本發(fā)明屬于分布式光纖傳感，具體為分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、氫氣是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，廣泛應(yīng)用于化工、能源、冶金等領(lǐng)域。由于其具有高能量密度和清潔燃燒等優(yōu)點(diǎn)，氫氣在現(xiàn)代工業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色。然而，氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程具有較高的危險(xiǎn)性。氫氣分子極小，極易泄露，且其易燃易爆的特性使得一旦泄露不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，還可能引發(fā)重大安全事故。

2、目前，市場(chǎng)上用于氫氣泄露監(jiān)測(cè)的主要方法有：氣體檢測(cè)器、電化學(xué)傳感器等。然而，這些方法存在一定的局限性，如無(wú)法進(jìn)行大范圍實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、需要定期維護(hù)和校準(zhǔn)、在惡劣環(huán)境下工作不穩(wěn)定等。尤其是電氣傳感器在氫氣環(huán)境中工作時(shí)，存在潛在的火花風(fēng)險(xiǎn)，增加了安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。通過(guò)光纖氫損測(cè)量技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)氫氣儲(chǔ)罐的泄露情況，并提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)用于儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)與密封性能的優(yōu)化。通過(guò)本系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠有效提升氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)陌踩?，保障氫氣的安全使用，為氫氣行業(yè)的發(fā)展提供可靠的技術(shù)支持。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：

3、本發(fā)明的目的之一是提供分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：

4、光纖傳感器，采用分布式拉曼光纖傳感器，用于纏繞于氫氣儲(chǔ)罐表面，通過(guò)檢測(cè)拉曼散射光強(qiáng)度變化監(jiān)測(cè)光纖氫損情況；

5、信號(hào)處理單元，用于接收光纖傳感器傳回的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)算法分析電信號(hào)以判斷氫氣泄露的準(zhǔn)確位置和嚴(yán)重程度；

6、數(shù)據(jù)分析單元，用于接收信號(hào)處理單元傳來(lái)的氫損數(shù)據(jù)，通過(guò)算法估算泄露量和泄露位置，并提供泄露趨勢(shì)分析；

7、報(bào)警系統(tǒng)，用于接收信號(hào)處理單元的氫損數(shù)據(jù)，當(dāng)氫損超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)觸發(fā)報(bào)警。

8、進(jìn)一步的，所述光纖傳感器采用緊密的一圈一圈均勻纏繞方式環(huán)繞氫氣儲(chǔ)罐表面。

9、進(jìn)一步的，所述光纖傳感器與氫氣儲(chǔ)罐的結(jié)合采用環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠固定工藝。

10、進(jìn)一步的，所述信號(hào)處理單元包括光探測(cè)器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)分析器；

11、其中，利用所述光探測(cè)器接收光纖傳感器傳來(lái)的光信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)；數(shù)據(jù)分析器運(yùn)用算法和模型分析電信號(hào)中的光纖損耗變化，根據(jù)分析結(jié)果判斷氫氣泄露情況，若損耗超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，則觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)分析單元。

12、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)分析單元通過(guò)以太網(wǎng)或rs-232與信號(hào)處理單元建立數(shù)據(jù)傳輸。

13、6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所所述報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)先設(shè)定了不同等級(jí)的氫損閾值，當(dāng)接收到的氫損數(shù)據(jù)超過(guò)閾值時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)觸發(fā)對(duì)應(yīng)等級(jí)的報(bào)警。

14、本發(fā)明另一目的是提供分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

15、光纖傳感器纏繞光纖傳感器于氫氣儲(chǔ)罐表面；

16、信號(hào)處理單元接收光纖傳感器傳回的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；

17、信號(hào)處理單元分析電信號(hào)以判斷氫氣泄露的準(zhǔn)確位置和嚴(yán)重程度；

18、數(shù)據(jù)分析單元接收氫損數(shù)據(jù)，估算泄露量和泄露位置，并提供泄露趨勢(shì)分析；

19、當(dāng)氫損超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。

20、本發(fā)明的有益效果為：首先，實(shí)現(xiàn)了高精度的泄露監(jiān)測(cè)。分布式拉曼光纖傳感器可精確定位氫氣泄露位置，信號(hào)處理單元能準(zhǔn)確判斷泄露程度，克服了傳統(tǒng)方法難以確定泄露點(diǎn)及程度的缺陷。其次，系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析能力。各單元協(xié)同工作，信號(hào)處理單元實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)，報(bào)警系統(tǒng)及時(shí)觸發(fā)報(bào)警并記錄，數(shù)據(jù)分析單元提供趨勢(shì)分析和改進(jìn)建議，提高了氫氣儲(chǔ)罐的安全性和可靠性，有助于優(yōu)化儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)，從源頭上減少泄露風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)特征：

1.分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖傳感器采用緊密的一圈一圈均勻纏繞方式環(huán)繞氫氣儲(chǔ)罐表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖傳感器與氫氣儲(chǔ)罐的結(jié)合采用環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠固定工藝。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理單元包括光探測(cè)器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)分析器；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分析單元通過(guò)以太網(wǎng)或rs-232與信號(hào)處理單元建立數(shù)據(jù)傳輸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)先設(shè)定了不同等級(jí)的氫損閾值，當(dāng)接收到的氫損數(shù)據(jù)超過(guò)閾值時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)觸發(fā)對(duì)應(yīng)等級(jí)的報(bào)警。

7.一種使用權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于分布式光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體為分布式拉曼光纖傳感器的氫氣泄露安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。包括光纖傳感器，采用分布式拉曼光纖傳感器，用于纏繞于氫氣儲(chǔ)罐表面，通過(guò)檢測(cè)拉曼散射光強(qiáng)度變化監(jiān)測(cè)光纖氫損情況；信號(hào)處理單元，用于接收光纖傳感器傳回的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)算法分析電信號(hào)以判斷氫氣泄露的準(zhǔn)確位置和嚴(yán)重程度；數(shù)據(jù)分析單元，用于接收信號(hào)處理單元傳來(lái)的氫損數(shù)據(jù)，通過(guò)算法估算泄露量和泄露位置，并提供泄露趨勢(shì)分析；報(bào)警系統(tǒng)，用于接收信號(hào)處理單元的氫損數(shù)據(jù)，當(dāng)氫損超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)觸發(fā)報(bào)警。通過(guò)本系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠有效提升氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)陌踩?，保障氫氣的安全使用，為氫氣行業(yè)的發(fā)展提供可靠的技術(shù)支持。

技術(shù)研發(fā)人員：韋波,阮祥磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：無(wú)錫布里淵電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9