多路空气采样型窨井内燃气在线监测方法和系统.pdf

本发明提出一种多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统和方法。其中，该方法包括：气体采集系统采集窨井内的气体；气体处理系统对采集的窨井内的气体进行预处理；气体测试系统监测预处理后的窨井内气体的浓度信息；信号采集系统采集窨井内气体的浓度信息，并根据浓度信息生成窨井内气体的数据信息；以及控制中心接收信号采集系统发送的窨井内气体的数据信息，并根据窨井内气体的数据信息判断燃气管道是否泄漏。本发明实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测方法，可以实现对城市内燃气管道泄漏情况的实时监测。

1.  一种多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统，其特征在于，包括：
气体采集系统，所述气体采集系统用于采集窨井内的气体；
气体处理系统，所述气体处理系统与所述气体采集系统相连，用于对采集的所述 窨井内的气体进行预处理；
气体测试系统，所述气体测试系统与所述气体处理系统相连，用于监测预处理后 的窨井内气体的浓度信息；
信号采集系统，所述信号采集系统与所述气体测试系统相连，用于采集所述窨井 内气体的浓度信息，并根据所述浓度信息生成所述窨井内气体的数据信息；
控制中心，所述控制中心与所述信号采集系统相连，用于接收所述信号采集系统 发送的所述窨井内气体的数据信息，并根据所述窨井内气体的数据信息判断燃气管道 是否泄漏；以及
供电系统，所述供电系统分别与所述气体处理系统、所述气体测试系统和所述信 号采集系统相连，用于为所述气体处理系统、所述气体测试系统和所述信号采集系统 供电。

2.  如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述气体采集系统具体包括：
多个进气口，所述多个进气口的一端分别伸入至不同窨井内，所述多个进气口用 于采集所述不同窨井内的气体；以及
进气口扩容器，所述进气口扩容器的一端与所述多个进气口的另一端相连，用于 将所述多个进气口采集的所述不同窨井内的气体输送至所述气体处理系统。

3.  如权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述气体处理系统具体包括：
气体过滤器，所述气体过滤器的一端与所述进气口扩容器的另一端相连，用于对 所述窨井内的气体中的杂质进行过滤；
水气分离器，所述水气分离器的一端与所述气体过滤器的另一端相连，用于对所 述窨井内的气体中的水气进行分离；
吸气泵，所述吸气泵的一端与所述水气分离器相连；
流量控制器，所述流量控制器与所述吸气泵的另一端相连，用于控制流入至所述 气体测试系统的气体的流量；以及
干燥器，所述干燥器的一端与所述流量控制器的另一端相连，用于对所述窨井内 的气体进行干燥。

4.  如权利要求3所述的监测系统，其特征在于，所述气体测试系统具体包括：
甲烷探测器，所述甲烷探测器用于检测所述窨井内的气体中甲烷的浓度信息，并 通过信号发射装置发射所述甲烷的浓度信息；以及
乙烷探测器，所述乙烷探测器用于检测所述窨井内的气体中乙烷的浓度信息，并 通过信号发射装置发射所述乙烷的浓度信息。

5.  如权利要求4所述的监测系统，其特征在于，所述甲烷探测器和/或所述乙烷探 测器包括电化学式、催化燃烧式、红外式探测器中的一种。

6.  如权利要求5所述的监测系统，其特征在于，所述甲烷探测器和/或所述乙烷探 测器为吸入式探测器。

7.  如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述供电系统具体包括：
电源，用于提供电能；
电压转换器，所述电压转换器与所述电源相连，用于将所述电源提供的电能转换 为具有预设电压值的电能。

8.  如权利要求7所述的监测系统，其特征在于，所述电源为路灯电源。

9.  如权利要求8所述的监测系统，其特征在于，所述气体处理系统和/或所述气体 测试系统安装在路灯灯柱的内部或者外壁上。

10.  如权利要求9所述的监测系统，其特征在于，所述气体处理系统和/或所述气 体测试系统的排列方式包括一字排列方式和紧凑集中排列方式中的一种，在所述一字 排列方式中所述气体处理系统和/或所述气体测试系统安装在所述路灯灯柱内部或者外 壁上，在所述紧凑集中排列方式中所述气体处理系统和/或所述气体测试系统安装在所 述路灯灯柱的外壁上。

11.  如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述气体测试系统和所述信号 采集系统之间、以及所述信号采集系统和所述控制中心之间通过无线连接的方式进行 通信。

12.  一种多路空气采样型窨井内燃气在线监测方法，其特征在于，包括：
气体采集系统采集窨井内的气体；
气体处理系统对采集的所述窨井内的气体进行预处理；
气体测试系统监测预处理后的窨井内气体的浓度信息；
信号采集系统采集所述窨井内气体的浓度信息，并根据所述浓度信息生成所述窨 井内气体的数据信息；以及
控制中心接收所述信号采集系统发送的所述窨井内气体的数据信息，并根据所述 窨井内气体的数据信息判断燃气管道是否泄漏。

13.  如权利要求12所述的监测方法，其特征在于，所述气体测试系统和所述信号 采集系统之间、以及所述信号采集系统和所述控制中心之间通过无线连接的方式进行 通信。

14.  如权利要求12所述的监测方法，其特征在于，在气体采集系统采集窨井内的 气体之前，还包括：采集待监测区域的道路信息和地下管道网络的分布信息，并根据 所述道路信息和地下管道网络的分布信息建立GIS数据系统。

15.  如权利要求14所述的监测方法，其特征在于，所述地下管道网络包括雨水管 网络、燃气管网络、污水管网络、电缆管网络、供水管网络、供暖管网络中的多种。

16.  如权利要求14所述的监测方法，其特征在于，在根据所述道路信息和地下管 道网络的分布信息建立GIS数据系统之后，还包括：
根据窨井选择优化算法确定所述待监测区域中的多个待监测窨井。

17.  如权利要求16所述的监测方法，其特征在于，在根据窨井选择优化算法确定 所述待监测区域中的多个待监测窨井之后，还包括：
根据进气口连接方式优化算法确定所述多个待监测窨井中的进气口的连接方式。

多路空气采样型窨井内燃气在线监测方法和系统
技术领域
本发明涉及燃气安全技术领域，尤其涉及一种多路空气采样型窨井内燃气在线监测方 法和系统。
背景技术
城市内的燃气管道大部分布置在地下，燃气管道的周围是土层，当燃气从燃气管中泄 漏出来时，燃气会通过土层扩散到周围的空间里。对于微裂纹导致的燃气扩散，燃气泄漏 量是有限的，因此不会形成高压的喷射气流，泄露的燃气会透过土层缓慢扩散。如果泄露 的燃气要达到爆炸极限，必须存在一个空间使其逐渐累积，而燃气管网周围的空间主要是 相邻的管网，例如污水管网，泄露的燃气会扩散到相邻的污水管网中，由于目前管线都采 用井盖封闭，管道内均为等压状态，燃气会在管道内向两端扩散，逐渐到达井口，逐渐累 积并继续向前扩散。
考虑到监测点布置的难易程度和传感器的性能，如果将传感器布置在管线内，施工难 度大，并且传感器容易被水淹，尤其在污水和雨水管道内，传感器的维护难度也较大，因 此，目前通常将监测点布置在窨井内。但是，由于窨井内可燃气体一方面来源于井内有机 物腐烂产生的，主要是甲烷；另一方面来源于燃气泄漏产生的，包括甲烷和乙烷，因此， 需要同时监测甲烷气体和乙烷气体才能确定是否是有燃气管道发生燃气泄漏。
专利号为ZL 200420049717.7的专利中公开了一种对窨井处的天然气泄漏情况进行实 时监控并上传泄漏信息的监测系统，但是报警器需安装在窨井内，由于窨井内本身没有电 源，导致报警器的供电困难且信号传输困难，并且在暴雨时报警器很可能被水淹没，导致 报警器报废。因此，在对所有的燃气管道进行监测时，需要对道路大面积开挖铺线以解决 供电和信号传输的问题，在实际安装过程中作业的费用非常高而且很难实现。
专利号为ZL 200920252054.1的专利中公开了一种吸气式气体探测系统，但是该系统并 不针对以检测窨井为基础的燃气管网泄漏检测，不涉及信号传输功能、窨井的选择和进气 口连接方式优化，无法构成对一个较大区域内燃气管线泄漏进行在线监测的系统。
专利号为ZL 201010587425.9的专利中公开了一种基于无线传感器网络的可燃气体多 点在线监测系统，该系统中并不涉及对窨井内的气体进行采样，而基于窨井的燃气泄漏检 测系统中如何对气体进行采样是检测系统的关键所在。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统， 该系统可以实现对城市内燃气管道泄漏情况的实时监测。
本发明的第二个目的在于提出一种多路空气采样型窨井内燃气在线监测方法。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种多路空气采样型窨井内燃气在线 监测系统，包括：气体采集系统，所述气体采集系统用于采集窨井内的气体；气体处理 系统，所述气体处理系统与所述气体采集系统相连，用于对采集的所述窨井内的气体 进行预处理；气体测试系统，所述气体测试系统与所述气体处理系统相连，用于监测 预处理后的窨井内气体的浓度信息；信号采集系统，所述信号采集系统与所述气体测 试系统相连，用于采集所述窨井内气体的浓度信息，并根据所述浓度信息生成所述窨 井内气体的数据信息；控制中心，所述控制中心与所述信号采集系统相连，用于接收 所述信号采集系统发送的所述窨井内气体的数据信息，并根据所述窨井内气体的数据 信息判断燃气管道是否泄漏；以及供电系统，所述供电系统分别与所述气体处理系统、 所述气体测试系统和所述信号采集系统相连，用于为所述气体处理系统、所述气体测 试系统和所述信号采集系统供电。
本发明实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统，将气体采集系统伸入 到窨井内采集窨井内的气体，经过气体处理系统对采集到的气体进行预处理，再利用 气体测试系统对气体进行测试，并通过信号采集系统将气体的数据信息发送至控制中 心，以使监控中心根据气体的数据信息判断燃气管道是否泄漏，从而可以实现对城市 内燃气管道泄露情况的实时监测。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种多路空气采样型窨井内燃气在线 监测方法，包括：气体采集系统采集窨井内的气体；气体处理系统对采集的所述窨井内 的气体进行预处理；气体测试系统监测预处理后的窨井内气体的浓度信息；信号采集 系统采集所述窨井内气体的浓度信息，并根据所述浓度信息生成所述窨井内气体的数 据信息；以及控制中心接收所述信号采集系统发送的所述窨井内气体的数据信息，并 根据所述窨井内气体的数据信息判断燃气管道是否泄漏。
本发明实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测方法，将气体采集系统伸入 到窨井内采集窨井内的气体，经过气体处理系统对采集到的气体进行预处理，再利用 气体测试系统对气体进行测试，并通过信号采集系统将气体的数据信息发送至控制中 心，以使监控中心根据气体的数据信息判断燃气管道是否泄漏，从而可以实现对城市 内燃气管道泄露情况的实时监测。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明 显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显 和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统的结构示意图；
图2是本发明一个具体实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统的结构示意 图；
图3是本发明一个实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统的安装的示意图；
图4是本发明一个实施例的窨井选择优化算法的流程图；
图5是本发明一个实施例的进气口连接方式优化算法的流程图；
图6是本发明一个实施例的进气口并联采集的示意图；
图7是本发明一个实施例的进气口串联采集的示意图；以及
图8是本发明一个实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限 制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示 或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或 两个以上，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括 一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段 或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或 讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能， 这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
下面参考附图描述根据本发明实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统 和方法。
图1是本发明一个实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统的结构示意图， 图2是本发明一个具体实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统的结构示意图， 图3是本发明一个实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统的安装的示意图，图 4是本发明一个实施例的窨井选择优化算法的流程图，图5是本发明一个实施例的进气口 连接方式优化算法的流程图，图6是本发明一个实施例的进气口并联采集的示意图，图7 是本发明一个实施例的进气口串联采集的示意图。
如图1和图2所示，该多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统包括气体采集系 统100、气体处理系统200、气体测试系统300、信号采集系统400、控制中心500以 及供电系统600。其中，气体采集系统100包括多个进气口110和进气口扩容器120， 气体处理系统200包括气体过滤器210、水气分离器220、吸气泵230、流量控制器240 和干燥器250，气体测试系统300包括甲烷探测器310和乙烷探测器320，供电系统600 包括电源610和电压转换器620。
具体地，气体采集系统100用于采集窨井内的气体。其中，气体采集系统100包 括多个进气口110和进气口扩容器120，多个进气口110和进气口扩容器120之间通过 管线相连，且多个进气口110的进气端分别伸入到不同的窨井内，用于采集不同窨井 内的气体。其中，窨井内的气体包括甲烷、乙烷等可燃气体，还包括其它气体，将进 气口110分别置于需要监测的窨井的上部，并在进气口110的进气端设置过滤网，通 过进气口110采集不同窨井内的气体。进气口扩容器120的进气端与多个进气口110 的出气端相连，用于将多个进气口110采集到的不同窨井内的气体输送至气体处理系 统200。其中，进气口扩容器120可以由多个进气口扩容器搭配而成，每个进气口扩容 器的进气口110的数量根据需求而定，进气口扩容器120连接的进气口110的数量最 大值可以达到100个。
气体处理系统200与气体采集系统100相连，用于对采集到的窨井内的气体进行 预处理。其中，气体处理系统200与气体采集系统100之间通过管线相连，气体处理 系统200中的气体净化装置可为电动式或者机械式中的一种。
在本发明的一个实施例中，气体处理系统200具体包括气体过滤器210、水气分离 器220、吸气泵230、流量控制器240以及干燥器250。具体而言，气体过滤器210的 进气端与进气口扩容器120的出气端通过管线相连，气体过滤器210用于对气体采集 系统100采集到的窨井内气体中的杂质，例如树枝、树叶、颗粒物等，进行过滤，其 中，气体过滤器210可为机械式过滤器和电动式过滤器中的一种。水气分离器220的 进气端与气体过滤器210的出气端通过管线相连，水气分离器220用于对窨井内气体 中的水气进行分离，例如，去除窨井内气体中的液态水，从而避免气体中水分含量很 高而导致损坏探测器。吸气泵230的进气端与水气分离器220的出气端通过管线相连， 吸气泵230是电动式吸气泵，用于将窨井内的气体按照预设的流速输送至气体测试系 统300。流量控制器240的进气端与吸气泵230的出气端通过管线相连，由于气体测试 系统300仅仅需要吸气泵230输送的窨井内气体中的一小部分来进行气体测试，因此， 可以通过流量控制器240来进一步精确的控制流入至气体测试系统300的气体流量， 其中，流量控制器240可采用机械式流量控制器，例如，阀门等。干燥器250的进气 端与流量控制器240的出气端通过管线相连，干燥器250内可填充干燥硅胶，使得从 流量控制器240流出的气体经过干燥硅胶后变干燥，从而大大降低了流入气体测试系 统300中气体的水分。
气体测试系统300与气体处理系统200相连，用于监测预处理后的窨井内气体的 浓度信息。其中，气体测试系统300与气体处理系统200之间可以通过管线相连。
在本发明的一个实施例中，气体测试系统300包括甲烷探测器310和乙烷探测器 320。具体而言，甲烷探测器310用于检测窨井内的气体中甲烷的浓度信息，并通过信 号发射装置发射甲烷的浓度信息，其中，甲烷探测器310可以包括但不限于电化学式、 催化燃烧式、红外式中的一种，且甲烷探测器310为吸入式探测器。甲烷探测器310 可以检测到流入气体测试系统300的窨井内气体的甲烷浓度值，甲烷探测器310还具 有信号发射装置，通过信号发射装置将检测到的甲烷浓度值发送给信号采集系统400， 其中，甲烷探测器310与信号采集系统400之间的数据传输方式可包括有线传输或者 无线传输中的一种。
乙烷探测器320用于检测窨井内气体中乙烷的浓度信息，并通过信号发射装置发 射乙烷的浓度信息。其中，乙烷探测器320可以包括但不限于电化学式、催化燃烧式、 红外式中的一种，且乙烷探测器320为吸入式探测器。乙烷探测器320可以检测到流 入气体测试系统300的窨井内气体的乙烷浓度值，乙烷探测器320还具有信号发射装 置，通过信号发射装置将检测到的乙烷浓度值发送给信号采集系统400，其中，乙烷探 测器320与信号采集系统400之间的数据传输方式可包括有线传输或者无线传输中的 一种。
信号采集系统400与气体测试系统300相连，用于采集窨井内气体的浓度信息， 并根据浓度信息生成窨井内气体的数据信息。具体而言，信号采集系统400与气体测 试系统300之间可以采用有线连接或者是无线连接中的一种，信号采集系统400采集 到甲烷探测器310检测到的甲烷浓度值和乙烷探测器320检测到的乙烷浓度值之后， 根据甲烷浓度值和乙烷浓度值生成窨井内气体的数据信息，其中，信号采集系统400 还具有信号发射装置，通过信号发射装置将生成的窨井内气体的数据信息发送至控制 中心500。
控制中心500与信号采集系统400相连，用于接收信号采集系统400发送的窨井 内气体的数据信息，并根据窨井内气体的数据信息判断燃气管道是否泄漏。具体而言， 控制中心500与信号采集系统400之间可以采用有线连接或者是无线连接中的一种， 控制中心500接收信号采集系统400中发送的窨井中的甲烷浓度和乙烷浓度，根据甲 烷浓度和乙烷浓度共同确定窨井内的气体的来源是否为燃气管道泄漏。
供电系统600分别与气体处理系统200、气体测试系统300和信号采集系统400相 连，用于为气体处理系统200、气体测试系统300和信号采集系统400供电。其中，供 电系统600通过导线分别与气体处理系统200、气体测试系统300和信号采集系统400 相连。在本发明一个实施例中，供电系统600包括电源610和电压转换器620。具体而 言，电源610用于提供电能。电压转换器620的一端与电源610相连，另一端通过导 线分别与气体处理系统200、气体测试系统300和信号采集系统400相连，用于将电源 610提供的电能转换为具有预设电压值的电能。也就是说，电压转换器620将电源610 提供的电能转换为适用于气体处理系统200、气体测试系统300和信号采集系统400 的电能。例如，如果电源610提供的是交流电，电压转换器620可以将交流电转换为 24V的直流电；或者，如果电源提供610的是24V的直流电，则不需要电压转换器620 对其进行转换，可以直接为系统供电。其中，电压转换器620可以分别与吸气泵230、 甲烷探测器310、乙烷探测器320和信号采集系统400相连，为其进行供电。
在本发明的一个实施例中，电源610为路灯电源。具体而言，本发明实施例中采 用路灯电源为基础的供电系统600为气体处理系统200、气体测试系统300和信号采集 系统400进行供电，由于城市燃气管线安装在城市道路的下方，道路两侧的窨井为监 测的对象，利用道路上方照明路灯的电源为系统进行供电，从而使得供电方式操作简 单，并且容易实现。
在本发明的一个实施例中，气体处理系统200和/或气体测试系统300安装在路灯 灯柱的内部或者外壁上。其中，气体处理系统200和/或气体测试系统300的排列方式 包括一字排列方式和紧凑集中排列方式中的一种，在一字排列方式中气体处理系统200 和/或气体测试系统300安装在路灯灯柱内部或者外壁上，在紧凑集中排列方式中气体 处理系统200和/或气体测试系统300安装在路灯灯柱的外壁上。也就是说，在本发明 的实施例中，可以将气体处理系统200安装在路灯灯柱的内部或者外壁上，或者可以 将气体测试系统300安装在路灯灯柱的内部或者外壁上，或者还可以将气体处理系统 200和气体测试系统300均安装在路灯灯柱的内部或者外壁上。由此，将气体处理系统 200和/或气体测试系统300安装在地面上的路灯灯柱上，而不是安装在窨井内，从而 可以避免气体测试系统300中的甲烷传感器310和乙烷传感器320在暴雨环境下由于 窨井内水位上涨而被水淹没造成损坏，并且利于气体测试系统300和信号采集系统400 之间的信号传输。此外，如果气体测试系统300和信号采集系统400之间采用光纤传 输，则铺设光纤的工程量比在雨水管网、电缆管沟、污水管网等地下管道内铺设要小 的多，如果气体测试系统300和信号采集系统400之间采用无线传输，借用无线网络 运营商的基站，通过设备的无线传输模块可以直接构建传输网络，实施方便，且施工 难度小。
例如，如图3所示，吸气泵安装在路灯灯柱的底部，气体测试系统安装在路灯灯 柱的顶部，吸气泵和气体测试系统呈一字型排列，且之间通过外面套着PVC管的光纤 进行通信。吸气泵下面通过套着PVC管的管线伸入至窨井内，供电线路利用路灯电源 的供电线路对吸气泵和气体测试系统进行通电。
在本发明一个实施例中，采集待监测区域的道路信息和地下管道网络的分布信息， 并根据道路信息和地下管道网络的分布信息建立GIS数据系统。具体而言，在气体采 集系统100用于采集窨井内的气体之前，需要选择哪些窨井需要监测。首先，需要收 集某个待监测区域的道路信息、以及雨水管网络、燃气管网络、污水管网络、电缆管 网络、供水管网络、供暖管网络等布置在地下的管网络的分部信息，建立GIS (Geographic Information System，地理信息系统)数据系统。
在本发明的一个实施例中，根据窨井选择优化算法确定待监测区域中的多个待监 测窨井。例如，如图4所示，首先，选取一段燃气管道，沿着燃气管道轴线的方向将 燃气管道平均分成n份，且沿着轴线方向依次将分为n份的燃气管道标号为1,2……n。 然后，选取这段燃气管道周围20m以内的窨井，选取第m份燃气管道，m的初始值为 1，过第m份轴线中心点做垂面，选择垂直于轴线正方向侧且离管燃气管道距离最近的 3个窨井，依据离垂面的距离由近及远将选取的3个窨井分别标号为t₁，t₂，t₃，并计 算窨井t₁，t₂，t₃与该段燃气管线的距离，分别将距离标为R₁,R₂,R₃。若R₁＝R₂，则比 较R₂与R₃，如果R₂＜R₃，t₁和t₃号窨井都需要进行测试，如果R₂＞R₃，则t₁和t₂号 窨井都需要进行测试，若R₁不等于R₂，则比较R₁与R₂，如果R₁＜R₂，则t₁号窨井设 置为待监测点，如果R₁＞R₂，则t₂号窨井设置为待监测点。然后令m＝m+1，循环进行 下一次比较，由此依次计算出每一段燃气管道需要设置的待监测点，直到m＝n停止计 算。
在本发明一个实施例中，根据进气口连接方式优化算法确定多个待监测窨井中的 进气口的连接方式。例如，如图5-图7所示，选取一段周围有需要监测的窨井的道路， 将窨井沿道路方向编号为1,2,3……n，选择第m和m+1个窨井，m的初始值为1，且 m＜n，计算第m个窨井与路灯所在花坛垂直距离为d_m，第m+1个窨井与路灯所在花 坛垂直距离为d_m+1，第m个窨井与第m+1个窨井距离为d_(m，m+1)，若d_m＞d_(m，m+1)， 且d_m＞d_m+1，则第m+1号窨井与m号窨井的进气口采用串联的方式，从第m+1号井 连接至m号井。若d_m＞d_(m，m+1)，且d_m≤d_m+1，则第m号窨井与m+1号窨井的进气口 采用串联的方式，从第m号井连接至m+1号井。若d_m≤d_(m，m+1)，第m号与m+1号窨 井的进气口采用并联的方式。然后令m＝m+1，循环进行下一次比较，由此依次计算出 每一段燃气管道需要设置的待监测点，直到m＝n停止计算。
下面举例详细说明一下本发明实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系 统。
实施例1
针对监测燃气泄漏的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统包括气体进气口5 个、进气口扩容器一套、气体过滤器、机械式水气分离器、吸气泵、流量控制器、干 燥器、甲烷探测器、乙烷探测器、路灯电源接口、电压转换器、信号采集器、控制中 心，其中，气体进气口伸入窨井内，进气口的一端与吸气漏斗相连，漏斗直径小于10cm， 漏斗进气口装配塑料防护网，网孔直径小于2mm，气体进气口与进气口扩容器之间采 用直径为15mm燃气用PE管相连。进气口扩容器一端采用直径为15mm燃气用PE管 与机械式气体过滤器相连，另一端与一个5接头的接头分配器相连，以得到5个进气 口接头与进气口相连。机械式气体过滤器的直径小于10cm，机械式水气分离器的直径 小于10cm。吸气泵采用新为诚公司生产的FAA6003型吸气泵，峰值流速为3L/min， 机械式流量控制器采用山西科科辉煌阀门有限公司生产的三通球阀，三通阀的一端与 吸气泵的出气口相连，另一端用直径为15mm的塑料管接干燥器，气体流速控制在 400ml/min，三通阀的另外一端与一根塑料管相连，将多余的气体排出。干燥器采用硅 胶干燥器，另一端采用直径为8mm塑料管与甲烷探测器相连。甲烷探测器采用科尔诺 公司生产的MOT500-EX型催化燃烧式甲烷探测器，配备无线传输模块，出气口采用 直径为8mm塑料管与乙烷探测器相连。乙烷探测器采用科尔诺公司生产的MOT500-EX 型催化燃烧式乙烷探测器，配备无线传输模块，出气口采用直径为8mm塑料管将气体 排出。信号采集器采用科尔诺公司生产的DN3000，配备无线接收和无线传输模块，无 线传输模块借助3G移动网络将信号传输至控制中心，路灯电源接口与路灯供电电缆相 连，通过电压转换器将电压转至24V直流电，电压转换器通过导线给吸气泵、甲烷探 测器、乙烷探测器、信号采集器供电。气体过滤器、机械式水气分离器、吸气泵、流 量控制器、干燥器、甲烷探测器、乙烷探测器、路灯电源接口、电压转换器依次排列， 固定在底架上，然后通过底架将这些设备固定在路灯灯柱内。
监测装置安装位置为路灯灯柱的内部，一端通过导线与灯柱内的供电电缆相连， 另一端与监测装置的供电系统相连。从采样扩容器伸出采样管，将采样管埋于地下40cm 位置，一端伸入窨井内，再接上进气口，采样管深埋于地下的施工原则是路面开挖距 离最短，路灯灯柱在花坛上，增加花坛上开挖距离使在路面上开挖的距离最短。
实施例2
针对监测燃气泄漏的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统，包括气体进气口 10个、进气口扩容器一套、气体过滤器、机械式水气分离器、吸气泵、流量控制器、 干燥器、甲烷探测器、乙烷探测器、路灯电源接口、电压转换器、信号采集器、控制 中心，其中气体进气口的一端在窨井内与吸气漏斗相连，漏斗直径小于10cm，漏斗进 气口装配塑料防护网，网孔直径小于2mm，气体进气口于进气口扩容器之间采用直径 为15mm燃气用PE管相连。进气口扩容器一端采用直径为15mm燃气用PE管与机械 式气体过滤器相连，另一端与一个2接头的接头分配器相连，2接头的接头分配器2 个接口分别再与一个5接头的接头分配器相连，以得到10个进气口接头与进气口相连。 机械式气体过滤器的直径小于10cm，机械式水气分离器的直径小于10cm。吸气泵采 用新为诚公司生产的VAK5008型吸气泵，平均流速为5L/min，机械式流量控制器采用 山西科科辉煌阀门有限公司生产的三通球阀，三通阀的一端与吸气泵的出气口相连， 另一端用直径为15mm塑料管接干燥器，气体流速控制在400ml/min，三通阀的另一端 与一根塑料管相连，将多余的气体排出。干燥器采用硅胶干燥器，另一端采用直径为 8mm塑料管与甲烷探测器相连。甲烷探测器采用科尔诺公司生产的MOT500-EX型催 化燃烧式甲烷探测器，配备无线传输模块，出气口采用直径为8mm塑料管与乙烷探测 器相连。乙烷探测器采用科尔诺公司生产的MOT500-EX型催化燃烧式乙烷探测器， 配备无线传输模块，出气口接直径为8mm塑料管将气体排出。信号采集器采用科尔诺 公司生产DN9000，配备无线接收和无线传输模块，无线传输模块构建433MHz无线网 络将信号传输至控制中心，路灯电源接口与路灯供电电缆相连，通过电压转换器将电 压转成24V直流电，电压转换器通过导线给吸气泵、甲烷探测器、乙烷探测器、信号 采集器供电。气体过滤器、机械式水气分离器、吸气泵、流量控制器、干燥器、甲烷 探测器、乙烷探测器、路灯电源接口、电压转换器依次排列，固定在底架上，然后通 过底架将这些设备固定在路灯灯柱内。
监测装置安装位置为路灯灯柱外部灯柱的上部，一端通过导线与灯柱内的供电电 缆相连，另一端与监测装置的供电系统相连。从采样扩容器伸出采样管，将采样管埋 于地下50cm位置，一端伸入窨井内，再接上进气口，采样管深埋于地下的施工原则是 路面开挖距离最短，路灯灯柱在花坛上，增加花坛上开挖距离使在路面上开挖的距离 最短。
实施例3
针对监测燃气泄漏的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统，包括气体进气口 20个、进气口扩容器一套、气体过滤器、电动式水气分离器、吸气泵、流量控制器、 干燥器、甲烷探测器、乙烷探测器、路灯电源接口、电压转换器、信号采集器、控制 中心，其中气体进气口伸入窨井内，进气口的一端与吸气漏斗相连，漏斗直径小于10cm， 漏斗进气口装配塑料防护网，网孔直径1mm，气体进气口与进气口扩容器之间采用 15mm燃气用PE管相连，进气口扩容器一端采用直径为15mm燃气用PE管与机械式 气体过滤器相连，另一端与一个4接头的接头分配器相连，4接头的接头分配器再与4 个5接头的接头分配器相连，以得到20个进气口接头与进气口相连。机械式气体过滤 器的直径小于10cm，机械式水气分离器的直径小于10cm。吸气泵采用新为诚公司生 产的FCY5015型吸气泵，平均流速为9L/min，机械式流量控制器采用山西科科辉煌阀 门有限公司生产的三通球阀，三通阀的一端与吸气泵出气口相连，另一端用直径为 15mm塑料管接干燥器，气体流速控制在400ml/min，三通阀的另一端与一根塑料管相 连，将多余的气体排出。干燥器采用硅胶干燥器，另一端采用直径为8mm塑料管与甲 烷探测器相连。甲烷探测器采用梅思安公司生产的Primax RI红外式甲烷探测器，配 备有线传输模块，出气口采用直径为8mm塑料管与乙烷探测器相连。乙烷探测器采用 梅思安公司生产的Primax RI红外式乙烷探测器，配备有线传输模块，出气口接直径 为8mm塑料管将气体排出。信号采集器采用科尔诺公司生产DN3000，配备有线接收 和有线传输模块，有线传输模块将信号传输至控制中心，有线连接均采用光纤连接； 气体过滤器、机械式水气分离器、吸气泵、流量控制器、干燥器、甲烷探测器、乙烷 探测器、路灯电源接口、电压转换器紧凑排列，固定在底架上，然后通过底架将这些 设备固定在路灯灯柱内。
监测装置安装位置为路灯灯柱外部灯柱的上部，一端通过导线与灯柱内的供电电 缆相连，另一端与监测装置的供电系统相连。从采样扩容器伸出采样管，将采样管埋 于地下40cm位置，一端伸入窨井内，再接上进气口，采样管深埋于地下的施工原则是 路面开挖距离最短，路灯灯柱在花坛上，增加花坛上开挖距离使在路面上开挖的距离 最短。
本发明实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统，将气体采集系统伸入 到窨井内采集窨井内的气体，经过气体处理系统对采集到的气体进行预处理，再利用 气体测试系统对气体进行测试，并通过信号采集系统将气体的数据信息发送至控制中 心，以使监控中心根据气体的数据信息判断燃气管道是否泄漏，从而可以实现对城市 内燃气管道泄露情况的实时监测。
此外，本发明实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统具有以下优点：
1、利用道路上方照明的路灯电源为监测系统进行供电，供电方式操作简单，易于 实现；
2、由于监测系统安装在地面上，若采用有线传输，铺设光纤比在排水管网络、电 缆管网络、污水管网络等地下管网络内铺设光纤的工程量小，若采用无线传输，借用 无线网络运营商的基站，设备通过无线传输模块可直接构建传输网络，实施方便，施 工难度小；
3、将气体测试系统安装在路灯灯柱上，避免传感器设备在暴雨环境下被水淹没而 导致损坏，且通过气体处理系统对吸入的气体除水，使得进入到气体测试系统的气体 达到干燥的要求；
4、将进气口伸入至窨井内采集气体，通过进气口扩容器使得监测系统同时可以对 多个窨井内的气体进行监测，大幅度降低了监测成本。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种多路空气采样型窨井内燃气在线监测方 法。
图8是本发明一个实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测方法的流程图， 如图8所示，该多路空气采样型窨井内燃气在线监测方法包括：
S801：气体采集系统采集窨井内的气体。
S802：气体处理系统对采集的窨井内的气体进行预处理。
S803：气体测试系统监测预处理后的窨井内气体的浓度信息。
S804：信号采集系统采集窨井内气体的浓度信息，并根据浓度信息生成窨井内气 体的数据信息。
S805：控制中心接收信号采集系统发送的窨井内气体的数据信息，并根据窨井内 气体的数据信息判断燃气管道是否泄漏。
在本发明的一个实施例中，气体测试系统和信号采集系统之间、以及信号采集系 统和控制中心之间通过无线连接的方式进行通信。
在本发明的一个实施例中，在气体采集系统采集窨井内的气体之前，还包括：收 集待监测区域的道路信息和地下管道网络的分布信息，并根据道路信息和地下管道网 络的分布信息建立GIS数据系统。其中，地下管道网络包括雨水管网络、燃气管网络、 污水管网络、电缆管网络、供水管网络、供暖管网络中的多种
在本发明的一个实施例中，在根据道路信息和地下管道网络的分布信息建立GIS 数据系统之后，还包括：根据窨井选择优化算法确定待监测区域中的多个待监测窨井。
在本发明的一个实施例中，在根据窨井选择优化算法确定待待监区域中的多个待 监测窨井之后，还包括：根据进气口连接方式优化算法确定多个待监测窨井中的进气 口的连接方式。
本发明实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测方法，将气体采集系统伸入 到窨井内采集窨井内的气体，经过气体处理系统对采集到的气体进行预处理，再利用 气体测试系统对气体进行测试，并通过信号采集系统将气体的数据信息发送至控制中 心，以使监控中心根据气体的数据信息判断燃气管道是否泄漏，从而可以实现对城市 内燃气管道泄露情况的实时监测。
需要说明的是，本发明实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测方法的具体 实现方式与本发明实施例的多路空气采样型窨井内燃气在线监测系统部分的具体实现 方式类似，具体请参见系统部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上 述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行 的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本 领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑 功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可 编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、等术语 应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机 械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域 的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示 例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或 者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意 性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或 者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾 的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实 施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例 性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对 上述实施例进行变化、修改、替换和变型。