【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院安光所張志榮研究員團(tuán)隊(duì)在甲烷泄漏檢測(cè)激光氣云三維成像與泄漏率量化反演技術(shù)方面取得重要突破，相關(guān)研究成果以《基于激光掃描技術(shù)的甲烷氣云動(dòng)態(tài)成像與反演量化方法》為題發(fā)表于環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域TOP期刊　Environmental　Science　&　Technology　(SCI一區(qū)，IF=12.4)。本文第一作者是博士生王夏春與孫鵬帥副研究員，通訊作者是張志榮研究員。
 

　　油氣管道甲烷泄漏不僅造成巨大經(jīng)濟(jì)損失與資源浪費(fèi)，而且會(huì)極大加劇全球氣候變暖進(jìn)程，更重要的是還有嚴(yán)重安全隱患、進(jìn)一步造成人員損傷的風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)甲烷管道泄漏檢測(cè)以激光云臺(tái)單點(diǎn)測(cè)量為主，僅能獲取局部濃度數(shù)據(jù)，易受風(fēng)速干擾產(chǎn)生漏報(bào)、誤報(bào)?，F(xiàn)有氣體成像技術(shù)同樣存在明顯短板：被動(dòng)陣列探測(cè)器成像氣體選擇性差，極易受背景熱輻射影響；主動(dòng)陣列高分辨率成像硬件成本高昂；傳統(tǒng)掃描成像則面臨回光效率低、視場(chǎng)受限、掃描滯后效應(yīng)干擾精度等一系列技術(shù)瓶頸，難以同步實(shí)現(xiàn)微泄漏可視化、泄漏點(diǎn)定位與泄漏率定量識(shí)別。
 

　　團(tuán)隊(duì)基于傳統(tǒng)可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)，開創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)光束“動(dòng)態(tài)掃描”的特殊處理，成功研發(fā)出高性能甲烷三維氣云成像遙測(cè)系統(tǒng)與泄漏率量化新方法。研發(fā)的甲烷成像遙測(cè)系統(tǒng)由光收發(fā)模塊、硬件電路、自研掃描云臺(tái)與上位機(jī)四部分組成，采用收發(fā)同軸光路設(shè)計(jì)，大幅提升了開放光路長(zhǎng)距離后向散射回波耦合效率，光學(xué)損耗顯著降低。通過將掃描獲取的路徑積分濃度數(shù)據(jù)與風(fēng)場(chǎng)模擬深度耦合，成功建立基于通量原理的泄漏率反演算法，為油氣管網(wǎng)甲烷泄漏智能監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)減排提供了全新技術(shù)路徑。
 

　　該新型甲烷成像遙測(cè)系統(tǒng)已在中緬、中俄油氣管道等國(guó)家重要能源作業(yè)區(qū)典型場(chǎng)景完成示范應(yīng)用。在高溫、高濕、雨霧雪、高風(fēng)速、強(qiáng)光等復(fù)雜惡劣環(huán)境下，系統(tǒng)均有效抵御外界干擾，穩(wěn)定輸出高質(zhì)量成像與泄漏率精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，未出現(xiàn)漏報(bào)、誤報(bào)情況。
 

　　該技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)激光云臺(tái)設(shè)備對(duì)比測(cè)試顯示，其性能優(yōu)勢(shì)顯著，為泄漏源穩(wěn)定分析與精準(zhǔn)定位奠定了堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，推動(dòng)泄漏感知從“定性判斷”到“定量、定形、定位”的跨越，逐步形成“安全監(jiān)測(cè)無死角、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警微感知、運(yùn)維決策數(shù)智化”的新判識(shí)閉環(huán)，為國(guó)家能源應(yīng)急安全夯穩(wěn)基石！
 

　　本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFB3207601)；國(guó)家科技重大項(xiàng)目(2025ZD1700802)；國(guó)家自然科學(xué)基金(62505327)；安徽省杰出青年科學(xué)基金(2408085J001)；中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院青年基金(YZJJ2022QN02)；合肥市自然科學(xué)基金(202339，HZR2430，HZR2506)等項(xiàng)目支持。