一种基于边缘计算的燃气泄漏监测装置和方法

技术领域

本申请涉及智能检测技术领域，尤其涉及一种基于边缘计算的燃气泄漏监测装置和方法。

背景技术

对于输气管道、天然气站场泄漏检测，以往工程均采用在燃气管道窨井中设置燃气泄漏监测装置，通过检测窨井内燃气气体的浓度来间接判断燃气管道是否有天然气泄漏。无法对非窨井部位的燃气泄漏进行监测，设置燃气泄漏监测装置，通过检测燃气气体的浓度来间接判断是否有天然气泄漏，由于天然气泄漏后，天然气的扩散分布情况主要呈现柳叶状分布，扩散向燃气泄漏监测装置的周边，探测器根据内部光学传感器的反馈则可以检测到空气中的燃气浓度值。因此需要一种可埋地安装的燃气泄漏监测设备，可以实时监测埋地燃气管道有无泄漏发生，如发生泄漏则在终端附近发出泄漏报警提示。

利用433MHz无线通信+管道泄漏定位算法的方法对燃气气体的泄漏点进行定位。管道泄漏定位算法是根据两两检测设备检测到的气体浓度，结合设备之间实际管道长度，通过算法分析出泄漏点分别距离两台设备的距离。

发明内容

本申请提出一种基于边缘计算的燃气泄漏监测装置和方法，解决了现有燃气泄漏监测装置只能在窨井部位进行安装，无法准确定位泄漏点位置以及难以大范围普及应用的问题。

本申请实施例提出一种基于边缘计算的燃气泄漏监测装置，包括燃气检测模块、处理模块、无线通信模块。

所述燃气检测模块，用于检测外界燃气浓度，产生对应位置的燃气浓度数据。所述无线通信模块，用于发送本机检测位置的燃气浓度数据、接收其他检测位置的燃气浓度数据。所述处理模块，用于比较多个检测位置的燃气浓度数据，当第一检测位置的燃气浓度最大时，根据燃气浓度确定管道漏点位置。

优选地，所述第一检测位置为本机检测位置。

进一步地，所述处理模块，还用于计算管道漏点与第一检测位置之间的距离Z1，和/或，计算管道漏点与第二检测位置之间的距离Z2。所述第二检测位置为第一检测位置的相邻检测位置中燃气浓度最大的检测位置。

进一步地，Z1+Z2与Z0之间的差距小于设定阈值，修正泄漏点与本机检测位置之间的距离为Z0×Z1/Z2；其中Z0为第一检测位置和第二检测位置之间的距离。

本申请实施例还提出一种基于边缘计算的燃气泄漏监测系统，包含多个如本申请任意一项实施例所述的基于边缘计算的燃气泄漏监测装置，所述基于边缘计算的燃气泄漏监测装置之间，通过所述无线通信模块连接。

本申请实施例还提出一种基于边缘计算的燃气泄漏监测方法，使用多个如本申请任意一项实施例所述的基于边缘计算的燃气泄漏监测装置，分布在多个检测位置；所述基于边缘计算的燃气泄漏监测装置之间，通过所述无线通信模块连接；所述方法包含以下步骤：

检测外界燃气浓度，产生对应位置的燃气浓度数据；

发送本机检测位置的燃气浓度数据、接收其他检测位置的燃气浓度数据；

比较多个检测位置的燃气浓度数据，当第一检测位置的燃气浓度最大时，根据燃气浓度确定管道漏点位置。

进一步地，所述基于边缘计算的燃气泄漏监测方法，还包含以下步骤：

响应于Z1+Z2与Z0之间的差距小于设定阈值，修正泄漏点与第一检测位置之间的距离为Z0×Z1/Z2。

本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请中任一实施例所述的方法的步骤。

进一步地，本申请实施例还提出一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请任一实施例所述的方法的步骤。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

提供边缘计算能力，不但具备燃气泄漏监测功能，同时分析附近设备的采集浓度信息，计算出可能泄漏的管道位置，给出维修管道建议。

通过边缘计算，系统获得泄漏定位信息的延迟更小，避免使用运营商通信的不稳定性和使用后台计算方式带来的延迟报警，可以更快的对管道泄漏点进行定位。

对埋地管道的任意位置进行泄漏监测，不局限于窨井等特殊位置。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的装置和系统的实施例组成框图；

图2为本申请基于边缘计算的燃气泄漏监测方法的实施例流程图；

图3为本发明的工作流程的另一实施例。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本发明的装置和系统的实施例组成框图。本发明的目的在于提供一种自带边缘计算功能的点式燃气泄漏监测装置和方法，该装置和方法可以进行燃气浓度检测，并实时与相邻设备通信确定泄漏点，既实现了燃气浓度的实时监测，同时做到了管道泄漏点的自动定位，从而实现对燃气管线的全方位监测。

为提供一种基于边缘计算的燃气泄漏监测装置，以下实施例采用下述技术方案：自带边缘计算功能的点式燃气泄漏监测装置包括燃气检测模块11、处理模块12、无线通信模块14、电源模块13。

所述燃气检测模块用来实现燃气浓度检测功能；优选地，为激光燃气检测模块，通过对反射激光进行光谱分析获得检测位置的燃气浓度。例如，本申请中所述的燃气为甲烷时，所述燃气检测模块为激光甲烷检测模块，通过反射激光进行光谱分析获得检测位置的甲烷浓度。

所述无线通信模块实现本机与附近其它设备的通信。进一步地，所述无线通信模块采用433MHz无线通信；

所述电源模块实现对设备的供电。

作为本申请优化的实施例，所述燃气泄漏监测装置为便携的手持设备，所述处理模块是整个手持设备的核心，可以控制其余各个模块有序工作，实现与其他设备的通信，实现对燃气浓度值的计算和管道泄漏点的定位计算。

进一步地，所述处理模块监测到燃气浓度时，会自动与相邻的燃气泄漏传感器的数据进行两两比较，最后确定数值最大的两个设备作为最终的漏点定位设备。

为进一步说明本申请装置的处理模块的功能，举例如下：

进一步，监测浓度值最大的设备定为1号设备，1号设备的检测位置为第一检测位置；另一个设备为2号设备，2号设备的检测位置为第一检测位置的相邻检测位置中燃气浓度最大的检测位置，即第二检测位置。将两个设备监测到的数值代入土壤内燃气泄漏扩散模型进行计算，最终确定管道的疑似漏点位置进行上报。

土壤内燃气泄漏扩散模型为：

其中C为检测位置的燃气浓度，ERF[]为误差函数，d为泄漏孔直径，P为管道压力，Z为泄漏点与所述检测位置之间的距离，D

在本申请的装置和方法中，进一步地，如果Z1+Z2与Z0之间的差距小于设定阈值，则修正泄漏点与本机检测位置之间的距离为Z0×Z1/Z2。

Z0为第一检测位置和第二检测位置之间的距离；

Z1为管道漏点与本机检测位置即第一检测位置之间的距离；

Z2为管道漏点与第一检测位置的相邻检测位置中燃气浓度最大的检测位置即第二检测位置之间的距离。

例如，根据以上模型会计算出泄漏点距离两个设备的位置为Z1和Z2，两个设备之间的距离为Z0，所述设定阈值为0.2Z0。当0.8Z0

需要说明，图1中，本申请实施例还提出一种基于边缘计算的燃气泄漏监测系统，包含多个如本申请任意一项实施例所述的基于边缘计算的燃气泄漏监测装置10，20，30，所述基于边缘计算的燃气泄漏监测装置之间，通过所述无线通信模块连接。需要说明的是，本申请的“多个”包含的数量不限于图1所示的3个。

图2为本申请基于边缘计算的燃气泄漏监测方法的实施例流程图。

进一步地本申请实施例还提出一种基于边缘计算的燃气泄漏监测方法，使用多个如本申请任意一项实施例所述的基于边缘计算的燃气泄漏监测装置，分布在多个检测位置；所述基于边缘计算的燃气泄漏监测装置之间，通过所述无线通信模块连接；所述方法包含以下步骤：

步骤21、检测外界燃气浓度，产生对应位置的燃气浓度数据。

步骤22、发送本机检测位置的燃气浓度数据、接收其他检测位置的燃气浓度数据。

步骤23、比较多个检测位置的燃气浓度数据，当第一检测位置的燃气浓度最大时，根据燃气浓度确定管道漏点位置。

进一步地，所述基于边缘计算的燃气泄漏监测方法，还包含以下步骤：

步骤24、响应于Z1+Z2与Z0之间的差距小于设定阈值，修正泄漏点与第一检测位置之间的距离为Z0×Z1/Z2。

需要说明的是，本申请方法的各个步骤中，包含本申请装置的实施例中，所述处理模块的全部功能，这里不再赘述。

图3为本发明的工作流程的另一实施例。为提供一种基于边缘计算的燃气泄漏监测方法，本发明实施例采用下述技术方案：

步骤31、设备被均匀埋设在埋地燃气管道的正上方，设备进入监测状态。

步骤32、任意一个燃气泄漏监测装置检测到有燃气浓度，临近的燃机泄漏检测装置开始进行两两比较。

步骤33、任意一个燃气泄漏监测装置中，最终确定两个检测值最大的终端为漏点定位设备。也就是说，任意一个燃气泄漏监测装置，能够确定第一检测位置的燃气浓度最大，且所述第一检测位置为本机所在检测位置。并且，任意一个燃气泄漏监测装置，能够确定与所述第一检测位置相邻的第二检测位置。

步骤34、将监测浓度值代入燃气泄漏模型，计算得到漏点距离设备1的距离。

步骤35、将泄漏报警信息和距离信息上传给上位机。

设备重新进入监测状态。

本发明上述实施例提供一种自带边缘计算功能的点式燃气泄漏监测装置和方法，通过MCU控制激光燃气模块进行燃气浓度采集，获取浓度数据信息后通过无线通信模块发送至附近两台相邻设备，相邻设备根据自身读取的燃气浓度数值在本地计算出管道泄漏位置，并发送至报警器。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

因此，本申请还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请中任一实施例所述的方法的步骤。

进一步地，本申请还提出一种电子设备(或计算设备)，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请任一实施例所述的方法的步骤。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，所使用的单数形式“一”、

“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发

明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元5件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操

作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当元件被“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用

的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部0组合。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。