缩比地下化学爆炸气体泄漏规律研究

针对气体通过均匀多孔介质、非均匀多孔介质和贯通裂缝泄漏三种机制,研究地下爆炸缩比实验气体泄漏时间和份额的规律.结果显示,对于相同介质中的缩比化学爆炸实验,气体泄漏时间与药量的三分之二次方成正比,不同药量实验的最终泄漏份额基本一致.实验室缩比化学爆炸实验气体泄漏时间关系的监测结果与理论分析基本一致.     

斯特林制冷机间隙密封冷量损失实验研究

传统的斯特林制冷机回热器使用接触式滑动密封,存在磨损,限制斯特林制冷机的使用寿命。间隙密封的应用则可以在完成密封作用的同时消除接触磨损和因此而产生的污染。但由于间隙内气体的泄漏,引起了冷量损失,使制冷量减少。设计了一套模拟实验装置,通过实验验证了回热器与气缸壁间隙内气体泄漏率及泄漏引起的冷量损失理论分析的正确性。     

融合结构重参数化变换的气体泄漏红外检测

针对常规工业气体泄漏检测装置需泄漏扩散到一定范围并与传感器接触时才能响应的不足,提出一种融合结构重参数化变换的红外非接触式检测网络模型GRNet。GRNet模型采用Mosaic-Gamma变换的预处理方法增加泄漏样本数量并提高图像对比度以增强模型的鲁棒性;通过K-means聚类分析出适用于气体泄漏红外检测的候选框以预置模型参数;优化定位损失函数以提高模型对泄漏区域的定位准确性;采用改进后的轻量化网络RepVGG模块重构特征提取网络增强模型的特征提取能力,以实现轻量化并提高检测精度。实验结果表明,GRNet模型对氨气泄漏的平均检测精度达到94.90%,单张图像平均检测时间达到3.40 ms。采用伪色彩映射实现泄漏浓度的视觉感知效果,采用PyQt5将GRNet模型进行封装实现气体泄漏红外检测系统界面的可视化并在Jetson Nano B01嵌入式实验平台部署该模型,验证了实际工程应用的可行性和有效性,为开发气体泄漏非接触探测装置以保障涉气企业的安全生产和稳定运行提供一种有效的检测算法。     

基于MODBUS和RS-485布网方式的气体监测系统设计

针对可燃或有毒气体在生产、储存、灌充或使用环境中发生泄漏的问题,设计了一种以单片机STC15F2K60S2为核心处理器,利用MODBUS和RS-485布网方式组成监控网络,实现对多个RBT-6000-FX型气体探测器浓度信号采集和处理的气体监测系统;本系统采用MODBUS通信协议设计单片机与气体探测器之间的数据通信,通过RS-485总线实现对多个气体探测器的实时监测;系统工作中若某位置的探测器检测到该处气体发生泄漏,则在单片机查询各处探测器状态时,该处返回报警,单片机确认是报警信号后,启动现场声光报警器,同时控制无线通信模块SIM900A向SIM卡中的联系人发送短信,通知相关负责人,及时检修;实际应用表明:该系统智能化程度高、可靠性好、成本低。     

便携式差分吸收光谱气体监测仪的研究

差分吸收光谱技术(DOAS)是利用气体分子在紫外/可见波段的特征吸收来精确解析其浓度的光学方法,在大气污染成分探测方面具有广泛的应用。将差分吸收光谱法与多次反射池技术相结合,研制出了便携式污染气体在线连续监测仪,阐述了系统的工作原理和设计方法,并通过不同浓度的SO2标准气体对系统进行了测试。结果表明,该仪器可满足污染源、污染泄漏、应急监测的要求。     

基于Tiny OS2.0和Android4.2的可燃气监测系统

为了有效地减少由可燃气泄漏导致的损失和加强对可燃气使用的安全监测,提出了一种基于无线传感网络的可燃气监测系统;该系统主要由可燃气体无线监测节点和移动监控终端构成,其中无线监测节点是以8位超低功耗微处理芯片ATmega1281、2.4 GHz射频芯片AT86RF230和通用可燃气体传感器MQ-2为核心器件,基于tinyos2.0平台利用nesC语言设计完成节点感知程序;移动监控终端选用ARM处理器S5PV210,并基于安卓4.2平台设计实现实时报警、移动监控、动态显示等功能;试验结果表明,该系统具有布设简单、测量精度高、功耗低等优点,误警率不超过0.5%并可持续工作180天。     

高压沿面放电烟气脱硫技术动态实验研究

本文针对高压沿面放电活化气体的烟气脱硫技术,在静态实验研究的基础上进行了实验室冷态动态的实验研究。设计了便于反应和测量的动态实验装置。实验解释了电子束法脱硫技术中导致氨气泄漏的部分原因,验证了高压沿面放电脱硫技术可以在较低的运行电压下,达到提高脱硫效率,减少氨气泄漏的作用。     

地下储存CO2 泄漏胁迫下地表植被光谱变化特征及识别研究

随着全球气候变暖,减少温室气体排放成为全世界所关注的问题,而碳捕捉与储存(carbon capture and storage,CCS)技术可以减少温室气体CO₂排放量,但储存在地下的CO₂有泄漏的风险。本工作的目的是通过野外模拟实验,研究地表植被(甜菜)在CO₂轻微泄漏胁迫下其叶片叶绿素含量、水分含量及光谱变化特征,结果表明CO₂泄漏胁迫的甜菜叶绿素与叶片含水量明显降低,叶片反射率在550 nm减小,而在680 nm增大。设计了比值指数R₅₅₀/R₆₈₀进行识别CO₂泄漏胁迫的甜菜,发现该指数能够在胁迫发生7天后识别出胁迫的甜菜,且该指数具有较强的敏感性、稳健性及识别能力。研究结果对于未来CCS项目选址、地表生态监测评估、遥感监测CO₂泄漏点等都具有重要的现实意义与应用价值。     

基于MEMS技术的移动危化品远程监测系统设计

目前危化品运输监测体系不够完善,同时事故的预防和处理对人力依赖过度,监测效果不尽如人意。为了最大程度上减轻危化品泄露事故危害,设计了一种基于无线通讯和卫星通讯系统的移动危化品远程监测系统。利用车体不同位置安放的各种MEMS传感器及时地获取运输信息(如气体泄漏情况、速度、加速度、温度、湿度及倾角等),采用ZigBee技术传输至移动端中央处理器,并通过GSM向监控端进行反馈,从而对监测到的异常情况做出迅速反应。经过实际测试,测试结果满足精度要求,有效的解决了移动危化品的在线监测和定位。     

基于GTM900-B的化学工业区气体检测终端设计与实现

化学工业区的中往往密布气体输送管道,这些管道专门布置在公共管廊中进行管理和监控,管道内易燃、易爆、有毒等气体泄漏的远程检测尤为重要。传统的检测设备具有一定的局限性,需要设计能联网的、小型化的、低成本的数据采集终端。因此设计出一种基于GTM900-B化学工业区气体检测终端,用于组建基于GPRS网络的化学工业区气体检测系统。该终端可向网络控制和管理中心发送可燃气体、氯气和氨气等气体泄漏数据,并且具有报警功能。软硬件测试和实际应用结果表明所设计终端的可行性和有效性。     

基于量纲分析和达西定律的地下化学爆炸气体泄漏规律

针对周围是均匀岩石介质的地下化学爆炸,研究爆炸后爆室内气体的泄漏规律.利用量纲分析,得到影响气体泄漏时间的主要物理量,包括气体动力学粘度、爆室内超压、围岩孔隙率及围岩厚度的平方与渗透率的比值等,并初步给出它们之间的函数关系.然后基于达西定律,推导计算气体泄漏时间的解析公式.得到的气体泄漏时间计算公式与通过量纲分析得到的定性函数关系式完全相符,二者从不同的角度对同一问题给出了相容的结果.可为地下化学爆炸气体泄漏的理论分析和规律性研究提供研究思路和工具,为地下爆炸有关的工程估算提供参考依据.     

空气有害气体监测演示系统

设计和制作了空气常见有害气体的监测演示实验系统,介绍了有害气体实时监测的原理和过程.实验结果表明:监测结果迅速、准确,并提供了友好的人机交互界面和报警系统.     

气体泄漏红外图像动态压缩及增强方法

气体泄漏红外成像探测具有高效率、远距离等显著优势。为了进一步增强观察人员对气体泄漏红外图像的细节感知,等效提高系统探测极限,提出一种基于双边滤波的气体泄漏红外图像动态压缩及增强方法,以气体泄漏红外图像特点为依据,对双边滤波和压缩合并过程进行控制,实现了气体泄漏红外图像细节的有效增强。实验表明,在实现从高位宽原始数据到低位宽输出显示数据压缩的同时,气体泄漏痕迹信息得到显著增强,且整幅图像具有较好的对比度,"光晕"现象得到有效抑制。     

基于支持向量机的泄漏气体云团热成像检测方法

基于热成像的气体泄漏检测技术以其检测效率高、直观可视等优点,已成为石油天然气泄漏检测的重要手段,但常规的气体泄漏热成像检测方法需要检测人员从视频图像中主观地判断泄漏气体痕迹,容易发生漏检、误检。研究了一种基于尺度不变特征变换(SIFT)和支持向量机(SVM)的泄漏气体云团热成像检测算法,采用帧间差分法从红外图像序列中筛选目标区域;分别提取泄漏气体和干扰物的SIFT特征;使用SVM对候选区域进行目标判别,提取泄漏气体云团目标。针对真实复杂场景中包含乙烯、甲烷等的气体泄漏图像和运动人员、漂动树木、野草等干扰图像,建立了1000个典型目标图像数据库,通过图像检测仿真,可得所提算法对距10～150 m处的泄漏气体云团的分类准确率可达92.5%。结果表明,采用该检测方法可自动排除其他运动物体的干扰,有效检测出泄漏气体云团。     

基于光路自动准直的甲烷遥测技术

针对目前甲烷遥测装置因光学准直固定,在不同检测环境使用时不能进行动态调整的问题,在光路准直设计中引入了电控可变焦透镜,实现了光路自动准直。测试结果表明,针对不同的检测距离和辅助目标,通过改变电控可变焦透镜的驱动电流可实现快速变焦,在动态调节激光光束发散效果的同时可使遥测装置的接收光功率最大化,其接收光功率相比无变焦透镜接收光功率可提高1.7倍以上,同时可提高检测系统的信噪比。针对变焦透镜在遥测应用中出现的新问题,如重力效应引起的光束偏转效应,提出了形变模型,并进行了理论计算和仿真分析。使用甲烷气袋进行泄漏模拟测试,通过Allan方差分析得到:当积分时间为18 s时,极限标准差达到1.51×10^-6。对装置进行实地测量,测试距离为52.2 m,检测到楼道空气中存在4.95×10^-6浓度(体积分数)的甲烷气体。该研究展示了使用电控可变焦透镜实现光路自动准直和优化在气体泄漏遥测装置中的可行性与应用价值。     

卷积神经网络在气体泄漏超声识别中的应用

为了克服现有气体泄漏检测方法的不足,提出一种基于卷积神经网络的气体泄漏超声信号识别方法。在设计卷积神经网络网络结构时,通过多次预训练确定网络层数、卷积核数目和尺寸、全连接层神经元数目。同时,选择Inception模块平衡网络宽度和深度,防止过拟合的同时提高网络对尺度的适应性。通过输气管道泄漏实验平台模拟工况中常见的阀门泄漏和垫片泄漏,利用短时傅里叶变换进行时频图表征,在此基础上,建立二分类模型和不同泄漏类型的三分类模型。结果表明,相比二分类模型,不同泄漏类型的三分类模型识别准确率有所降低,添加Inception模块可以有效提高三分类模型的性能。     

一种测量重核素的小型高压型加速器控制系统的研制

为满足中国原子能科学研究院最新研制的400 kV小型重核素加速器质谱（AMS）装置的自动控制的需求,设计并实现了针对该装置的自动控制系统。从硬件和软件两个方面描述了系统结构。虚拟仪器LabWindows/CVI9.0、PLC、数据库、组态软件等的相结合,既组建了友好的人机交互界面,又提高了系统的可靠性。自主设计的具有较高自动化水平的气体剥离器控制,实现了同步监测、控制气体流量和真空度。自动换靶控制的零位指示和靶号显示相配合,更精确地实现换靶功能,提高了装置自动化程度。经长时间测试,该测控系统满足了加速器质谱系统的自动控制及就地操作需求。     

一种基于形状的红外图像泄漏气体检测方法

针对工业生产中泄漏气体导致的爆炸和火灾问题, 提出一种基于形状和SVM分类的红外图像泄漏气体检测方法。采用泄漏气体和干扰物红外图像样本的形状特征训练SVM分类器, 通过对红外图像序列采用基于背景差分的运动检测得到候选目标区域, 再对候选目标区域提取其形状特征, 最后使用SVM分类器进行判别, 从而得到最终的检测结果。使用乙烯气体泄漏仿真数据进行实验, 检测率最高可达98%, 结果表明, 采用该方法可以有效检测泄漏气体, 相比其他方法, 极大地减少了干扰物造成的误检。     

ITER气体注入系统含氚管道的等效漏率评估

氚的泄漏会对公众安全和环境造成危害,有必要对含氚管道的泄漏进行分析。对ITER气体注入系统的含氚管道进行分析,对触发系统氚报警阈值(3×10⁵Bq·m^-3/环境安全值,1×10⁸Bq·m^-3/系统安全值)时,氚送气管、离子源管以及中性化管泄漏的等效空气漏率进行了计算。结果表明,氚送气管泄漏的风险最高。虽然氚送气管的气体压力低于包容管的夹层压力,但由于管道的氚浓度高,漏率大于3.2×10^-8 Pa·m³·s^-1时会触发报警。而在离子源管中虽然氚浓度低,但管道的气体压力远高于包容管的夹层压力,漏率大于6.1×10^-6 Pa·m³·s^-1时会触发氚报警。气体注入系统含氚管道泄漏的氚危害不可忽视,必须进行实时监测和防护。     

新型分布式光纤管道泄漏检测技术及定位方法研究

介绍了一种基于萨尼亚克(Sagnac)干涉仪的直线型分布式光纤管道泄漏监测系统,实时进行管道泄漏监测和定位。此系统有两条传感光纤,可有效提高管道监测距离。推导了泄漏信号引起的光信号相位变化表达式;分析了该干涉仪应用于泄漏检测的原理及其泄漏源定位方法,并在分别距两传感光纤末端的法拉第旋转镜为3.990km和4.024 km处进行了泄漏检测实验。管道泄漏实验结果表明,该系统较准确地确定了泄漏源位置且定位误差小于1.05%.