本實(shí)用新型涉及介質(zhì)泄露檢測領(lǐng)域，特別涉及一種低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

天然氣等易燃易爆介質(zhì)泄漏危害甚大，尤其是在化工廠或者氣體處理廠，例如液化天然氣處理廠和加注站場等。在工廠界區(qū)范圍內(nèi)，危險(xiǎn)介質(zhì)泄漏點(diǎn)可能存在于任何地方，即不僅重要設(shè)備和管道可能發(fā)生泄漏，非關(guān)鍵設(shè)備和管道也存在泄漏的可能，因此，如何對泄漏介質(zhì)進(jìn)行全場性監(jiān)測成為一個(gè)亟待解決的問題。

在對泄漏介質(zhì)進(jìn)行全場性監(jiān)測時(shí)，可以采用紅外成像的方法來進(jìn)行泄漏監(jiān)測。但由于固體與氣體對紅外輻射譜段的發(fā)射、反射和折射等性質(zhì)具有重大差異，因此導(dǎo)致紅外成像的主體是各類設(shè)備的固體表面溫度，在各類工廠設(shè)備、管道的背景條件下，泄漏氣體本身很難成像，因此，紅外成像方法無法檢測泄漏擴(kuò)散后的氣體，尤其是低溫氣體。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決相關(guān)技術(shù)中利用紅外成像的方式對泄露的介質(zhì)進(jìn)行檢測時(shí)，無法對泄露的氣體進(jìn)行成功檢測的問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下：

第一方面，提供了一種低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)，該低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)包括用于對待探測的介質(zhì)場內(nèi)的低溫氣體進(jìn)行全場探測的信號探測組件，與該信號探測組件相連的運(yùn)算設(shè)備，以及與該信號探測組件相連的控制器，介質(zhì)場中設(shè)置有用于存儲低溫氣體的存儲設(shè)備。

通過在介質(zhì)場設(shè)置了信號探測組件，信號探測組件可以對介質(zhì)場內(nèi)的低溫氣體進(jìn)行探測，由于只要介質(zhì)場內(nèi)的低溫氣體發(fā)生了變化，也即存儲設(shè)備發(fā)生了低溫氣體的泄露，即可被信號探測組件探測出，因此解決了相關(guān)技術(shù)中利用紅外成像的方式對泄露的介質(zhì)進(jìn)行檢測時(shí)，無法對泄露的氣體進(jìn)行成功檢測的問題；達(dá)到了可以對低溫氣體的泄露進(jìn)行檢測的效果。

可選的，該信號探測組件包括用于發(fā)送聲波信號的聲波發(fā)射器和用于接收聲波信號的聲波接收器；至少一組聲波發(fā)射器和聲波接收器位于介質(zhì)場外圍相對的位置，且兩者之間不存在障礙物。

由于每組聲波發(fā)射器和聲波接收器位于該介質(zhì)場外圍相對的位置，因此聲波發(fā)射器發(fā)射的信號到達(dá)聲波接收器時(shí)會經(jīng)過介質(zhì)場，當(dāng)介質(zhì)場內(nèi)存在泄露的低溫氣體時(shí)，會影響該信號的正常傳輸，根據(jù)聲波接收器接收到該信號的延遲特征，判定介質(zhì)場內(nèi)是否有低溫氣體的泄露。

可選的，至少有一組信號探測組件中的聲波發(fā)射器或聲波接收器位于被探測介質(zhì)場形成的氣體空間內(nèi)部。

由于至少有一組信號探測組件中的聲波發(fā)射器或聲波接收器位于介質(zhì)場形成的氣體空間內(nèi)部，從而在介質(zhì)場的面積過大或介質(zhì)場的內(nèi)部結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜時(shí)，避免了在介質(zhì)場周圍設(shè)置過高的信號探測組件，且在介質(zhì)場形成的氣體空間內(nèi)部設(shè)置聲波發(fā)射器或聲波接收器可以有效地保證各組信號探測組件之間的距離無障礙物，進(jìn)而保證了檢測的精準(zhǔn)度。

可選的，位于該氣體空間內(nèi)部的聲波發(fā)射器或聲波接收器被設(shè)置為可移動，以使得該聲波發(fā)射器發(fā)射的信號可無阻礙地到達(dá)放置于另一距離之外的聲波接收器。

由于聲波發(fā)射器或聲波接收器的位置被允許移動，因此安裝人員可以根據(jù)介質(zhì)場內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理地設(shè)置聲波發(fā)射器和聲波接收器的位置，以保證每組聲波發(fā)射器或聲波接收器之間無障礙物，從而實(shí)現(xiàn)大范圍、高密度的監(jiān)測。

可選的，該低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)還包括用于安裝聲波發(fā)射器的第一立柱，和用于安裝聲波接收器的第二立柱；與第一立柱相對的第二立柱上設(shè)置的聲波接收器的數(shù)量為至少兩個(gè)，同一個(gè)第二立柱上的至少兩個(gè)聲波接收器被上下設(shè)置在第二立柱上。

通過在介質(zhì)場的外圍設(shè)置了立柱，第一立柱上設(shè)置有聲波發(fā)射器，與第一立柱相對的第二立柱上設(shè)置有上下排布的多個(gè)聲波接收器，由于聲波發(fā)射器和各個(gè)聲波接收器之間均存在傳輸路徑，因此增加了對介質(zhì)場內(nèi)各高度和各區(qū)域的低溫氣體泄露的檢測。

可選的，對于每一組聲波發(fā)射器和聲波接收器，控制器用于控制聲波發(fā)射器發(fā)射聲波信號；聲波接收器用于接收該聲波信號；運(yùn)算設(shè)備用于計(jì)算該聲波信號在該聲波發(fā)射器和該聲波接收器之間的傳輸路徑上的飛躍時(shí)長，在該傳輸路徑上飛躍時(shí)長的變化率大于第一閾值時(shí)，則判定該傳輸路徑上存在從存儲設(shè)備中泄露的低溫氣體。

通過計(jì)算聲波發(fā)射器和聲波接收器之間的傳輸路徑上的飛躍時(shí)長，在該傳輸路徑上的飛躍時(shí)長的變化率大于第一閾值時(shí)，則表明該傳輸路徑上有突發(fā)的氣體介入，此時(shí)則可以判定該傳輸路徑上存在從該存儲設(shè)備中泄露的低溫氣體。

可選的，對于每一個(gè)聲波發(fā)射器，控制器用于控制聲波發(fā)射器發(fā)射聲波信號；各個(gè)聲波接收器用于接收該聲波信號；運(yùn)算設(shè)備用于計(jì)算該聲波信號在聲波發(fā)射器和各個(gè)聲波接收器之間的傳輸路徑上的飛躍時(shí)長，利用得到的各個(gè)飛躍時(shí)長投影重建空間溫度分布，在空間溫度分布的變化率大于第二閾值時(shí)，則判定介質(zhì)場內(nèi)存在從存儲設(shè)備中泄露的低溫氣體。

通過計(jì)算聲波發(fā)射器和各個(gè)聲波接收器之間的傳輸路徑上的飛躍時(shí)長，構(gòu)建空間溫度分布，在連續(xù)的不同時(shí)段內(nèi)的空間溫度分布存在顯著差異時(shí)，則表明該傳輸路徑上有突發(fā)的氣體介入，此時(shí)則可以判定該傳輸路徑上存在從該存儲設(shè)備中泄露的低溫氣體。且由于各個(gè)傳輸路徑遍布了整個(gè)介質(zhì)場，因此根據(jù)空間溫度分布更能精確的反映出介質(zhì)場內(nèi)低溫氣體的泄漏情況。

可選的，該信號探測組件包括至少一個(gè)用于發(fā)射電磁波的電磁波收發(fā)器，電磁波收發(fā)器位于介質(zhì)場的外圍，或者位于介質(zhì)場內(nèi)。

可選的，電磁波收發(fā)器被設(shè)置為可移動，以便于安裝人員可以根據(jù)介質(zhì)場內(nèi)部的實(shí)際結(jié)構(gòu)調(diào)整電磁波收發(fā)器的位置，以保證電磁波收發(fā)器可以在發(fā)射電磁波之后，接收到反射回的電磁波。

可選的，對于任一個(gè)電磁波收發(fā)器，控制器用于控制電磁波收發(fā)器向介質(zhì)場內(nèi)發(fā)射電磁波；運(yùn)算設(shè)備還用于檢測電磁波收發(fā)器是否接收到反射回的電磁波，在電磁波收發(fā)器接收到反射回的電磁波，則判定介質(zhì)場內(nèi)存在從存儲設(shè)備泄露的低溫氣體。

由于空氣中的水分在遇到低溫氣體后會形成水滴漂浮在低空，而電磁波具備遇到障礙物反射的特性，因此這里將信號探測組件設(shè)置為電磁波收發(fā)器，該電磁波收發(fā)器反射的電磁波若能夠反射，表明遇到了漂浮在低空的水滴，在天氣晴朗時(shí)，反射的電磁波意味著介質(zhì)場內(nèi)存在低溫氣體的泄露。

可選的，控制器用于每隔預(yù)定時(shí)間間隔調(diào)節(jié)電磁波收發(fā)器的發(fā)射方向，該發(fā)射方向水平指向介質(zhì)場內(nèi)，并控制調(diào)節(jié)發(fā)射方向后的電磁波收發(fā)器發(fā)射電磁波。

通過調(diào)節(jié)電磁波收發(fā)器的發(fā)射方向，擴(kuò)大了一個(gè)電磁波收發(fā)器可檢測的區(qū)域，提高了對介質(zhì)場內(nèi)低溫氣體泄露檢測的全面性。

可選的，控制器還用于獲取電磁波收發(fā)器接收到的與各個(gè)發(fā)射方向?qū)?yīng)的反射回的電磁波，若反射回的電磁波中至少兩組電磁波之間的相似度大于預(yù)定相似度閾值，則判定介質(zhì)場內(nèi)存在從存儲設(shè)備泄露的低溫氣體。

由于低溫氣體泄漏后會在介質(zhì)場內(nèi)擴(kuò)散，導(dǎo)致空氣中的水分形式的水滴在介質(zhì)場內(nèi)是不均勻的，而如果是下雨、下雪等天氣，雨水和雪花通常會在介質(zhì)場內(nèi)均勻分布，因此若反射回的電磁波中至少兩組電磁波之間的相似度大于預(yù)定相似度閾值，表明存在不均勻的水滴或顆粒分布，此時(shí)則可以判定介質(zhì)場內(nèi)存在從存儲設(shè)備泄露的低溫氣體，從而可以確保在陰雨天氣也能夠成功檢測出低溫氣體泄漏的情況。

可選的，低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)還包括與運(yùn)算設(shè)備電連接的顯示設(shè)備，顯示設(shè)備用于顯示運(yùn)算設(shè)備輸出的檢測結(jié)果。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2A是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2B是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種布置有聲波發(fā)射器和聲波接收器的介質(zhì)場的示意圖；

圖2C是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的LNG液化工廠典型LNG儲罐泄漏后的擴(kuò)散范圍的示意圖；

圖2D是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種布置有聲波發(fā)射器和聲波接收器的介質(zhì)場的示意圖；

圖3A是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3B是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的布置有電磁波收發(fā)器的介質(zhì)場的示意圖；

圖3C是本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的利用電磁波探測水滴示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)包括信號探測組件10、運(yùn)算設(shè)備12和控制器14。

信號探測組件10用于對待探測的介質(zhì)場內(nèi)的低溫氣體進(jìn)行全場探測。

運(yùn)算設(shè)備12與信號探測組件10相連，控制器14與信號探測組件10相連，這里所講的相連為電連接或網(wǎng)絡(luò)連接。控制器14可以控制信號探測組件10發(fā)射信號、接收信號或輸出接收到的信號等。比如，控制器14可以根據(jù)預(yù)定時(shí)機(jī)或指示的時(shí)機(jī)控制信號探測組件10發(fā)射信號、接收信號或輸出接收到的信號等。

這里所講的介質(zhì)場中設(shè)置有用于存儲低溫氣體的存儲設(shè)備，比如儲罐。

可選的，該低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)還可以包括展示設(shè)備16，展示設(shè)備16與運(yùn)算設(shè)備12電連接，展示設(shè)備16可以用于顯示運(yùn)算設(shè)備12輸出的結(jié)果。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)，通過在介質(zhì)場設(shè)置了信號探測組件，信號探測組件可以對介質(zhì)場內(nèi)的低溫氣體進(jìn)行探測，由于只要介質(zhì)場內(nèi)的低溫氣體發(fā)生了變化，也即存儲設(shè)備發(fā)生了低溫氣體的泄露，即可被信號探測組件探測出，因此解決了相關(guān)技術(shù)中利用紅外成像的方式對泄露的介質(zhì)進(jìn)行檢測時(shí)，無法對泄露的氣體進(jìn)行成功檢測的問題；達(dá)到了可以對低溫氣體的泄露進(jìn)行檢測的效果。

由于低溫氣體在泄露后通常會擴(kuò)散到空氣后，影響聲波的傳輸，因此根據(jù)低溫氣體的這種特性，本實(shí)用新型可以將信號探測組件10設(shè)置為包括至少一組聲波發(fā)射器和聲波接收器。

請參見圖2A所示，該低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)中的信號探測組件10包括至少一組用于發(fā)射聲波信號的聲波發(fā)射器120，和用于接收聲波信號的聲波接收器140。

可選的，對于每個(gè)聲波發(fā)射器120，還可以具備接收聲波信號的功能；對每個(gè)聲波接收器140，還可以具備發(fā)送聲波信號的功能。

可選的，聲波發(fā)射器120可以包括脈沖聲波發(fā)射器121和聲波換能器122，脈沖聲波發(fā)射器121用于發(fā)射脈沖信號，聲波換能器122將脈沖信號轉(zhuǎn)換成聲波信號進(jìn)行發(fā)射。

對應(yīng)的，聲波接收器140可以包括聲波換能器141和信號采集器142，聲波換能器141將聲波信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號，信號采集器142對脈沖信號進(jìn)行采集。

當(dāng)信號探測組件10包括至少一組聲波發(fā)射器120和聲波接收器140時(shí)，通常需要將一組中的聲波發(fā)射器120和聲波接收器140設(shè)置在介質(zhì)場外圍的相對位置，且每組聲波發(fā)射器120和聲波接收器140之間不存在障礙物。

這里所講的障礙物是指介質(zhì)場內(nèi)設(shè)置的障礙物，比如用于存儲低溫氣體的存儲設(shè)備、管道和塔器等各類設(shè)備、管道及其附屬設(shè)施等等。

為了能夠使得介質(zhì)場可以被全方位的監(jiān)測，可以在介質(zhì)場的四周分別布置相對的聲波發(fā)射器120和聲波接收器140?？蛇x的，一個(gè)聲波發(fā)射器120可以對應(yīng)多個(gè)聲波接收器140，這些聲波接收器140可以位于相同的水平面上，也可以位于不同的水平面上?？蛇x的，一個(gè)聲波接收器140可以對應(yīng)多個(gè)聲波發(fā)射器120，這些聲波發(fā)射器120可以位于相同的水平面上，也可以位于不同的水平面上。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，請參見圖2B所示，在介質(zhì)場20的外圍上設(shè)置有用于安裝聲波發(fā)射器120的第一立柱21，和用于安裝聲波接收器140的第二立柱22，與第一立柱21相對的第二立柱22上設(shè)置的聲波接收器140的數(shù)量為至少兩個(gè)，同一個(gè)第二立柱22上的至少兩個(gè)聲波接收器140被上下設(shè)置在第二立柱22上。

也就是說，在第一立柱21上設(shè)置有至少一個(gè)聲波發(fā)射器120，在與該第一立柱21對應(yīng)的第二立柱22上設(shè)置有至少兩個(gè)聲波接收器140，這樣聲波發(fā)射器120與每個(gè)聲波接收器140之間均可以形成一條傳輸路徑，且每條傳輸路徑的角度不同，從而可以實(shí)現(xiàn)對介質(zhì)場較多方位的監(jiān)測。

在進(jìn)行低溫氣體檢測的過程中，對于每一組聲波發(fā)射器120和聲波接收器140，控制器控制聲波發(fā)射器120發(fā)射聲波信號，對應(yīng)的，聲波接收器140接收聲波信號。運(yùn)算設(shè)備計(jì)算聲波信號在聲波發(fā)射器120和聲波接收器140之間的傳輸路徑上的飛躍時(shí)長，在傳輸路徑上飛躍時(shí)長的變化率大于第一閾值時(shí)，則判定該傳輸路徑上存在從存儲設(shè)備中泄露的低溫氣體。

在任一傳輸路徑上，當(dāng)?shù)芈曀賑₀與當(dāng)?shù)販囟群徒橘|(zhì)類型之間的關(guān)系為：

c₀＝(γRT)^0.5

式中，γ為氣體比熱比，即定壓比熱與定容比熱之比；R為普適氣體常數(shù)；T為當(dāng)?shù)責(zé)崃W(xué)溫度。

若介質(zhì)(也即低溫氣體)發(fā)生泄漏，將導(dǎo)致空氣中的氣體的類型和溫度發(fā)生變換，溫度變化所導(dǎo)致的聲速差異非常明顯。例如，若環(huán)境溫度為300K，儲罐泄漏后設(shè)備周圍環(huán)境溫度為-200K(-73℃)，這導(dǎo)致當(dāng)?shù)芈曀俅嬖诩s20％的差異。泄漏的低溫氣體不但自身溫度低，同時(shí)還顯著降低周圍空氣的溫度。

在單條傳輸路徑上的飛躍時(shí)間τ為：

其中，積分上限Li表示第i條傳輸路徑的全長；c_0,x表示沿著傳輸路徑x點(diǎn)處的當(dāng)?shù)芈曀佟?/p>

在一條傳輸路徑上飛躍時(shí)長的變化率大于第一閾值時(shí)，則判定該傳輸路徑上存在從存儲設(shè)備中泄露的低溫氣體。

而為了使得判定更加準(zhǔn)確，可以結(jié)合所有傳輸路徑的飛躍時(shí)長進(jìn)行判定。當(dāng)求出全部傳輸路徑的聲波飛越時(shí)間后，通過投影重建算法，即可獲得具有一定分辨率的空間溫度分布。

在此方案中，精確的溫度分布測量并不必要，在連續(xù)的不同時(shí)間段內(nèi)，若空間溫度分布存在顯著差異(比如空間溫度分布的變化率大于第二閾值)，尤其是與正常工況相比存在顯著下偏差時(shí)，就預(yù)示著在全場的某處存在低溫氣體泄漏。

圖2C是LNG液化工廠典型LNG儲罐泄漏后的擴(kuò)散范圍，從圖2C中看到，儲罐36.1m，在12.2m高度以下、211m直徑范圍內(nèi)，存在顯著的泄漏天然氣分布，低溫區(qū)只存在這些區(qū)域，或者說，對于LNG工廠，低溫泄漏介質(zhì)產(chǎn)生的低溫區(qū)僅僅依附在泄漏設(shè)備的周圍。因此，在圖2C所示的工廠界區(qū)內(nèi)，用于安裝聲波發(fā)射器和聲波接收器的立柱既可以單獨(dú)安裝，也可以直接敷設(shè)于工廠設(shè)備之上，這對于既有工廠的改造具有重要作用。

在另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，考慮到被探測的介質(zhì)場的面積比較大，或介質(zhì)場內(nèi)的設(shè)備或結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尤其是介質(zhì)場內(nèi)部具備較高設(shè)備或建筑的情況下，本申請實(shí)施例中還提出一種在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部設(shè)置聲波發(fā)射器或聲波接收器的方式。需要補(bǔ)充說明的是，由于介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)在正常情況下容納是空氣，在低溫氣體泄露后會容納低溫氣體，因此介質(zhì)場所形成的氣體空間可以容納設(shè)置的信號探測組件，為在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部設(shè)置信號探測組件形成必要的條件。

可選的，至少有一組信號探測組件的聲波發(fā)射器被放置于待檢測介質(zhì)場所形成的氣體空間的內(nèi)部，且該聲波發(fā)射器被設(shè)置為可移動，以使得該聲波發(fā)射器發(fā)射的聲波信號可無阻礙得到達(dá)放置于另一距離之外的聲波接收器(或檢測器)。在這種方式中，在介質(zhì)場內(nèi)放置一組可移動的探測器，則其發(fā)射的信號總是可避開各類障礙物。

請參見圖2D所示，聲波發(fā)射器120被設(shè)置在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部，聲波接收器140被設(shè)置在介質(zhì)場外圍的立柱23和立柱24上。對于每個(gè)聲波發(fā)射器120，其發(fā)送的聲波信號均被會發(fā)送至與聲波發(fā)射器120之間無障礙的聲波接收器140上。這樣，運(yùn)算設(shè)備12則可以聲波接收器140獲取到的聲波信號進(jìn)行運(yùn)算，判定介質(zhì)場內(nèi)是否存在低溫氣體的泄露。

可選的，當(dāng)至少一個(gè)聲波發(fā)射器設(shè)置在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部時(shí)，還可以在介質(zhì)場外圍的相對位置設(shè)置若干個(gè)聲波接收器。進(jìn)一步的，相對位置之間可以經(jīng)過聲波發(fā)射器。比如圖2D中，立柱23上設(shè)置的聲波接收器140和立柱24上設(shè)置的聲波接收器140可以經(jīng)過其中一個(gè)聲波發(fā)射器120。

可選的，當(dāng)至少一個(gè)聲波發(fā)射器設(shè)置在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部時(shí)，還可以在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部設(shè)置至少一個(gè)聲波接收器，使氣體空間內(nèi)部設(shè)置的聲波發(fā)射器和聲波接收器之間無障礙物，或者使氣體空間內(nèi)部設(shè)置的聲波接收器與其他位置設(shè)置的聲波接收器之間無障礙物。

在實(shí)際應(yīng)用中，還可以將至少一個(gè)聲波接收器設(shè)置在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部，將至少一個(gè)聲波發(fā)射器設(shè)置在介質(zhì)場外圍的立柱上?？蛇x的，當(dāng)至少一個(gè)聲波接收器設(shè)置在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部時(shí)，還可以在介質(zhì)場外圍的相對位置設(shè)置若干個(gè)聲波發(fā)射器，相對位置之間經(jīng)過聲波發(fā)射器?；蛘?，當(dāng)至少一個(gè)聲波接收器設(shè)置在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部時(shí)，還可以在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部設(shè)置至少一個(gè)聲波發(fā)射器。

可選的，移動設(shè)置在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部的聲波發(fā)射器或聲波接收器，使至少一組聲波接收器和聲波接收器之間無障礙。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)，通過計(jì)算聲波發(fā)射器和聲波接收器之間的傳輸路徑上的飛躍時(shí)長，在該傳輸路徑上的飛躍時(shí)長的變化率大于第一閾值時(shí)，則表明該傳輸路徑上有突發(fā)的氣體介入，此時(shí)則可以判定該傳輸路徑上存在從該存儲設(shè)備中泄露的低溫氣體。

由于低溫氣體在泄露后通常會擴(kuò)散到空氣后，會使得空氣中的水分凝結(jié)成水滴漂浮在低空，因此根據(jù)低溫氣體的這種特性，可以將信號探測組件10設(shè)置具備收發(fā)電磁波功能的電磁波收發(fā)器。

請參見圖3A所示，該低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)中的信號探測組件10包括至少一個(gè)用于發(fā)射和接收電磁波的電磁波收發(fā)器160。

可選的，電磁波收發(fā)器160可以包括脈沖聲波發(fā)射器161和第一電磁波換能器162，脈沖聲波發(fā)射器161用于發(fā)射脈沖信號，第一電磁波換能器162將脈沖信號轉(zhuǎn)換成電磁波信號進(jìn)行發(fā)射。

對應(yīng)的，電磁波收發(fā)器160還可以包括第二電磁波換能器163和信號采集器164，第二電磁波換能器163將電磁波信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號，信號采集器對脈沖信號進(jìn)行采集。第一電磁波換能器162和第二電磁波換能器163可以是集成的換能器，該換能器具備將脈沖信號轉(zhuǎn)換成電磁波信號的功能，還具備將電磁波信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號的功能。

當(dāng)信號探測組件10包括至少一個(gè)電磁波收發(fā)器160時(shí)，可以將至少一個(gè)電磁波收發(fā)器160設(shè)置在介質(zhì)場外圍的位置。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，請參見圖3B所示，在介質(zhì)場30的外圍上設(shè)置有一個(gè)電磁波收發(fā)器160，該電磁波收發(fā)器160可以向介質(zhì)場30內(nèi)發(fā)射電磁波。為了可以對介質(zhì)場30進(jìn)行全方位的監(jiān)測，電磁波收發(fā)器160的發(fā)射方向被配置為可調(diào)節(jié)。原則上來講，電磁波收發(fā)器160可以向介質(zhì)場30內(nèi)的任一方向發(fā)射電磁波。

可選的，該電磁波收發(fā)器160還可以在介質(zhì)場內(nèi)部設(shè)置一電磁波收發(fā)器160，類似的，該電磁波收發(fā)器160的發(fā)射方向被配置為可調(diào)節(jié)。原則上來講，電磁波收發(fā)器160可以向介質(zhì)場內(nèi)的任一方向發(fā)射電磁波。

對于任一個(gè)電磁波收發(fā)器160，控制器14用于控制電磁波收發(fā)器160向介質(zhì)場內(nèi)發(fā)射電磁波；運(yùn)算設(shè)備還用于檢測電磁波收發(fā)器160是否接收到反射回的電磁波，在電磁波收發(fā)器160接收到反射回的電磁波，則判定介質(zhì)場內(nèi)存在從存儲設(shè)備泄露的低溫氣體。

由于空氣中的水分在遇到低溫氣體后會形成水滴漂浮在低空，而電磁波具備遇到障礙物反射的特性，因此這里將信號探測組件設(shè)置為電磁波收發(fā)器160，該電磁波收發(fā)器160反射的電磁波若能夠反射，表明遇到了漂浮在低空的水滴，在天氣晴朗時(shí)，反射的電磁波意味著介質(zhì)場內(nèi)存在低溫氣體的泄露。

而在下雨天或下雪天，雨水和雪花通常會在介質(zhì)場內(nèi)均勻分布，但如果此時(shí)低溫氣體發(fā)生了泄漏，低溫氣體會在介質(zhì)場內(nèi)擴(kuò)散，導(dǎo)致空氣中的水分形式的水滴在介質(zhì)場內(nèi)是不均勻的，因此導(dǎo)致介質(zhì)場內(nèi)的水滴或顆粒整體不均勻，這種情況下，可以探測介質(zhì)場內(nèi)各個(gè)方向上的電磁波反射的情況，來判定介質(zhì)場內(nèi)水滴或顆粒是否均勻分布。

這種情況下，控制器用于每隔預(yù)定時(shí)間間隔調(diào)節(jié)電磁波收發(fā)器160的發(fā)射方向，發(fā)射方向水平指向介質(zhì)場內(nèi)，并控制調(diào)節(jié)發(fā)射方向后的電磁波收發(fā)器160發(fā)射電磁波。也即，在每調(diào)節(jié)一次發(fā)射方向時(shí)，利用該電磁波收發(fā)器160在該發(fā)射方向發(fā)射電磁波，并接收反射回的電磁波；然后進(jìn)行下一次發(fā)射方向的調(diào)整，繼續(xù)執(zhí)行利用該電磁波收發(fā)器160在該發(fā)射方向發(fā)射電磁波，并接收反射回的電磁波的步驟，直到發(fā)射方向均勻分布在了整個(gè)介質(zhì)場。

也就是說，控制器還用于獲取電磁波收發(fā)器160接收到的與各個(gè)發(fā)射方向?qū)?yīng)的反射回的電磁波，若反射回的電磁波中至少兩組電磁波之間的相似度大于預(yù)定相似度閾值，則判定介質(zhì)場內(nèi)存在從存儲設(shè)備泄露的低溫氣體。

采用如圖3C所示的全場泄漏監(jiān)測方法。在立柱上安裝有電磁波收發(fā)器160，該電磁波收發(fā)器160可以是機(jī)械轉(zhuǎn)動雷達(dá)或者相控陣?yán)走_(dá)，電磁波收發(fā)器160向著介質(zhì)場發(fā)射信號，當(dāng)?shù)蜏貧怏w泄漏后，例如液化天然氣，周圍環(huán)境溫度迅速降低，這導(dǎo)致空氣中的水分迅速凝結(jié)成水滴31并漂浮在低空，形成水汽云團(tuán)。在正常環(huán)境條件下，低空不存在任何水汽云團(tuán)。因此，當(dāng)脈沖電磁信號經(jīng)過水汽云團(tuán)時(shí)將產(chǎn)生強(qiáng)烈反射，形成雷達(dá)回波，從而可判斷出低溫氣體的泄漏，這與采用多普勒雷達(dá)遙測遠(yuǎn)方降水過程類似。

在一種可選的方式中，還可以將電磁波收發(fā)器設(shè)置在介質(zhì)場所形成的氣體空間內(nèi)部，由于電磁波收發(fā)器可以向各個(gè)方向發(fā)射電磁波，因此在將電磁波收發(fā)器設(shè)置在介質(zhì)場內(nèi)部時(shí)，如果檢測到雷達(dá)回波突變，或者與晴天時(shí)的雷達(dá)回波差別比較大時(shí)，則可以判定介質(zhì)場可能存在低溫氣體泄露的情況。

若環(huán)境本身為降水狀態(tài)，例如下雨、下雪等，天然氣泄漏后的著火、爆炸的危險(xiǎn)性已經(jīng)大為降低。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的低溫氣體泄露檢測系統(tǒng)，將信號探測組件設(shè)置為電磁波收發(fā)器，由于空氣中的水分在遇到低溫氣體后會形成水滴漂浮在低空，而電磁波具備遇到障礙物反射的特性，因此這里將信號探測組件設(shè)置為電磁波收發(fā)器，該電磁波收發(fā)器反射的電磁波若能夠反射，表明遇到了漂浮在低空的水滴，在天氣晴朗時(shí)，反射的電磁波意味著介質(zhì)場內(nèi)存在低溫氣體的泄露。

通過調(diào)節(jié)電磁波收發(fā)器的發(fā)射方向，擴(kuò)大了一個(gè)電磁波收發(fā)器可檢測的區(qū)域，提高了對介質(zhì)場內(nèi)低溫氣體泄露檢測的全面性。

上述本實(shí)用新型實(shí)施例序號僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。