基于激光雷达的瓦斯抽采管网检测泄漏系统及方法与流程

本发明属于瓦斯抽采，涉及基于激光雷达的瓦斯抽采管网检测泄漏系统及方法。

背景技术：

1、煤矿瓦斯又称煤层气，瓦斯是威胁煤矿安全生产的主要因素之一。将煤层瓦斯抽出并加以利用具有诸多益处，一方面，可以促进矿井安全高效生产，另一方面，可以增加能源供给。因此，确保矿井瓦斯的高效抽采利用是不可或缺的。一般情况，均是利用抽采钻孔对煤层瓦斯进行抽采以降低待采掘区域瓦斯含量，而抽采出的瓦斯需通过瓦斯抽采管网输送至地面加以利用，瓦斯抽采管网抽采段为负压管道，输出段为正压管道。

2、瓦斯抽采管网是保障瓦斯抽采效果、实现瓦斯高效利用的重要枢纽。第一，由于井下巷道变形或掉落煤岩块磕碰，容易造成瓦斯抽采管路意外破损。第二，由于井下管路敷设较长，井下环境复杂，瓦斯抽采管路泄漏点定位存在一定困难。第三，由于瓦斯抽采管网同时存在正压和负压段，现有的实时管网检漏技术均针对正压管道。但是，瓦斯抽采管网的完整性恰恰是影响煤层瓦斯高效抽采、利用和安全的重要因素之一。

3、检索出的瓦斯管道检漏相关专利为：申请号为cn201120131338.2的专利，公开了一种煤矿用瓦斯抽放管道超声波检漏仪，包括超声波探头、信号放大电路、音频处理电路、频率显示电路、单片机控制器，超声波探头用于获取管道泄漏产生的泄漏超声波信号，泄漏超声波信号经过信号放大电路后输入到音频处理电路，音频处理电路将泄漏超声波高频信号转化为人耳可听的低频信号，频率显示电路实时显示超声波信号的频率值。采用超声波探头来获取管道泄漏产生的泄漏超声波信号，将泄漏超声波高频信号转化为低频信号或将超声波信号的频率值通过频率显示电路实时显示，该检漏仪成本低、使用方便、速度快、准确可靠、便于现场检测，适用于煤矿井下爆炸性气体环境下的瓦斯输送管道的气体泄漏检测。

4、通过查阅和分析相关资料可知，目前非矿山领域管道检漏主要为正压输送管道检漏方法，矿山领域管道检漏主要为局部人工巡检式检漏，前述检漏方法均无法实现同时针对正、负压输送管网的实时动态检漏。

技术实现思路

1、有鉴于此，针对目前瓦斯抽采管网只局限于局部人工巡检式检漏方式存在的效率低、易漏检、无法针对整个管网进行同步检漏等问题，本发明提出基于激光雷达的瓦斯抽采管网检测泄漏系统及方法，可实现同时针对正、负压输送管网的实时动态检漏，极大提高瓦斯抽采管网检漏效率。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于激光雷达的瓦斯抽采管网检测泄漏系统，该系统包括若干检漏单元；

4、所述检漏单元为：根据瓦斯抽采管网敷设路径，将瓦斯抽采管网划分为若干直管段，每个直管段为一个检漏单元；

5、所述激光信号接收装置2用于接收所属检漏单元激光信号发生装置1发出的激光；

6、所述激光能够包裹住瓦斯抽采管路4；

7、每个激光信号接收装置2均设置有信号收集分析终端3；

8、所有信号收集分析终端3均与信号集成分站5信号连接；

9、所述信号集成分站5与外部监控系统连接；

10、当瓦斯抽采管路4某个位置发生瓦斯泄漏时，产生径向气流压力波动，造成激光信号衰减，影响激光信号接收装置2接收激光的数量，信号收集分析终端3利用多普勒频移测算出气流异常处的位置；所有信号收集分析终端3的信号通过信号集成分站5实时传输至外部监控系统，实现瓦斯抽采管网的实时检漏、泄漏点定位和报警。

11、进一步，所述激光信号发生装置1为环形激光信号发生装置，用于发射包裹住瓦斯抽采管路4的环管激光信号。

12、基于激光雷达的瓦斯抽采管网检测泄漏方法，该方法包括以下步骤：

13、s1：检漏单元划分和确定；根据矿井瓦斯抽采管网敷设图划分出直管段数量和对应直管段管径和长度，确定检漏单元，不同检漏单元所需激光信号发生装置1、激光信号接收装置2内径需跟对应直管段瓦斯抽采管路4外径相匹配；

14、s2：装置安装；根据s1划分和确定的检漏单元，在瓦斯抽采管路4对应直管段起始端和末尾端分别安装激光信号发生装置1和激光信号接收装置2，所述直管段起始端和末尾端依据瓦斯流动方向确定；每个直管段激光信号接收装置2配置有信号收集分析终端3，所有信号收集分析终端3与信号集成分站5相连接，信号集成分站5与外部监控系统连接；

15、s3：系统调试；查看系统是否可以正常运转；在试运转过程中根据现场条件在系统中设置检漏灵敏度；对于瓦斯抽采管路4直管段达到一定长度的管路，根据调试结果确定是否在达到一定长度的管路中再增加划分检漏单元数量；

16、s4：实时检漏和监测；系统调试至最佳运行状态后，重启系统开始瓦斯抽采管网的实时检漏和监测工作，激光信号发生装置1、激光信号接收装置2会持续发生和接收信号进行扫描式检测，信号收集分析终端3会实时对信号进行处理分析并通过信号集成分站5同步传输至外部监控系统；

17、s5：泄漏点报警和定位；当瓦斯抽采管路4某个位置发生瓦斯泄漏时，产生径向气流压力波动，造成激光信号衰减，影响激光信号接收装置2接收激光的数量，信号收集分析终端3利用多普勒频移测算出气流异常处的位置，并同步传输至外部监控系统，系统发出报警，并显示报警直管段和泄漏点具体位置；

18、s6：泄漏点人工复核和补漏；外部监控系统接收报警后，安排工作人员携带手动检漏仪和补漏工具至指定地点进行作业；

19、关闭泄漏点两侧激光信号发生装置1和激光信号接收装置2，用手动检漏仪在管道泄漏报警点环管道一周检测复核泄漏情况；复核无误后，用瓦斯抽采管道4补漏工具进行修补；重启开启泄漏点两侧激光信号发生装置1和激光信号接收装置2；联系外部监控系统查看报警是否解除。

20、本发明的有益效果在于：

21、第一，可同时满足正、负压气体输送管道检漏的需求；

22、第二，可实现抽采管网的同步实时检漏；

23、第三，可快速自动确定抽采管网泄漏点。

24、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.基于激光雷达的瓦斯抽采管网检测泄漏系统，其特征在于：该系统包括若干检漏单元；

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的瓦斯抽采管网检测泄漏系统，其特征在于：所述激光信号发生装置(1)为环形激光信号发生装置，用于发射包裹住瓦斯抽采管路(4)的环管激光信号。

3.基于激光雷达的瓦斯抽采管网检测泄漏方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

技术总结本发明涉及基于激光雷达的瓦斯抽采管网检测泄漏系统及方法，属于瓦斯抽采技术领域。该系统包括若干检漏单元；检漏单元的一端设有激光信号发生装置，另一端设有激光信号接收装置；当瓦斯抽采管路某个位置发生瓦斯泄漏时，产生径向气流压力波动，造成激光信号衰减，影响激光信号接收装置接收激光的数量，信号收集分析终端利用多普勒频移测算出气流异常处的位置；所有信号收集分析终端的信号通过信号集成分站实时传输至外部监控系统。本发明可同时满足正、负压气体输送管道检漏的需求，实现抽采管网实时检漏，确定抽采管网泄漏点。技术研发人员：王振,马凯,申凯,丁伟伟,周俊文,巴全斌,熊伟,马钱钱,袁德权,廖引,肖正,陈俊任受保护的技术使用者：中煤科工集团重庆研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18