燃气泄漏智能感知技术可实现泄漏隐患的预先发现、精确找准与迅速回应。

　　《关于加快推进城市燃气管道等老化更新改造的指导意见》明确要求加快开展城市燃气管道老化更新改造工作，彻底消除安全隐患，并要求同步推进数字化、网络化、智能化建设，加强管道设施的运维与养护。

　　作为实现智慧城市建设与安全生产深度融合的关键技术，燃气泄漏智能感知技术可实现泄漏隐患的预先发现、精确找准与迅速回应，可为燃气管网的安全运营提供全天候、全方位的技术保障，在防范化解重大安全风险、保障城市能源安全方面具有重要现实意义。

　　核心技术及特性

　　城市燃气泄漏智能感知技术基于不同检测原理，形成多样化的技术体系。核心技术包括物联网传感器网络检测、红外光谱检测以及激光雷达遥感检测。各项技术性能的对比如图表所示。

　　物联网传感器网络检测技术是在燃气管网的管道接口、阀门、调压站等关键节点安装气体传感器，实时采集燃气浓度数据，通过无线通信技术把数据传递到云端平台。传感器分为催化燃烧式、半导体式和红外吸收式。其中，红外吸收式传感器具有选择性高、抗干扰能力强等优势，适合在复杂环境下做精准检测，可有效识别甲烷浓度的起伏变化，检测下限可降低到10ppm。

　　红外光谱检测技术基于燃气组分对特定波长红外光的吸收属性，通过红外光谱仪捕捉光谱信号的波动，实现对泄漏气体的定性定量分析。该技术分为固定型、移动型。固定型布置在管网或人员密集区，实现定点监控。移动型检测设备搭载在无人机、巡检车上，可对大面积的管网开展快速扫描，适合在郊区、工业园区等开阔区域开展巡检。

　　激光雷达遥感检测技术发射特定波长的激光束，激光与泄漏的燃气分子相互作用产生散射及吸收效应。接收端分析回波信号强度和频率变化，从而明确泄漏点位置与泄漏量。激光雷达检测的距离可达数百米，具备非必要接触、大范围覆盖、迅速反应的优势，能穿透烟雾、灰尘等障碍物，适合复杂地形与恶劣天气下的泄漏检测。

　　应用难点

　　在城市燃气管网安全运行中应用燃气泄漏智能感知技术存在三大难点。

　　一是分段集气系统管网适配难点。城市燃气管网布局密集且路径复杂，多与给排水、电力等管线交叉铺设。分段集气系统管网的铺设需避让现有管线，导致集气路径设计受限，多孔结构与集气盒布设难以均匀覆盖管网关键泄漏点。城市土壤中酸碱物质、杂散电流较多，集气管与集气盒易受腐蚀。此外，地下施工空间狭窄，密封连接工艺难度高，易因接口渗漏影响检测准确性，难以在复杂管网环境中平衡覆盖范围、检测效率与设备耐久性。

　　二是双筒结构感知设备工况适配难点。城市地下环境潮湿，压力波动大。管道外筒需抵御不同深度土壤的挤压与地下水侵蚀，其高分子复合材料需在满足抗压强度的同时保持透气性能，成型工艺难度极高。内筒核心部件需适配管网运行的动态工况。燃气管网压力波动可能导致泄漏燃气浓度骤变，激光传感器需快速响应且避免误触发。地下密集建筑与管线导致无线信号衰减严重，多通信模块切换需精准适配不同区域信号覆盖情况。城市管网运维空间有限，设备需在小型化设计的同时保障长续航与易维护性。

　　三是智能监测网络管网协同难点。城市燃气管网节点繁多，数据量大。三级监测网络需处理海量异构数据。集中器在预处理过程中易出现数据拥堵，影响传输实时性。地下无线传输易受建筑物、管线干扰，导致数据丢包或传输延迟，给泄漏精准定位带来挑战。监控平台AI算法需适配城市管网的动态运行状态。城市应急处置涉及多部门联动。远程关断阀门的指令需与管网运行调度系统协同，确保在不影响正常供气的前提下实现快速处置，兼顾安全防控与民生保障。

　　促进应用

　　通过创新设计分段集气系统、双筒结构感知设备和智能监测网络，燃气泄漏智能感知技术能够实现燃气泄漏的实时监测、精准定位与快速响应。

　　在燃气管道并行铺设分段集气管。集气管采用多孔结构设计，沿线均布集气盒。集气盒与土壤直接接触，泄漏的燃气可通过土壤孔隙进入集气盒，再汇集至分段集气管内。集气管的设置扩大了燃气收集范围，使感知设备的布设间距可从20~30米延长至100~150米，大幅降低设备部署成本。同时，集气管与感知设备通过密封管道连接，可有效隔离土壤中的水分，避免水分进入感知设备内部，减少环境干扰。

　　采用双筒结构设计智能感知设备。外筒选用高强度聚乙烯和高分子复合材料。这种材料具有防水、透气、耐腐蚀、抗压等特性，可有效抵御地下潮湿环境和土壤压力的影响。内筒集成激光传感器、抽气泵、rechargeable电池、无线通信模块等核心部件。激光传感器具有检测精度高、响应速度快、抗干扰能力强等优点，可实现甲烷浓度的精准检测。检测范围为0~100%LEL，检测精度可达±1%LEL。设备采用低功耗设计，内置大容量rechargeable电池，支持太阳能辅助供电，在无阳光照射情况下可连续工作3年以上。通信模块支持4G/5G、LoRa、NB-IoT等多种传输方式，可根据地下信号覆盖情况自动切换，确保检测数据实时传输至监控平台。双筒结构使设备具备检测灵敏、抗干扰、寿命长、易维护等特点，可通过远程控制实现设备参数调整、自检、校准等功能，大幅降低运维成本。

　　构建感知设备、集中器与监控平台三级智能监测网络。感知设备实时采集燃气浓度数据，通过无线或有线方式传输至就近的集中器。集中器对数据进行预处理、存储和加密后，通过光纤或4G/5G网络上传至远程监控平台。监控平台采用大数据分析、人工智能算法对数据进行深度处理，建立燃气浓度变化趋势模型，实现对泄漏隐患的早期识别、精准定位和分级预警。当检测到燃气浓度超过预警阈值时，平台可自动向运维人员发送报警信息，同步显示泄漏位置、浓度变化、影响范围等信息，并支持远程控制关断相关阀门，实现快速响应处置。

　　本文作者单位为嘉兴市港区天然气有限公司

　　责任编辑：陆晓如