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行業(yè)
工業(yè)

管道一氧化碳及煤粉泄漏監(jiān)測解決方案

   在工業(yè)生產中,常利用一氧化碳作為載體輸送煤粉,其壓力最高約為 0 5MPa。由于管道長期處于復雜工況,特別是連接部位如法蘭處,易出現泄漏情況。一氧化碳具有毒性,煤粉泄漏不僅污染環(huán)境,還存在粉塵爆炸風險,嚴重威脅人員安全與生產穩(wěn)定。傳統監(jiān)測手段難以全面、精準、及時地發(fā)現此類泄漏,因此,構建一套高效、智能的監(jiān)測系統迫在眉睫。
一、解決方案:
(一)監(jiān)測系統架構

1. 前端感知層
可見光監(jiān)測:部署云臺式高清攝像頭,實時拍攝管道區(qū)域畫面。通過AI圖像識別算法,對管道外觀、顏色變化及周邊環(huán)境異常進行分析,判斷是否有煤粉泄漏跡象,如出現粉霧、黑色粉塵堆積、揚塵等。
高清可見光攝像頭
聲學成像監(jiān)測:部署云臺式在線聲學成像儀,采集管道泄漏產生的異常聲音,精準定位泄漏源。
高靈敏度聲學成像探頭
制冷型紅外監(jiān)測:部署云臺式制冷型紅外熱像儀,捕捉一氧化碳泄漏后形成的“煙霧”。一氧化碳的特征吸收波長約為4.6μm,而傳統的制冷型紅外主要是捕捉8-14μm的中長波,因此需要更換中短波的鏡頭才能捕捉一氧化碳泄漏。
 
制冷型紅外監(jiān)測探頭
2. 數據傳輸層
采用有線和無線相結合的方式。前端設備采集的數據通過工業(yè)以太網電纜傳輸至附近的數據匯聚節(jié)點,對于布線困難的區(qū)域,使用 LoRa、5G 等無線通信技術進行數據傳輸,確保數據穩(wěn)定、實時上傳至后端處理平臺。
3. 后端處理平臺
融合 AI 算法的軟件平臺,對前端傳來的多源數據進行綜合分析處理。通過深度學習模型,整合可見光圖像特征、聲學信號特征及紅外溫度特征,提高泄漏判斷的準確性和可靠性。同時,集成電子圍欄和人員定位功能。電子圍欄基于管道區(qū)域地理信息設置,當監(jiān)測到泄漏且泄漏位置處于電子圍欄內時,立即發(fā)出警報;人員定位系統利用藍牙、UWB 等技術,實時跟蹤進入危險區(qū)域的人員位置,一旦發(fā)生泄漏,可迅速通知相關人員撤離,并為救援提供人員分布信息。
4. 報警執(zhí)行層
就地式報警器安裝在管道附近顯眼位置,當后端平臺判斷發(fā)生泄漏時,立即觸發(fā)就地式報警器,通過聲光報警方式提醒現場人員。同時,將報警信息推送至相關管理人員手機 APP,以便及時采取應對措施。

(二)AI 元素應用

1. 圖像識別 AI 模型:訓練可見光圖像識別模型,識別煤粉泄漏產生的粉霧、粉塵堆積、飛揚等特征,以及管道表面的破損、變色等異常情況。通過大量標注樣本數據,讓模型學習正常與異常狀態(tài)的差異,提高識別準確率。
2. 人員定位與電子圍欄 AI 管理:結合地理信息系統(GIS)和 AI 算法,實現電子圍欄的智能管理。當人員進入危險區(qū)域(電子圍欄內),系統自動識別并記錄人員位置信息;若發(fā)生泄漏,通過 AI 算法規(guī)劃最佳疏散路徑,并向相關人員推送撤離指示。

二、技術要點

(一)多源數據融合技術

將可見光、聲學、紅外監(jiān)測數據在時間和空間維度上進行融合。通過建立統一的數據時間戳和空間坐標體系,使不同類型數據能夠相互關聯、印證,提高泄漏監(jiān)測的準確性和可靠性。例如,當可見光監(jiān)測發(fā)現疑似煤粉泄漏區(qū)域時,通過聲學成像和紅外監(jiān)測數據進一步確認泄漏源及泄漏性質。

(二)AI 算法優(yōu)化

1. 針對不同監(jiān)測數據特點,優(yōu)化 AI 算法結構和參數。如在圖像識別中,選擇合適的卷積神經網絡架構(如 ResNet、YOLO 等),并根據管道監(jiān)測場景特點進行調整,提高對微小泄漏特征的識別能力。
2. 持續(xù)更新和優(yōu)化 AI 模型。定期收集新的泄漏案例數據,對模型進行重新訓練和優(yōu)化,以適應不斷變化的工況和新出現的泄漏模式。

(三)設備抗干擾技術

由于工業(yè)現場環(huán)境復雜,存在電磁干擾、機械振動等干擾源。前端監(jiān)測設備需具備良好的抗干擾性能,如采用屏蔽電纜、濾波電路等措施減少電磁干擾;通過減震裝置、穩(wěn)定支架等降低機械振動對設備的影響,確保監(jiān)測數據的準確性和穩(wěn)定性。

三、應用效果展示

 
制冷型紅外泄漏成像 聲學成像泄漏成像定位 虛擬電子圍欄



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