊火花或者靜電放電火花時(shí)就有可能會(huì)發(fā)生閃燃閃爆事故，給安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重危險(xiǎn)。

在測(cè)試過(guò)程中，無(wú)人機(jī)傳感器有效載荷飛越人工泄漏，一段沒(méi)有泄漏的氣體傳輸管道，然后飛越垃圾填埋場(chǎng)，以進(jìn)行比較并進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)的靈敏度。

（垃圾填埋場(chǎng)甲烷排放- 單次通過(guò)剖面圖。垃圾填埋場(chǎng)右上角的120 PPM×M檢測(cè)為每小時(shí)150立方英尺）

結(jié)果顯示最大峰值為3088 PPM×M，大面積范圍的甲烷泄露對(duì)工作人員安全造成威脅。