一种加氢站气体安全盾系统的制作方法

本发明属于加氢站安全管理的技术领域，尤其涉及一种加氢站气体安全盾系统。

背景技术：

加氢站在氢气的储运、销售过程中，涉及卸气、增压、储氢、加氢和放散等系统的关键设备或管线，存在一定的气体泄漏安全隐患。

氢气无色无味，逸散性强，爆炸极限低，不易被快速监测。目前加氢站的气体泄漏监测内容比较单一，主要侧重于利用基于催化燃烧、红外光学等原理的可燃气体探测器，以及基于催化燃烧、电化学等原理的氢气探测器，实现对较大泄漏的监控报警，无法及时有效预防泄露。当检测到环境中泄漏气体的浓度变化时，探测器会向控制台传递电信号，并依据设定的报警值进行声、光报警，这就需要传感器具备电路结构部件，安装过程中甚至需要施工布线，存在一定的爆炸风险。

其次，是针对设备、管件的微泄漏，还停留在涂抹肥皂水和使用手持式检测仪监测的阶段，需要人员不停地在现场进行巡检，尤其是空间狭小区域，特别是移动式或撬装式加氢站，易泄漏点位多，人工巡检费时费力、不易快速精准溯源，信息传递也需要一定时间，同时现场工作人员还要面临一定的安全风险。

另外，目前加氢站的各种气体泄漏监测设备应用分工不明确，给应急除险机制和日常管理带来不便。若能做到多种监测设备之间的分级监测、有效协同，将逐步实现对加氢站气体泄漏的全方位无死角监测，会大大提高时效性和管理效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种加氢站气体安全盾系统，采用三级管控机制，可以细化设备监测范围和内容，优化应急除险管理模式，能够做到可燃气体泄漏的24小时实时监测，显著提高时效性和管理效率，确保人员和生产作业安全。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种加氢站气体安全盾系统，包括氢气微泄漏监测预警模块、氢气探测报警模块及可燃气体探测报警模块；

所述氢气微泄漏监测预警模块基于氢敏色变传感贴片及图像识别技术，对加氢站100ml/min以下的氢气泄漏进行监测预警；

所述氢气探测报警模块采用氢气探测器对加氢站100ml/min～1000ml/min的氢气泄漏进行监测预警；

所述可燃气体探测报警模块基于固定式可燃气体探测器群，对加氢站1000ml/min以上的氢气泄漏进行监测预警。

根据本发明一实施例，所述氢气微泄漏监测预警模块包括氢敏色变传感贴片、光源、图像采集器；

所述氢敏色变传感贴片粘贴于氢气管道上的法兰、阀门及管道接口处，实时检测氢气管道表面的氢气浓度，根据氢气浓度的大小，改变显示的颜色；

所述光源用于给所述氢敏色变传感贴片照明；

所述图像采集器用于实时采集所述氢敏色变传感贴片所在区域的图像，并将采集的图像传输给上位机进行氢气泄漏的判断，以便上位机通过短信预警，提示氢气泄漏。

根据本发明一实施例，所述氢敏色变传感贴片包括检测区及对照区；

所述检测区遇氢气变色，所述对照区遇氢气不变色。

根据本发明一实施例，所述氢敏色变传感贴片包括封装层、变色层、氢敏催化层、基底层及惰性层；

所述基底层设于氢气管道上，且具有透气性；

所述惰性层及所述氢敏催化层位于所述基底层的上方，所述惰性层与所述氢敏催化层之间设有阻隔层；

所述变色层位于所述惰性层与所述氢敏催化层的上方，所述阻隔层贯穿所述变色层；

所述封装层位于所述变色层的上方，且具有透光性；

所述检测区包括封装层、变色层、氢敏催化层及基底层，所述对照区包括封装层、变色层、惰性层及基底层。

根据本发明一实施例，所述基底层由聚四氟乙烯材料制成；

所述氢敏催化层由铂材料制成，可与穿透所述基底层的氢气进行催化反应；

所述惰性层由钛材料制成，不与穿透所述基底层的氢气进行催化反应；

所述阻隔层由玻璃纤维制成，隔绝气体；

所述变色层由可变色的纳米材料制成，所述变色层与催化后的氢气进行反应，改变自身的颜色。

根据本发明一实施例，所述氢气探测报警模块包括氢气探测器；

所述氢气探测器设于氢气管道连接处，以固定频率检测氢气浓度并上传氢气浓度、位置及时间信息传输给上位机；

当检测到的氢气浓度超出预设浓度时，进行声、光报警，提示氢气泄漏。

根据本发明一实施例，所述可燃气体探测报警模块包括若干个可燃气体探测器；

所述若干个可燃气体探测器分布于加氢站中各个气体监测点，以预设的频率检测可燃气体浓度并上传包含气体类型、气体浓度、时间、气体监测点在内的监测信息给上位机；

当检测到的可燃气体浓度超出预设浓度时，进行声、光报警，提示可燃气体泄漏。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本发明一实施例中的加氢站气体安全盾系统，针对目前加氢站采用人工巡检气体泄漏费时费力、不易快速精准溯源，无法及时有效预防泄漏，同时还要面临一定的安全风险的问题，通过基于氢敏色变传感贴片和图像识别技术，实现对微泄漏的快速监测、精准溯源和有效管理，同时采用气体泄漏监测三级管控机制，细化设备监测范围和内容，优化应急除险管理模式，显著提高时效性和管理效率。相比传统泄漏监测手段，加强优化了对微泄漏的监管，防患于未然，节省了人工巡检成本；利用三级管控机制提高了安全等级，可进一步确保人员和生产作业安全。

2)本发明一实施例中的加氢站气体安全盾系统，将氢敏色变传感贴片和视觉识别技术相结合，实现了对设备、管线微泄漏的精准识别溯源，特别是狭小空间，提高了时效性和精准度，节省人工成本，降低潜在安全风险。特别地，该系统可以与加氢站已有的监控摄像头结合，进一步降低升级改造成本。

3)本发明一实施例中的加氢站气体安全盾系统，在氢敏色变传感贴片的附近设置光源，可确保图像采集器能够实时清楚地捕捉到氢敏色变传感贴片的颜色变化。

4)本发明一实施例中的加氢站气体安全盾系统，通过在氢敏色变传感贴片中设置检测区及对照区，通过图像采集器采集的图像，若有氢气泄漏的，可清楚直接地从图像上就可分辨，简单明了，简化了判断氢气泄漏的过程。

附图说明

图1为本发明一实施例中的加氢站气体安全盾系统的示意图；

图2为本发明一实施例中的氢气微泄漏监测预警模块的框图；

图3为本发明一实施例中的氢敏色变传感贴片的结构示意图。

附图标记说明：

1：加氢站；2：监测系统；201：氢气微泄漏监测预警模块；211：氢敏色变传感贴片；221：封装层；222：变色层；223：氢敏催化层；224：基底层；225：惰性层；226：阻隔层；212：光源；213：图像采集器；202：氢气探测报警模块；203：可燃气体探测报警模块；3：上位机。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种加氢站气体安全盾系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

本实施例针对目前加氢站采用人工巡检气体泄漏费时费力、不易快速精准溯源，无法及时有效预防泄漏，同时还要面临一定的安全风险的问题，提供的一种加氢站气体安全盾系统，通过基于氢敏色变传感贴片和图像识别技术，实现对微泄漏的快速监测、精准溯源和有效管理，同时采用气体泄漏监测三级管控机制，细化设备监测范围和内容，优化应急除险管理模式，显著提高时效性和管理效率。相比传统泄漏监测手段，加强优化了对微泄漏的监管，防患于未然，节省了人工巡检成本；利用三级管控机制提高了安全等级，可进一步确保人员和生产作业安全。

具体的，请参看图1，该加氢站气体安全盾系统(即监测系统2)，包括氢气微泄漏监测预警模块201、氢气探测报警模块202及可燃气体探测报警模块203。其中，氢气微泄漏监测预警模块201基于氢敏色变传感贴片及图像识别技术，对加氢站100ml/min以下的氢气泄漏进行监测预警；氢气探测报警模块202采用氢气探测器对加氢站100ml/min～1000ml/min的氢气泄漏进行监测预警；可燃气体探测报警模块203基于固定式可燃气体探测器群，对加氢站1000ml/min以上的氢气泄漏进行监测预警。

该加氢站气体安全盾系统采用氢气微泄漏监测预警模块201、氢气探测报警模块202及可燃气体探测报警模块203这三级管控机制，可对监测区域、监测气体及气体浓度进行细分，优化应急除险管理模式，显著提高时效性和管理效率。

其中，氢气微泄漏监测预警模块201包括氢敏色变传感贴片211、光源212及图像采集器213，请参看图2。该氢敏色变传感贴片211可粘贴在氢气管道上，尤其是法兰、管阀件、高压设备、加注端等氢气易泄漏的区域，在保障安全距离的地方提供光源212，以确保图像采集器213能够实时捕捉的氢敏色变传感贴片的颜色变化，将图像信息传至上位机3便于加氢站的管理系统调取和分析。管理系统分析出位于氢敏色变传感贴片检测范围内的数据结果，若该数据结果显示存在氢气泄漏的，则向管理者和现场工作人员进行短信预警，提示检修排查，防微杜渐，避免较大泄漏发生。

具体的，氢敏色变传感贴片211实时检测氢气管道表面的氢气浓度，根据氢气浓度的大小，改变显示的颜色。该氢敏色变传感贴片211包括检测区及对照区，其中检测区遇氢气变色，对照区遇氢气不变色。通过该检测区及对照区，若有氢气泄漏的，可清楚直接地从图像上就可分辨，简单明了，简化了判断氢气泄漏的过程，缩短了系统检测时间。

该氢敏色变传感贴片211的具体结构，请参看图3。该氢敏色变传感贴片包括封装层221、变色层222、氢敏催化层223、基底层224及惰性层225。其中，基底层221设于氢气管道上，且具有透气性；惰性层225及氢敏催化层223位于基底层221的上方，并且惰性层225与氢敏催化层223之间设有阻隔层226；变色层222位于惰性层225与氢敏催化层223的上方，并且被阻隔层226贯穿；封装层221位于变色层222的上方，其具有透光性。该氢敏色变传感贴片的检测区包括封装层221、变色层222、氢敏催化层223及基底层224，对照区包括封装层221、变色层222、惰性层225及基底层224；检测区遇氢气变色，对照区遇氢气不变色。

实际应用时，基底层221可以由透气性良好的有机高分子材料制成，能够使氢敏色变传感贴片及时捕捉到泄露的氢气，其优选的基底材料为聚四氟乙烯。

氢敏催化层223可与穿透基底层221进入的氢气进行催化反应，同时确保催化的氢气能与氢敏催化层223上方的变色层222反应。该氢敏催化层可以由铂材料制成，其优选的材料为金属铂。

惰性层225与氢敏催化层223形成对照，不与氢气进行催化反应，其与氢敏催化层223之间采用阻隔层226进行间隔，以防止氢气催化反应影响到惰性层225上方的的变色层222，其优选的惰性材料为金属钛。另外，阻隔层226可采用玻璃纤维制成，隔绝气体。

变色层222能够同氢敏催化层223所催化的氢气进行反应，从而改变自身颜色，进而能及时被图像采集器捕捉处理。其优选的变色材料为金属钇。

封装层221能够隔绝外界空气，防止变色材料被氧化失效；同时，封装层221具备较好的透光性能，能够保证变色材料的颜色被及时捕捉。其优选的封装层材料为玻璃纤维。

为了确保图像采集器213能够实时清楚地捕捉到氢敏色变传感贴片211的颜色变化，本实施例在氢敏色变传感贴片211的附件设置光源212，给所述氢敏色变传感贴片211照明。该光源212可以是白炽灯，也可以是发白光的led灯。

图像采集器213实时采集氢敏色变传感贴片211所在区域的图像，并将采集的图像传输给上位机3。该图像采集器213可以是照相机，也可以是高清摄像头。

上位机3判断获取的图像是否存在氢气泄漏，若存在，则向管理者和现场工作人员进行短信预警，提示检修排查，防微杜渐，避免较大泄漏发生。在判断是否存在氢气泄漏时，可参照表1进行。

表1

上表1为自然光照条件下氢敏色变传感贴片随氢气浓度增加而颜色变化的情况，氢敏色变传感贴片中的变色材料在常温常压下，与铂系金属材料催化的氢气反应，随着氢气浓度的增加，变色材料的颜色逐渐加深。

氢气探测报警模块202包括若干氢气探测器，这些氢气探测器设于关键点位(如加氢站在氢气的储运、销售过程中，卸气、增压、储氢、加氢和放散等关键设备或管线处)，可以的固定频率(如30s/次)上传气体浓度、点位、时间等信息，一旦泄漏达到设定的风险等级，立即发出声、光报警，并将监测信息传输至上位机3，提醒操作人员及时采取安全处理措施。

可燃气体探测报警模块203包括若干个可燃气体探测器，这些可燃气体探测器分布于加氢站中各个气体监测点，以预设的频率(如1s/次)检测可燃气体浓度并上传包含气体类型、气体浓度、时间、气体监测点在内的监测信息给上位机3；当检测到的可燃气体浓度超出预设浓度时，进行声、光报警，提示可燃气体泄漏，并将气体类型、浓度、时间、点位等信息及时传输至上位机3。

本实施例提供的加氢站气体安全盾系统，针对目前加氢站采用人工巡检气体泄漏费时费力、不易快速精准溯源，无法及时有效预防泄漏，同时还要面临一定的安全风险的问题，通过基于氢敏色变传感贴片和图像识别技术，实现对微泄漏的快速监测、精准溯源和有效管理，同时采用气体泄漏监测三级管控机制，细化设备监测范围和内容，优化应急除险管理模式，显著提高时效性和管理效率。相比传统泄漏监测手段，加强优化了对微泄漏的监管，防患于未然，节省了人工巡检成本；利用三级管控机制提高了安全等级，可进一步确保人员和生产作业安全。其中，将氢敏色变传感贴片和视觉识别技术相结合，实现了对设备、管线微泄漏的精准识别溯源，特别是狭小空间，提高了时效性和精准度，节省人工成本，降低潜在安全风险。特别地，该系统可以与加氢站已有的监控摄像头结合，进一步降低升级改造成本。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。