[发明专利]一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统

说明书

一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统，本发明涉及工业企业甲烷泄漏监测定位技术领域；无线传感器布点模块建立稳态流场，进行网格划分；现场数据采集模块采集附近大气中的甲烷浓度，同步采集风向和风速等气象条件；无线传感器布点模块根据现场数据采集模块的参数指标进行覆盖率计算和分析；甲烷泄漏监测定位模块对打包数据进行分析；现场数据采集模块打包的甲烷浓度和气象条件数据发送至甲烷泄漏监测定位模块；精确定位模块获取来自甲烷泄漏监测定位模块的溯源定位结果之后，利用针对甲烷的检测仪器由现场人员在该小尺度空间内进行全面的泄漏检测；来解决现有技术中人力成本投入高、监测对象不明确、无法实时监测管控的问题。

技术领域

本发明涉及工业企业甲烷泄漏监测定位技术领域，具体涉及一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统。

背景技术

工业企业，特别是油气行业，是甲烷的主要排放源之一。以油气行业的上游而言，目前多采用泄漏检测与修复(LDAR)技术配合其他技术定期对密封点进行甲烷泄漏检测和排放核算。但因上游场站大多地处偏僻、分布不集中，且单一场站密封点数量较少，定期开展LDAR工作的成本投入较高，且因为检测间隔较长，对泄漏的发现和管控较为滞后。

以其它采用甲烷作为原料或燃料的化工企业而言，虽然也可能开展了 LDAR工作，但其主要是针对VOCs的，甲烷可能没有纳入管控，加之LDAR工作采用的仪器多为FID或PID原理，即使将甲烷纳入管控，凭借该类仪器也难以将甲烷从一众化合物中分离出来单独进行监测核算。同时也存在和油气行业上游相似的困境，即检测时间间隔较长；因此，亟需一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统，来解决现有技术中人力成本投入高、监测对象不明确、无法实时监测管控的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含：

无线传感器布点模块，所述的无线传感器布点模块建立稳态流场，进行网格划分；

现场数据采集模块，所述的现场数据采集模块采集附近大气中的甲烷浓度，同步采集风向和风速等气象条件，并将甲烷浓度和气象条件进行打包处理；无线传感器布点模块根据现场数据采集模块的参数指标进行覆盖率计算和分析，优化传感器的安装位置，指导现场人员完成传感器及配套设施的安装位置选择；

甲烷泄漏监测定位模块，所述的甲烷泄漏监测定位模块对打包数据进行分析，首先是完成泄漏可能存在与否的认定，再结合附近多个传感器采集的同一时间的打包数据，利用溯源算法确定一个小尺度的、可能存在泄漏的空间；现场数据采集模块打包的甲烷浓度和气象条件数据发送至甲烷泄漏监测定位模块；

精确定位模块，所述的精确定位模块获取来自甲烷泄漏监测定位模块的溯源定位结果之后，利用针对甲烷的检测仪器由现场人员在该小尺度空间内进行全面的泄漏检测，明确有无泄漏、泄漏位置及泄漏浓度或排放量等信息。

作为本发明的进一步改进，所述的无线传感器布点模块包含：

下垫面建模单元，所述的下垫面建模单元用于对油气行业上游的开采场站、化工企业中进行甲烷监测的装置单元等进行三维建模；

流场模拟单元，所述的流场模拟单元基于下垫面的三维模型，采集建模下垫面的本土特征信息，模拟该下垫面对应的高概率的稳态流场，并结合其他数据信息，通过机器学习完成稳态流场的优化；

扩散模拟单元，所述的扩散模拟单元对稳态流场进行网格划分，并耦合优选的气体扩散模型，模拟分析固定排放源的浓度梯度分布图、扩散路线等；