[发明专利]一种GIL设备中温室气体泄漏在线监测系统及方法

权利要求书

1.一种GIL设备中温室气体泄漏在线监测系统，其特征在于，所述系统包括：

在部署GIL设备的空间内布置的QCLAS检测单元阵列，所述QCLAS检测单元阵列用于对所述GIL设备的整体管线所泄漏的温室气体进行在线监测，所述QCLAS检测单元阵列包括若干QCLAS检测单元，所述QCLAS检测单元阵列中相邻两个QCLAS检测单元的检测范围的重合区域的范围小于预定范围；

云服务器，所述云服务器用于接收所述QCLAS检测单元阵列中每个QCLAS检测单元的检测数据，并根据所述每个QCLAS检测单元的检测数据计算出所述每个QCLAS检测单元所归属的局部区域中的GIL设备所泄漏出的温室气体浓度数据；

所述QCLAS检测单元包括FPGA模块、QCL激光器系统、第一步进电机、第二步进电机、压力传感器、温度传感器、第一振镜和第二振镜；其中，所述第一步进电机用于驱动所述第一振镜进行旋转，所述第二步进电机用于驱动所述第二振镜进行旋转，所述第一振镜和所述第二振镜在旋转过程中位置保持正交；所述QCL激光器系统用于发射检测温室气体的检测激光，所述第一振镜用于将所述检测激光反射到所述第二振镜，所述第二振镜将所述检测激光反射到待探测区域；所述FPGA模块用于对所述第一驱动电机、所述第二驱动电机和所述QCL激光器系统中的QCL驱动器的工作过程进行协同控制；所述压力传感器用于在探测到所述待探测区域的压力数据后将所述压力数据发送到所述云服务器，所述温度传感器用于在探测到所述待探测区域的温度数据后将所述温度数据发送到所述云服务器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用户层软件，所述用户层软件用于控制通信模块接收所述局部区域中的GIL设备所泄漏出的温室气体浓度数据后，通过设置在中控室内的显示单元对所述温室气体浓度数据进行显示，其中，所述局部区域中的GIL设备所泄漏出的温室气体浓度数据由所述云服务器发送给所述通信模块。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括虚拟报警单元，所述虚拟报警单元用于在所述温室气体浓度数据超过预定气体浓度时进行报警。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括数据存储单元，所述数据存储单元用于存储所述局部区域中的GIL设备所泄漏出的温室气体浓度数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述QCL激光器系统包括QCL驱动器、QCL激光器、函数发生器、锁相放大器、中红外探测器和数据采集卡；其中，所述函数发生器用于发射低频三角波信号，所述锁相放大器用于发射高频正弦波信号，所述低频三角波信号和所述高频正弦波信号进行叠加后对所述QCL激光器所发射的激光的波长进行调制；所述QCL驱动器用于对所述QCL激光器进行驱动，所述中红外探测器用于接收经过所述待探测区域中的反射面反射回的检测激光信号，所述数据采集卡用于对所述反射回的检测激光信号进行处理。

6.一种GIL设备中温室气体泄漏在线监测方法，其特征在于，包括：

在QCLAS检测单元阵列中的每个QCLAS检测单元的QCL激光器系统的驱动电流上加载高频余弦调制电流，对所述QCL激光器系统的发射激光波长进行调制；

对于所述QCLAS检测单元阵列中的任意一个QCLAS检测单元，利用所述任意一个QCLAS检测单元的第一步进电机驱动所述任意一个QCLAS检测单元的第一振镜，使得所述第一振镜进行旋转，利用所述任意一个QCLAS检测单元的第二步进电机驱动所述任意一个QCLAS检测单元的第二振镜，使得所述第二振镜进行旋转，利用所述任意一个QCLAS检测单元的FPGA模块对所述第一步进电机和所述第二步进电机进行协同控制，使得所述第一振镜和所述第二振镜在旋转过程中保持正交，使得所述QCL激光器系统的发射激光经过所述第一振镜反射后反射到所述第二振镜，然后所述第二振镜对所述任意一个QCLAS检测单元所归属的待检测区域进行0-180°的旋转扫描；

利用设置在待检测区域的温度传感器测量得到所述待检测区域的温度数据，利用设置在待检测区域的压力传感器测量得到所述待检测区域的压力数据；

对于所述任意一个QCLAS检测单元，基于所述温度数据和所述压力数据，利用波长调制光谱方法对所述待检测区域的温室气体浓度进行计算，当所述温室气体浓度超过预定气体浓度时，对监控人员进行报警，使得监控人员进一步确定发生温室气体泄漏的待检测区域。