一、文献综述
（一）国内外研究现状
随着工业化进程的快速发展，空气污染日趋严重。为了遏制空气污染加剧的态势，国家加速能源结构优化，天然气作为清洁能源，得到了广泛的应用[3]。我国现阶段主要的供气方式是集中供气，即将天然气集中气化后，采用管道输配的方式为家家户户供电供暖[4]。天然气管道逐渐密集，形成了城市输气管网。
庞大复杂的城市输气管网在日常使用中极易发生安全事故，为了加强天然气使用安全，提高天然气监管效率，降低日常维护天然气基础设施成本，天然气检测和远程监控技术不断发展和完善。
在国外，许多油气资源丰富的国家和地区很早就开始进行天然气气体检测技术的研究，并结合数字化和自动化，将远程监控系统运用于天然气行业中。经过长期的探索、研究和应用，目前已经形成了成熟的天然气监测体系。美国OILTON公司运用机载红外线技术，使用直升机进行大范围的巡视检测。通过在直升机上装载高精度红外摄像仪，采集天然气泄漏前后的温度，判断是否发生泄漏并进行定位。这一技术提高了检测速度，扩大了检测范围[5]。英国的GMI公司基于红外光谱吸收技术结合气体成像技术，检测城市燃气管道泄漏，将检测精度提高到了1ppm[6]。俄罗斯Gazprom天然气公司使用专门的通信系统，检测和控制天然气管道上的设备。通过利用微波通信系统和卫星通信系统将采集到的气体流量、体积、压力和温度信息定期传送给SCADA控制中心。除了天然气状态监测功能外，该系统还允许远程操作检测设备；用户可以登录SCADA系统获取详细的报警信息、趋势和用量数据[7]。
我国在天然气安全管理上，正在从传统单一、独立的监测管理模式向现代数字化、自动化模式迈进[8]。但天然气泄漏“极小概率、极高后果”的特点[5]，致使天然气泄漏事故一旦发生，必将对经济发展造成重创。随着计算机技术、网络技术和信息技术的高速发展，智能化的检测系统已经广泛应用于我国天然气行业中，实时掌握天然气状态成为可能。家庭天然气监测可分为数据采集、数据传输、事故处理三部分。目前我国天然气泄漏检测与事故处理存在以下几方面问题：一是数据采集采用人工巡查维护，检测速度慢，精度低，数据误差大[5-6]；二是数据传输依赖物理电缆或固定信号频率，系统维护量大，信息易丢失，检测实时性难以保证，可靠性不高[9]；三是缺乏泄漏检测-定位报警-调度人员处理警情一体化的业务系统，导致指挥调度灵活性低，事故处理的处理效率低[5]。目前国内普遍应用的有以下技术：
（1）红外线气体检测技术
红外线气体检测技术利用被测气体的红外吸收光谱特征，实现气体浓度测量。新型的红外线气体传感器综合应用了MEMS技术、非色散红外光谱技术、集成电路技术、计算机神经网络模式识别技术和单片机应用等高新技术，具有检测范围广、检测精度较高、可连续/间断检测、无介质损耗、寿命长等优点[10]。
红外线气体检测传感器在天然气检测领域大大优于其他气体传感器，大幅提高了信息采集、处理、深加工水平，提高实时预测事故的准确性，大幅度减少事故发生，有效实现天然气监测系统的电子化，使天然气检测向科学化管理迈进。
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