城市地下密闭空间区分沼气和燃气泄漏的方法与流程

1.本发明涉及气体检测技术领域，特别涉及一种城市地下密闭空间区分沼气和燃气泄漏的方法。


背景技术：

2.城市底下密闭空间包括城市下水道系统和城市底下燃气管网系统。在城市下水道系统的内部，由于生活垃圾、淤泥等的淤积，极易产生有毒、可燃、易爆、窒息性的气体，也就是沼气。城市底下燃气管网系统一般与城市下水道系统的交汇处是闸井，此处容易出现燃气泄漏的情况，也是泄漏燃气和产生沼气聚集的重点部位。加之地理条件局限和地下管网布局不合理，许多城市地下密闭空间的闸井已成为市民身边的“隐形炸弹”，存在着严重的安全隐患。
3.沼气的安全隐患一般由市政部门管理，燃气泄漏问题一般由燃气公司管理，属于不同的管辖内容，但是沼气和燃气的主要成分都是甲烷（ch4），因此如何高效区分沼气的产生还是燃气的泄漏，从而快速通知不同的管理部门处理安全隐患是非常重要的事情。
4.目前传统的方法侧重采用多个气体探测器组建监测网络来区分沼气的产生和燃气的泄漏，其中一种常见的做法为：一个气体探测器用于识别甲烷（ch4），此为沼气和燃气的主要成分；一个气体探测器用于识别乙烷（c2h6）。通过多个探测器的差分信号来区分确认沼气和燃气。但是这种方法成本偏高，同时相比于单个气体探测器对应功耗要求较大，不是特别适合城市地下密闭空间长时间监测网络的低功耗、低运维的应用需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于通过低功耗、底运维的手段，快速有效的区分沼气的产生和燃气的泄漏，从而能通知相关的部门快速进行维护，提供一种城市地下密闭空间区分沼气和燃气泄漏的方法。
6.为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：一种城市地下密闭空间区分沼气和燃气泄漏的方法，包括以下步骤：实时获取闸井处的温度和甲烷浓度，将温度和甲烷浓度绘制为随时间变化的曲线图；根据绘制的曲线图，分析甲烷浓度的曲线走向，从而判断泄漏的是沼气还是燃气。
7.在上述方案中，由于沼气和燃气泄漏时，甲烷浓度和温度会呈现不同的相关性，因此在检测甲烷浓度的同时，也检测温度的变化，即可判断出泄漏的甲烷原因是沼气还是燃气。本方案只需在每个闸井处设置一组温度传感器和甲烷气体探测器即可，并且检测方法简单易懂，一方面节省成本，另一方面也能保证检测的准确性问题。
8.所述根据绘制的曲线图，分析甲烷浓度的曲线走向，从而判断泄漏的是沼气还是燃气的步骤，包括：在一段时间内，随着甲烷浓度的增加，温度也不断升高，则判断为沼气泄漏；随着甲烷浓度的增加，温度没有变化，则判断为燃气泄漏。
9.在上述方案中，沼气泄漏时，温度和甲烷浓度存在强相关性，但在燃气泄漏时，温
度和甲烷浓度存在无相关性或弱相关性，因此通过分析随时间变化的温度和甲烷浓度曲线图，即可判断出是沼气泄漏还是燃气泄漏。
10.所述根据绘制的曲线图，分析甲烷浓度的曲线走向，从而判断泄漏的是沼气还是燃气的步骤，包括：随着甲烷浓度的增加，但甲烷浓度曲线的斜率随时间变化而减小，直到甲烷浓度的斜率为零，则判断为沼气泄漏；随着甲烷浓度的增加，但甲烷浓度曲线的泄漏随时间变化而不变，则判断为燃气泄漏。
11.在上述方案中，当沼气泄漏时，除了温度与甲烷浓度具有强相关性外，甲烷浓度的增加速度较慢，甲烷浓度曲线斜率会不断减小，直至为零，使得甲烷浓度出现峰值，因此根据甲烷浓度曲线的变化特点，也可以判断是否为沼气泄漏。但是当燃气泄漏时，除了温度与甲烷浓度具有无相关性或弱相关性外，甲烷浓度的增加速度较快，甲烷浓度曲线泄漏不容易变化，使得甲烷浓度不易出现峰值，因此根据甲烷浓度曲线的变化特点，也可以判断是否为燃气泄漏。
12.所述根据绘制的曲线图，分析甲烷浓度的曲线走向，从而判断泄漏的是沼气还是燃气的步骤之后，还包括步骤：若判断为沼气泄漏后，则通过无线通信的方式向与沼气管理相关的部门发起报警，同时发送该闸井的定位；若判断为燃气泄漏后，则通过无线通信的方式向与燃气管理相关的部门发起报警，同时发送该闸井的定位。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果：由于沼气和燃气泄漏时，甲烷浓度和温度会呈现不同的相关性，因此在检测甲烷浓度的同时，也检测温度的变化，即可判断出泄漏的甲烷原因是沼气还是燃气。本方案只需在每个闸井处设置一组温度传感器和甲烷气体探测器即可，并且检测方法简单易懂，一方面节省成本，另一方面也能保证检测的准确性问题。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
15.图1为本发明方法流程图；图2为本发明实施例沼气泄漏时的温度和甲烷浓度随时间变化的曲线图；图3为本发明实施例燃气泄漏时的温度和甲烷浓度随时间变化的曲线图；图4为本发明实施例提出的区分沼气和燃气泄漏的系统结构示意图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
18.实施例：本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，一种城市地下密闭空间区分沼气和燃气泄漏的方法，包括以下步骤：步骤s1：实时获取闸井处的温度和甲烷浓度，将温度和甲烷浓度绘制为随时间变化的曲线图。
19.城市地下有多处闸井，请参见图4，在每处闸井处设置温度传感器和甲烷气体探测器，用于实时获取闸井处的温度和甲烷浓度。并且将每个闸井的定位进行编号，针对每一个闸井处检测的温度和甲烷浓度绘制一个随时间变化的曲线图，如图2、3所示，横坐标为时间轴，左边的纵坐标为甲烷浓度值，右边的纵坐标为温度值。
20.步骤s2：根据绘制的曲线图，分析甲烷浓度的曲线走向，从而判断泄漏的是沼气还是燃气。
21.温度对沼气（甲烷）的产生及其产生量有很大的影响，从而间接影响城市下水道系统安全，温度主要使产甲烷菌的优势菌种发生更替来改变产生甲烷的能力。在较高温度的条件下，产甲烷菌以甲烷八叠球菌为主，产甲烷菌处于较高的产生甲烷状态；在较低温度的条件下，产甲烷菌以甲烷毛菌为主，产生甲烷的能力相对较弱。一般情况下，夏季高温时，闸井内易产生沼气并积聚，此时容易发生沼气泄漏。
22.请参见图2，为沼气泄漏时的甲烷浓度和温度相关曲线图，从图2中可见，若检测到甲烷浓度增加，一段时间内，随着甲烷浓度的增加，温度也不断升高，温度和甲烷浓度有着强相关性，并且甲烷浓度的斜率会逐渐变小，直至出现甲烷浓度的峰值，斜率为零，此时则可以判断为沼气泄漏。
23.判断为沼气泄漏后，则通过无线通信的方式向市政部门发起报警，同时发送该闸井的定位，以便通知市政部门对该闸井进行进一步的检查和维修。
24.当沼气泄漏时，从图2中可以看出两个要素，第一是在一段时间内，温度和甲烷浓度具有强先关性，即温度升高，甲烷浓度增加；第二是甲烷浓度在增加一段时间后，甲烷浓度曲线的斜率不断减小，直至减小为0，也就是甲烷浓度出现峰值，不再升高。
25.所以，获得闸井处的温度和甲烷浓度的曲线图后，可以通过两种方式来判断闸井处泄漏的是不是沼气。第一种方式就是在一段时间内，随着甲烷浓度的增加，温度也不断升高，温度和甲烷浓度呈现强相关性，则判断为沼气泄漏。第二种方式就是甲烷浓度在增加一段时间后，斜率不断减小，则判断为沼气泄漏。当然，也可以同时使用这两种方式来判断是否为沼气泄漏。
26.对于燃气管道泄漏而言，一般出现在燃气使用高峰期，由于管道内压力、流量变动频繁，闸井阀门可能出现泄漏，与外界的温度相关性不高。此外，高浓度沼气产生需要较严格的环境标准，虽然城市下水道系统由于温度、污水等条件会产生沼气，但是沼气产生的速度较慢，相对于燃气管道泄漏而言，沼气沼气产生的甲烷浓度升高过程缓慢，甲烷浓度曲线斜率较小，同时峰值浓度也较小。
27.请参见图3，为燃气泄漏时的甲烷浓度和温度相关曲线图，从图3中可见，若检测到甲烷浓度增加，一段时间内，随着甲烷浓度的增加，温度没有变化，因为燃气泄漏与环境温度没有太大的关系，温度和甲烷浓度没有强相关性，并且燃气泄漏速度快，甲烷浓度斜率大，不容易出现峰值，此时则可以判断为燃气泄漏。
28.判断为燃气泄漏或，则通过无线通信的方式向燃气公司发起报警，同时发送该闸井的定位，以便通知燃气公司对该闸井进行进一步的检查和维修。
29.当燃气泄漏时，从图3中可以看出两个要素，第一是在一段时间内，温度和甲烷浓度没有强相关性，即甲烷浓度增加，温度不变；第二是甲烷浓度在增加一段时间后，斜率依然保持较大，不容出现峰值，会持续升高。
30.所以，获得闸井处的温度和甲烷浓度的曲线后，可以通过两种方式来判断闸井处泄漏的是不是燃气。第一种方式就是在一段时间内，随着甲烷浓度的增加，温度不变，温度和甲烷浓度呈现无相关性或弱相关性，则判断为燃气泄漏。第二种方式就是甲烷浓度在增加一段时间后，斜率依然不变，则判断为燃气泄漏。当然，也可以同时使用这两种方式来判断是否为燃气泄漏。
31.本方案还提出一种城市地下密闭空间区分沼气和燃气泄漏的系统，请参见图4，包括：温度传感器，用于实时检测闸井处的环境温度，并将检测的温度值反馈给处理器；甲烷气体探测器，用于实时检测闸井处的甲烷浓度，并将检测的甲烷浓度值反馈至处理器；处理器，用于根据接收的温度值和甲烷浓度值，绘制温度和甲烷浓度随时间变化的曲线图，并根据绘制的曲线图，分析甲烷浓度的曲线走向，从而判断泄漏的是沼气还是燃气；无线通信模块，用于建立处理器与市政部门和燃气公司的远程通信；报警单元，当判断为沼气泄漏时，通过无线通信单元向市政部门发起报警，当判断为燃气泄漏时，通过无线通信单元向燃气公司发起报警。
32.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。