埋地燃氣泄漏監測儀的研發與應用

1 概述

隨著我國城鎮燃氣事業的發展，地下燃氣管網覆蓋范圍不斷擴大，北京市部分燃氣管道運行年限已經逾30 a。由于長期埋在地下，在土壤腐蝕、雜散電流腐蝕的作用下，埋地燃氣管道逐漸進入事故多發階段。近10 a的統計數據表明，燃氣輸配系統的事故總體呈上升趨勢，泄漏事故占管道總事故的95%以上

。

綜上所述，足球游戲在學校的教學過程中應該合理地應用，從而使得學生更具學習積極性與興趣，還能夠激發運動潛能，更具熱情地投入足球學習中，全面提升學習質量。因此，教學過程中，教師應該深入了解學生的身心狀態，按照發展規律來進行教學，要針對教學實踐情況選擇合適的游戲方式，要全面提升技術與戰術水平，來提升教學效果與學生的素質。

在燃氣企業實際工作中，巡檢人員常采用的泄漏檢測方法是先通過打孔檢測與鄰近井室、市政閘井檢測的方法確認漏氣大致范圍，然后開挖管道，尋找漏氣部位

。由于地下和土壤情況復雜，傳統打孔查找的辦法很難對漏氣點實現精確定位。

一堂有效的鋼琴課，從對學生的要求來說，應該是經過認真練習和準備的。一位學生如果每天保證一定的練習量，比如每天一個小時，并持之以恒的話，那么一個星期應該有七個小時的練習（當然這只是“起點量”，有很多學生練得比這要多）。如一個星期去老師那里上一節課，一般是四十五分鐘左右，那么上課與練習時間的比例一般在1∶7到1∶10，這才是比較正常的。如果學生練得更多一些，上課與練琴達到1∶20甚至是1∶30，那么學生會準備得更好，上課的效果也肯定會更好。

另外，常規的燃氣泄漏檢測也可利用手持式高精度燃氣檢測儀進行。這些設備檢測精度雖高但造價昂貴，很難有條件進行多點布局協同工作。開發一種滿足實用精度要求且成本較低的燃氣泄漏監測裝置，通過在漏氣區域布置以快速獲得多點的燃氣體積分數分布數據，結合成熟的數值模型進行快速定位和修正定位，是一種可行的方法。

2 埋地燃氣泄漏監測儀的研發

2.1 工作原理

1.4.4 統計分析 使用DPS(v7.05版)軟件對數據進行處理，采用鄧肯氏新復極差法對數據進行統計分析，評價不同試驗處理對葉菜田雜草的防除效果。

將埋地監測儀應用在泄漏檢測的工程實際中，與常規的手持式HS660、XP-3110、XP-3140等可燃氣檢測儀進行了同條件下的工程檢測對比。打孔檢測現場和埋地監測儀的使用見圖3。橫向監測點間距設為50 cm，縱向監測點間距設為1 m，打孔的孔徑為25 mm。疑似泄漏管道附近的監測點分布見圖4，對于連續的監測點，為了表達簡潔，只給出首尾序號。

以手持式HS660可燃氣檢測儀為基準，將埋地監測儀與對比檢測設備在相同的孔位進行對比檢測，獲得了較一致的測量結果，驗證了埋地監測儀的準確性。

2.2 工程應用檢驗

根據測量精度的需要，可選用紅外或半導體型甲烷傳感器，在獲得可靠測量精度的前提下，合理控制成本。通信模塊負責數據的上傳，根據需要可以選擇GPRS廣域網協議。由于數據交換量不大且要考慮電源消耗的問題，一般不需要應用4G或5G網絡。根據以上基本工作原理，選用MH-440D型智能紅外甲烷傳感器，組裝了埋地監測儀，實物見圖2。該埋地監測儀能夠測量甲烷體積分數0.001%，能夠滿足現場泄漏監測需要。

埋地監測儀外觀小巧，直徑2.5 cm，埋地長度20 cm，方便裝設于探孔中進行長時間監測。埋地安裝，采集透過土壤的甲烷體積分數，通過GPRS網絡傳輸至服務器，實現云端管理。終端數據輸入MATLAB模型，進行動態模擬，形成可視化圖形，最終實現對漏點位置的判斷。

結合地下甲烷體積分數分布的仿真結果，可判斷：

不同時刻埋地監測儀在典型監測點測得的甲烷體積分數見表1。對監測點甲烷體積分數進行連續監測。將多點數據輸入基于Dracy滲流方程建立的數值模型

，在Matlab環境下求解，獲得地下甲烷體積分數實時分布(軟件截圖)，見圖5。

埋地燃氣泄漏監測儀(簡稱埋地監測儀)主要由甲烷傳感器、單片機、通信模塊、電源和防爆外殼組成，其工作原理見圖1。電源電壓通過降壓芯片降壓后給甲烷傳感器、放大電路、單片機、時鐘芯片、閃存芯片和通信模塊供電。甲烷傳感器探測空氣中存在的甲烷氣體，將甲烷體積分數轉化為電壓信號，經放大電路放大后通過模擬/數字轉換器(A/D)轉換成數字信號，送入單片機。單片機讀取時鐘芯片的實時時間，將實時電壓對應的甲烷體積分數和時間存入閃存芯片的存儲單元中。單片機將存儲單元中的數據經通信模塊打包發送至遠程服務器，從而實現甲烷體積分數的測量傳輸。為了監測電池電量，單片機通過分壓電路和放大電路監測經A/D轉換為數字信號的電源電壓。

① 仿真判斷的泄漏位置在圖4中7號監測點偏北0.5 m左右的位置。

② 隨著時間增加，地下甲烷體積分數總體上還在繼續升高。

根據現場開挖最終確認結果，實際泄漏位置與仿真判斷的泄漏位置水平距離偏差在1.5 m以內，基本滿足了工程快速定位的需要。

式中*表示卷積運算符，在實際光學測量中，常用二維高斯函數表示光學成像系統的點擴散函數h(x,y,di)，即

3 結論

為了滿足快速定位埋地燃氣管道漏氣點的需要，研發了一種低成本的埋地監測儀，能夠通過在泄漏影響區域大量布置，多監測點同時獲取土壤中甲烷體積分數。大量現場數據實時回傳到服務器處理，進行數值仿真，可以較準確快速地判斷漏氣點位置。經過實測，該方法的定位誤差可以控制在1.5 m以內。

[1] 湯舟. 城市燃氣管道泄漏檢測預警技術研究(碩士學位論文)[D]. 廊坊：華北科技學院，2016：1.

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