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专利名称：一种氦气储存泄露预警系统及方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211690779.5

专利申请（专利权）人：陕西燃气集团富平能源开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：陕西省渭南市富平县庄里试验区北新街1号

专利发明（设计）人：发明人:贾海平,张国强,孟凡伟,韩露,贾秋凡

专利摘要：本发明公开了一种氦气储存泄露预警系统及方法，属于氦气储存技术领域，该系统包括：存储装置，用于放置氦气瓶；采集装置，设置在存储装置内，用于采集存储装置内部气体；氦气检测装置，设置在存储装置内，与采集装置连接，用于分析采集的气体中氦气浓度；超声波发生器和超声波接收器，设置在存储装置内，且位于氦气瓶下方；第一预警装置和第二预警装置，设置在存储装置内；控制装置，与采集装置、氦气检测装置、超声波发生器、超声波接收器、第一预警装置和第二预警装置电连接；且控制装置中存储有第一浓度阈值和第二浓度阈值。通过将氦气浓度数据与第一浓度阈值和第二浓度阈值进行比较，从而对不同大小的裂缝均进行判断，及时预警。

主权利要求：
1.一种氦气储存泄露预警系统，其特征在于，所述系统包括：
存储装置(1)，用于放置氦气瓶(2)；
采集装置(3)，设置在所述存储装置(1)内，用于采集存储装置(1)内部气体；
氦气检测装置(4)，设置在所述存储装置(1)内，与所述采集装置(3)连接，用于分析采集的气体中氦气浓度；
超声波发生器(5)和超声波接收器(6)，设置在所述存储装置(1)内，且位于所述氦气瓶(1)下方；
第一预警装置(7)和第二预警装置(8)，设置在所述存储装置(1)内；
控制装置(9)，与所述采集装置(3)、氦气检测装置(4)、超声波发生器(5)、超声波接收器(6)、第一预警装置(7)和第二预警装置(8)电连接；且所述控制装置(9)中存储有第一浓度阈值和第二浓度阈值，所述第二浓度阈值大于所述第一浓度阈值；
所述控制装置(9)按照周期T时刻控制所述采集装置(3)采集所述存储装置(1)内部气体，通过所述氦气检测装置(4)得出气体中氦气浓度数据，若所述氦气浓度数据大于所述第一浓度阈值且小于所述第二浓度阈值，则只启动所述超声波接收器(6)与氦气瓶(2)接触，若所述超声波接收器(6)接收到超声波，则通过所述第一预警装置(7)进行预警；
若所述浓度数据大于所述第二浓度阈值，则同时启动所述超声波发生器(5)和所述超声波接收器(6)，所述超声波发生器(5)向氦气瓶发送超声波，所述超声波接收器接收反射波，根据反射波判断裂缝位置，并通过所述第二预警装置(8)预警。
2.根据权利要求1所述的一种氦气储存泄露预警系统，其特征在于，所述存储装置(1)内部设置有底座；
所述底座包括：若干支撑腿(10)和固定圈(11)，所述支撑腿(10)的一端与所述存储装置(1)内侧底部连接，另一端与固定圈(11)底部连接，氦气瓶放置在所述固定圈(11)上。
3.根据权利要求2所述的一种氦气储存泄露预警系统，其特征在于，所述存储装置(1)内部设置有位于所述固定圈正下方的升级机构(12)；
所述超声波发生器(5)和所述超声波接收器(6)设置在所述升降机构(12)上，所述升级机构(12)通过所述控制装置(9)控制带动所述超声波发生器(5)和所述超声波接收器(6)升降。
4.根据权利要求3所述的一种氦气储存泄露预警系统，其特征在于，所述系统还包括：设置在所述存储装置(1)内的拍摄装置；
所述控制装置(9)判断裂缝位置后，控制所述拍摄装置拍摄裂缝照片，所述控制装置(9)对所述裂缝照片进行图像增强和高斯滤波处理，对处理后的照片进行裂缝特征标记，并发送至远程终端，工作人员可根据标记了裂缝特征的裂缝照片实施解决方案。
5.根据权利要求4所述的一种氦气储存泄露预警系统，其特征在于，所述拍摄装置包括：环形电动轨道(13)；
所述环形电动轨道(13)设置在所述存储装置(1)的内侧顶部，且位于氦气瓶正上方，所述环形电动轨道(13)上连接有滑块(14)，所述滑块(14)上连接有升降装置(15)，所述升降装置(15)上连接有伸缩机构(16)，所述伸缩机构(16)上连接有旋转机构(17)，所述旋转机构(17)上连接有摄像机(18)；
所述控制装置(9)根据裂缝位置，控制所述环形电动轨道(13)、升降装置(15)、伸缩机构(16)和旋转机构(17)带动所述摄像机(18)移动，将所述摄像机(18)调整至裂缝位置。
6.根据权利要求1所述的一种氦气储存泄露预警系统，其特征在于，所述系统还包括：氦气回收装置(19)，与所述存储装置(1)连接，且连接处设置有电动阀门(20)；
第三预警装置(21)，设置在所述存储装置(1)内；
所述控制装置(9)内存储有第三浓度阈值，所述第三浓度阈值大于所述第二浓度阈值；
若所述浓度数据大于所述第三浓度阈值，则所述控制装置(9)控制所述电动阀门(20)打开，将泄漏的氦气回收。
7.一种氦气储存泄露预警方法，其特征在于，采用权利要求1?6任一所述的一种氦气储存泄露预警系统进行所存储氦气的泄露预警，所述方法至少包括：在控制装置(9)内预先设定第一浓度阈值和第二浓度阈值，所述第二浓度阈值大于所述第一浓度阈值；
将氦气瓶(2)放置于存储装置(1)内；
采集装置(3)照周期T时刻采集所述存储装置(1)内部气体，并输送至氦气检测装置(4)检测氦气浓度，得到浓度数据；
若所述浓度数据大于所述第一浓度阈值且小于所述第二浓度阈值，则所述超声波接收器(6)检测氦气瓶上是否有超声波，若有，则通过所述第一预警装置(7)进行预警，若无，则继续上述步骤；
若所述浓度数据大于所述第二浓度阈值，则同时启动所述超声波发生器(5)和所述超声波接收器(6)，所述超声波发生器(5)向氦气瓶发送超声波，所述超声波接收器(6)接收反射波，根据反射波判断裂缝位置，并通过第二预警装置(8)预警。
8.根据权利要求7所述的一种氦气储存泄露预警方法，其特征在于，所述方法还包括：所述控制装置(9)判断裂缝位置后，控制拍摄装置拍摄裂缝照片，所述控制装置(9)对所述裂缝照片进行图像增强和高斯滤波处理，对处理后的照片进行裂缝特征标记，并发送至远程终端，工作人员可根据标记了裂缝特征的裂缝照片实施解决方案。
9.根据权利要求7所述的一种氦气储存泄露预警方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述控制装置(9)内预先设定第三浓度阈值，所述第三浓度阈值大于所述第二浓度阈值，若所述浓度数据大于所述第三浓度阈值，则所述控制装置(9)控制电动阀门(20)打开，通过氦气回收装置(19)将泄漏的氦气回收。 说明书 : 一种氦气储存泄露预警系统及方法技术领域[0001] 本发明涉及氦气储存技术领域，特别涉及一种氦气储存泄露预警系统及方法。背景技术[0002] 氦气是一种稀有气体，为无色无味的惰性气体，化学性质不活泼，一般状态下很难和其它物质发生反应。目前氦气主要是通过气瓶来进行存储，即，将氦气高压储存在气瓶中，由于气瓶一般厚度尺寸不会较大，当气瓶内部气体受热时，内部压力将快速积聚，并可能在气瓶的瓶体中部位置形成应力集中，进而使气瓶的瓶体被撑开出现裂缝，如果不及时发现，氦气会泄露造成浪费，因此现在亟需一种氦气储存泄露预警系统及方法。发明内容[0003] 为了解决现有技术问题，本发明提供了一种氦气储存泄露预警系统及方法。[0004] 一方面，提供了一种氦气储存泄露预警系统，所述系统包括：[0005] 存储装置，用于放置氦气瓶；[0006] 采集装置，设置在所述存储装置内，用于采集存储装置内部气体；[0007] 氦气检测装置，设置在所述存储装置内，与所述采集装置连接，用于分析采集的气体中氦气浓度；[0008] 超声波发生器和超声波接收器，设置在所述存储装置内，且位于氦气瓶下方；[0009] 第一预警装置和第二预警装置，设置在所述存储装置内；[0010] 控制装置，与所述采集装置、氦气检测装置、超声波发生器、超声波接收器、第一预警装置和第二预警装置电连接；且所述控制装置中存储有第一浓度阈值和第二浓度阈值，所述第二浓度阈值大于所述第一浓度阈值；[0011] 所述控制装置按照周期T时刻控制所述采集装置采集所述存储装置内部气体，通过所述氦气检测装置得出气体中氦气浓度数据，若所述浓度数据大于所述第一浓度阈值且小于所述第二浓度阈值，则只启动所述超声波接收器与氦气瓶接触，若所述超声波接收器接收到超声波，则通过所述第一预警装置进行预警；[0012] 若所述浓度数据大于所述第二浓度阈值，则同时启动所述超声波发生器和所述超声波接收器，所述超声波发生器向氦气瓶发送超声波，所述超声波接收器接收反射波，根据反射波判断裂缝位置，并通过所述第二预警装置预警。[0013] 进一步地，所述存储装置内部设置有底座；[0014] 所述底座包括：若干支撑腿和固定圈，所述支撑腿的一端与存储装置内侧底部连接，另一端与固定圈底部连接，氦气瓶放置在固定圈上。[0015] 进一步地，所述超声波发生器和所述超声波接收器设置在所述升降机构上，所述升级机构通过所述控制装置控制带动所述超声波发生器和所述超声波接收器升降。[0016] 进一步地，所述系统还包括：设置所述存储装置内的拍摄装置；[0017] 所述控制装置判断裂缝位置后，控制所述拍摄装置拍摄裂缝照片，所述控制装置对所述裂缝照片进行图像增强和高斯滤波处理，对处理后的照片进行裂缝特征标记，并发送至远程终端，工作人员可根据标记了裂缝特征的裂缝照片实施解决方案。[0018] 进一步地，所述拍摄装置包括：环形电动轨道；[0019] 所述环形电动轨道设置在所述存储装置的内侧顶部，且位于氦气瓶正上方，所述环形电动轨道上连接有滑块，所述滑块上连接有升降装置，所述升降装置上连接有伸缩机构，所述伸缩机构上连接有旋转机构，所述旋转机构上连接有摄像机；[0020] 所述控制装置根据裂缝位置，控制所述环形电动轨道、升降装置、伸缩机构和旋转机构带动摄像机移动，将摄像机调整至裂缝位置。[0021] 进一步地，所述系统还包括：[0022] 氦气回收装置，与所述存储装置连接，且连接处设置有电动阀门；[0023] 第三预警装置，设置在所述存储装置内；[0024] 所述控制装置内存储有第三浓度阈值，所述第三浓度阈值大于所述第二浓度阈值；[0025] 若所述浓度数据大于所述第三浓度阈值，则所述控制装置控制所述电动阀门打开，将泄漏的氦气回收。[0026] 另一方面，提供了一种氦气储存泄露预警方法，所述方法包括：[0027] 在控制装置内预先设定第一浓度阈值和第二浓度阈值，所述第二浓度阈值大于所述第一浓度阈值；[0028] 将氦气瓶放置于存储装置内；[0029] 采集装置照周期T时刻采集所述存储装置内部气体，并输送至氦气检测装置检测氦气浓度，得到浓度数据；[0030] 若所述浓度数据大于所述第一浓度阈值且小于所述第二浓度阈值，则所述超声波接收器检测氦气瓶上是否有超声波，若有，则通过所述第一预警装置进行预警，若无，则继续上述步骤；[0031] 若所述浓度数据大于所述第二浓度阈值，则同时启动超声波发生器和所述超声波接收器，所述超声波发生器向氦气瓶发送超声波，所述超声波接收器反射波，根据反射波判断裂缝位置，并通过第二预警装置预警。[0032] 进一步地，所述方法还包括：[0033] 所述控制装置判断裂缝位置后，控制所述拍摄装置拍摄裂缝照片，所述控制装置对所述裂缝照片进行图像增强和高斯滤波处理，对处理后的照片进行裂缝特征标记，并发送至远程终端，工作人员可根据标记了裂缝特征的裂缝照片实施解决方案。[0034] 进一步地，所述方法还包括：[0035] 在控制装置内预先设定第三浓度阈值，第三浓度阈值大于所述第二浓度阈值，[0036] 若所述浓度数据大于所述第三浓度阈值，则所述控制装置控制电动阀门打开，通过氦气回收装置将泄漏的氦气回收。[0037] 本发明提供的技术方案的有益效果是：在本发明中将氦气瓶存储至存储装置中，通过存储装置中的采集装置和氦气检测装置检测内部空气的氦气浓度数据，通过将氦气浓度数据与第一浓度阈值和第二浓度阈值进行比较，从而通过超声波发生器和超声波接收器对不同大小的裂缝均进行判断，及时预警；其次，当裂缝较大时，可以通过拍摄装置拍摄裂缝照片，并进行处理和标记，工作人员可根据标记了裂缝特征的裂缝照片实施解决方案；另外，本发明中还设置有氦气回收装置，当裂缝较大时，可以将泄漏的氦气回收，减少损失。附图说明[0038] 图1是本发明提供的一种氦气储存泄露预警系统的原理图；[0039] 图2是本发明提供的一种氦气储存泄露预警系统的结构示意图；[0040] 附图标记：1?存储装置；2?氦气瓶；3?采集装置；4?氦气检测装置；5?超声波发生器；6?超声波接收器；7?第一预警装置；8?第二预警装置；9?控制装置；10?支撑腿；11?固定圈；12?升级机构；13?环形电动轨道；14?滑块；15?升降装置；16?伸缩机构；17?旋转机构；18?摄像机；19?氦气回收装置；20?电动阀门；21?第三预警装置。具体实施方式[0041] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。[0042] 参见图1?2，一种氦气储存泄露预警系统，包括存储装置1，存储装置1可以为一个柜体，侧壁设置有开合门，且有很好的密封性，存储装置1底部设置有底座，底座包括：若干支撑腿10和固定圈11，支撑腿10的一端与存储装置1内侧底部连接，另一端与固定圈11底部连接，氦气瓶2放置在固定圈11上；在固定圈11的底部设置升级机构12，升级机构12可以为电动推杆，且升级机构12连接有固定板，固定板上设置有超声波发生器5和超声波接收器6；存储装置1内还设置有采集装置3和氦气检测装置4，采集装置3与氦气检测装置4连接，采集装置3按照周期T时刻采集存储装置1内部气体，然后输送至氦气检测装置4，氦气检测装置4检测得气体中氦气浓度数据。[0043] 存储装置1内还设置有控制装置9、第一预警装置7、第二预警装置8和第三预警装置9，控制装置1存储有第一浓度阈值、第二浓度阈值和第三阈值，第三浓度阈值大于第二浓度阈值，第二浓度阈值大于第一浓度阈值；氦气检测装置4将收到收集的气体进行检测，控制装置9将检测的氦气浓度数据与第一浓度阈值、第二浓度阈值和第三阈值进行比较，若氦气浓度数据大于第一浓度阈值且小于第二浓度阈值，控制装置9启动升级机构12与超声波接收器6，使得超声波接收器6与氦气瓶2接触，若超声波接收器6接收到超声波，则通过第一预警装置7进行预警，若无，则继续上述步骤。[0044] 需要说明的是，第一浓度阈值可以是略大于空气中实际的氦气浓度，当氦气浓度数据大于第一浓度阈值且小于第二浓度阈值时，说明氦气瓶上有很小的孔，气体从内部压强较大的氦气瓶中冲出，当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时，冲出气体就会形成湍流，湍流在漏孔附近会产生一定频率的声波，当漏孔很小且声波频率大于20000赫兹时，人耳无法听到，但能在空气中传播，被称作空载超声波，因此通过超声波接收器6可以接收到氦气瓶1上传输的超声波来判断氦气瓶2是否有很小的漏洞，然后通过第一预警装置7进行预警，告诉工作人员及时转移里面的氦气。[0045] 当浓度数据大于第二浓度阈值且小于第三浓度阈值时，说明氦气瓶身上有较大的裂缝，此时需要及时判断裂缝的位置，控制装置9启动升级机构12、超声波接收器6和超声波发射器5，超声波发生器5向氦气瓶发送超声波，超声波接收器接收到反射波，控制装置可以根据反射波判断裂缝位置，并通过第二预警装置8预警。[0046] 需要说明的是，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的反射波的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关，裂缝与氦气瓶瓶身之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生反射，反射回来的反射波被超声波接收到，从而达到探测裂缝的目的，可以在控制装置9中预先储存完好的氦气瓶在固定圈上放置时完好的反射波形，超声波接收器接收到反射波后，控制装置就会将反射波形与对应的完好的反射波形进行对比，如果出现偏差，说明该氦气瓶上具有裂缝，通过第二预警装置8预警提醒工作人员及时封堵，并转移氦气。[0047] 另外，通过超声波可以判断裂缝位置，而且为了在第一时间让工作人员知道裂缝情况，在存储装置1的顶部设置有环形电动轨道13，环形电动轨道13上连接有滑块14，滑块14上连接有升降装置15，升降装置15上连接有伸缩机构16，伸缩机构16上连接有旋转机构17，旋转机构17上连接有摄像机18，升降装置15、伸缩机构16可以为电动伸缩杆，旋转机构17可以为电机，控制装置9根据位置信息使得滑块14在环形电动轨道13上滑动，如果裂缝在瓶身，通过升降装置15升降至裂缝位置进行拍照，如果在瓶顶或瓶底，可以通过升降装置15升降至瓶顶或瓶底，然后通过伸缩机构16进入瓶顶正上方或瓶底正下方，并通过旋转机构17旋转调整摄像机朝下或者朝上方向，对裂缝进行拍照，然后发送控制装置9，控制装置9对裂缝照片进行图像增强和高斯滤波处理，对处理后的照片进行裂缝特征标记，并发送至远程终端，工作人员可根据标记了裂缝特征的裂缝照片第一时间决定解决方案。[0048] 当浓度数据大于第三浓度阈值时，说明氦气瓶有很大的裂缝或者完全破裂，使得所有氦气泄漏，为了及时弥补损失，在存储装置1的外侧设置有氦气回收装置19，连接处设置有电动阀门，当控制装置9判断到浓度数据大于第三浓度阈值时，通过第三预警装置21预警，并打开电动阀门20，通过氦气回收装置19内的增压泵将存储装置1内的氦气全部吸入氦气回收装置，方便以后工作人员对氦气回收装置内的氦气进行处理回收，减少损失。[0049] 值得说明的是，在本发明中将氦气瓶存储至存储装置中，通过存储装置中的采集装置和氦气检测装置检测内部空气的氦气浓度数据，通过将氦气浓度数据与第一浓度阈值和第二浓度阈值进行比较，从而通过超声波发生器和超声波接收器对不同大小的裂缝均进行判断，及时预警；其次，当裂缝较大时，可以通过拍摄装置拍摄裂缝照片，并进行处理和标记，工作人员可根据标记了裂缝特征的裂缝照片实施解决方案；另外，本发明中还设置有氦气回收装置，当裂缝较大时，可以将泄漏的氦气回收，减少损失。[0050] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：陕西

专利申请日期：2022-12-27

专利公开日期：2024-10-22

专利公告号：CN115980273B