無人機(jī)甲烷檢測儀的方案背景

天然氣是重要的生命能源，天然氣管道的安全非常重要。燃?xì)夤艿谰哂虚L距離、分布廣的特點(diǎn)。它主要鋪設(shè)在城市的地下，沿途經(jīng)過河流，溝壑，鐵路和高速公路。地形復(fù)雜，限制了人工巡檢的操作方法，給管線的定期巡檢帶來不便。

對于每個(gè)天然氣動力生產(chǎn)設(shè)施、發(fā)電廠和管道維護(hù)公司以及天然氣供應(yīng)鏈上的任何其他公司來說，對潛在危險(xiǎn)的氣體泄漏進(jìn)行安全快速的檢查是必須的。帶有甲烷氣體探測器的無人機(jī)速度快，移動性強(qiáng)，不會產(chǎn)生任何錯(cuò)誤讀數(shù)。從而節(jié)省時(shí)間和金錢，同時(shí)還為工作人員提供安全保障。但是，為了將好處提升到一個(gè)全新的水平，無人機(jī)必須能夠精確，實(shí)時(shí)地傳輸數(shù)據(jù)。

無人機(jī)甲烷監(jiān)測包括天然氣管道調(diào)查，儲罐檢查，垃圾填埋場排放監(jiān)測，氣井測試和工廠安全審計(jì)，它被越來越多的應(yīng)用于生產(chǎn)甲烷的眾多行業(yè)。

目前，有幾種檢測甲烷的方法，但測量甲烷量的最實(shí)用，最具成本效益的技術(shù)是基于與甲烷分子匹配的特定波長（通常為1650nm）對近紅外光5的吸收，”探測”式甲烷測量傳感器以高靈敏度和高精度測量已知體積的容器中所含的甲烷量。

在天然氣、煉油廠和化工廠等行業(yè)，甲烷氣體泄漏是高風(fēng)險(xiǎn)事件，管道巡檢是發(fā)現(xiàn)泄漏的有效途徑，特別是通過使用無人機(jī)，無人機(jī)安裝遠(yuǎn)程甲烷檢漏儀，無人機(jī)激光甲烷氣體遙測儀可以高效、高精度地完成這項(xiàng)工作。

激光如何檢測甲烷氣體泄漏？

它通過在特定光譜范圍下發(fā)射激光來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，同時(shí)傳感器捕獲其反射，快速發(fā)現(xiàn)空氣中的微量甲烷氣體。當(dāng)氣體沿著激光的路徑存在時(shí)，光被部分吸收。然后計(jì)算甲烷的濃度。

天然氣管道通常呈線性分布，其管道長度通常達(dá)到數(shù)百公里。天然氣管道的巡檢主要是監(jiān)測管道本身和管道周圍一公里內(nèi)的環(huán)境條件。與傳統(tǒng)的人工檢查和車輛檢查相比，在石油和天然氣行業(yè)使用無人機(jī)可以有效解決這些環(huán)境限制。無人機(jī)配備高精度激光甲烷遙測儀，穿透各種復(fù)雜環(huán)境，實(shí)現(xiàn)手動精確點(diǎn)對點(diǎn)檢測、氣體管道航線飛行檢測、關(guān)鍵區(qū)域掃描檢測。

激光甲烷遙測儀的優(yōu)勢

無人機(jī)激光甲烷遙測儀是適應(yīng)無人機(jī)而推出的輕量化無人機(jī)載設(shè)備，靈敏度高、檢測響應(yīng)速度快、成本降低，減少作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)性。

基于半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)的激光甲烷氣體探測器。它可以檢測各種環(huán)境中的甲烷氣體濃度等參數(shù)，精度高，響應(yīng)速度快，可靠性高，運(yùn)行成本低。

與固定式氣體泄漏探測器相比，無人機(jī)不僅是一種更具成本效益的解決問題的方法，而且是一種更有效的方法。

高靈敏度，激光甲烷氣體探測器甚至可以從80米的高度拾取微小的泄漏。傳感器僅對甲烷敏感，因此不可能由于存在其他氣體而產(chǎn)生錯(cuò)誤讀數(shù)。除此之外無人機(jī)搭載甲烷檢測儀能夠深入工作人員無法進(jìn)入的狹小空間或是危險(xiǎn)指數(shù)較高的區(qū)域，確保工作人員的人身安全。

激光甲烷遙測儀簡介

通過DJI SkyPort，與大疆經(jīng)緯M200 V2系列、M300系列平臺兼容。這種特殊的無人機(jī)提供更長的飛行時(shí)間（長達(dá)55分鐘）。它配備了高清攝像頭，以確保圖像合成和捕獲的最大準(zhǔn)確性。由于氣體傳感器也輕巧緊湊，整個(gè)平臺易于運(yùn)輸和操作，使監(jiān)測能夠覆蓋廣闊的區(qū)域。

安裝至經(jīng)緯M200 V2飛行器為例

將無人機(jī)激光甲烷遙測儀云臺接口調(diào)至解鎖位置，嵌入無人機(jī)云臺安裝位置，旋轉(zhuǎn)云臺鎖扣至鎖定位置以固定云臺。

除了控制拍照、錄像、航線規(guī)劃，還提供報(bào)警閾值、空氣背景、測量單位、云端數(shù)據(jù)等更多功能。

報(bào)警閾值：檢測區(qū)域濃度超過（設(shè)定值+空氣背景）觸發(fā)警報(bào)功能；

空氣背景：用于設(shè)置所處環(huán)境甲烷濃度值，排除干擾；

測量單位：用于設(shè)置不同的濃度單位；

云端數(shù)據(jù)：定制功能，開啟后自動上傳數(shù)據(jù)到指定的云服務(wù)器存儲。

垃圾填埋場示例

由于垃圾場內(nèi)的垃圾在長期堆放和分解的過程中，會產(chǎn)生甲烷、硫化氫、一氧化碳等易燃?xì)怏w，而這些易燃?xì)怏w尤其是甲烷，因?yàn)橘|(zhì)量較空氣重，一旦發(fā)生泄漏會下沉，在地面上與空氣混合后形成混合氣體，在遇到摩擦撞擊火花或者靜電放電火花時(shí)就有可能會發(fā)生閃燃閃爆事故，給安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重危險(xiǎn)。

在測試過程中，無人機(jī)傳感器有效載荷飛越人工泄漏，一段沒有泄漏的氣體傳輸管道，然后飛越垃圾填埋場，以進(jìn)行比較并進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)的靈敏度。

（垃圾填埋場甲烷排放- 單次通過剖面圖。垃圾填埋場右上角的120 PPM×M檢測為每小時(shí)150立方英尺）

結(jié)果顯示最大峰值為3088 PPM×M，大面積范圍的甲烷泄露對工作人員安全造成威脅。

垃圾填埋場工作人員只需使用簡單調(diào)查的結(jié)果，即可使用無人機(jī)搭載激光遠(yuǎn)程甲烷監(jiān)測傳感器，輕松確定在哪里存儲更多垃圾以及在哪里安裝甲烷捕獲儀，以方便垃圾填埋場的智能化甲烷氣體監(jiān)控。