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天然气作为城市能源供应和工业生产的重要能源介质，广泛应用于城市燃气输配、天然气调压站、输气管道阀室、工业燃气设施、天然气储运站场及大型能源基础设施。随着燃气输配系统规模持续扩大，管道连接节点、阀门、法兰、调压设备和其他可能发生泄漏的部位数量不断增加，对燃气泄漏风险的连续监测、快速识别和空间定位提出了更高要求。
天然气主要可燃组分为甲烷（CH₄）。甲烷泄漏后能够在环境气流作用下形成不断扩散和变化的气体羽流。对于地面天然气设施，泄漏气体可能沿风向向周围空间迁移，并受到建筑物、设备结构、地形和局部气流等因素影响，形成复杂的气体浓度分布。
传统固定式可燃气体探测器通常安装在特定位置，能够对探测器所在区域的甲烷浓度进行连续监测，但其空间覆盖范围受到安装位置及气体扩散路径的影响。在面积较大、设备分布分散或泄漏点不确定的场景中，单纯依靠少量固定点位难以全面反映开放区域内的泄漏状态。
人工巡检、便携式甲烷检测仪和手持激光遥测设备能够辅助开展燃气泄漏检测，但监测结果通常受到巡检频次、人员到场时间和操作过程影响，难以持续记录固定区域内的甲烷异常分布。
固定式远距离甲烷泄漏成像监测技术利用激光吸收光谱、光学回波探测、自动扫描和空间映射技术，在安全、可视的固定位置部署远距离监测设备，对目标区域进行周期性或连续循环扫描，获取不同检测光路上的甲烷路径积分浓度，并形成具有空间位置信息的异常分布图。
系统将甲烷浓度积分值、回波强度、扫描角度、有效测距信息及监测时间进行关联，为燃气泄漏早期发现、异常区域识别、现场复核和远程风险管理提供技术支持。
本方案所述甲烷泄漏成像监测，主要指基于主动激光遥测和二维扫描形成的甲烷路径积分浓度空间分布图，也称扫描式甲烷遥测成像。
该技术与普通视频监控不同。普通可见光摄像机通常无法直接识别透明甲烷气体，而激光遥测通过分析甲烷对特定波长光能的吸收特征获得气体信息，再根据扫描角度形成具有空间位置对应关系的甲烷异常图像。
该技术也不完全等同于采用特殊红外热成像探测器的被动式光学气体成像技术。扫描式激光系统的原始测量对象是激光路径上的甲烷吸收信息，最终图像一般是对多条检测光路进行空间映射和可视化处理的结果。
若需实现泄漏气团的深度定位、三维浓度重建或泄漏流量定量反演，还需要结合测距、多视角扫描、风场数据或其他独立测量手段，并通过相应算法和现场验证实现。
传统固定式甲烷探测器只能监测其有效检测区域内的气体浓度。在开放空间中，泄漏气团可能随风向发生偏移，未必经过固定传感器位置，造成监测覆盖不足。
大型燃气站场和输配设施存在监测面积广、设备数量多、重点连接部位分散等特点，人工携带检测仪逐点检查需要投入较多时间和人员。
部分传统检测设备主要输出气体浓度数值，缺少扫描方向、空间位置和气体分布等信息，管理人员难以根据单一数值判断需要优先排查的设备或区域。
甲烷气团受风速、风向、泄漏压力和周围结构影响持续变化。周期性人工检测通常难以完整记录甲烷异常从出现、扩散到消散的过程。
远距离激光遥测依赖稳定的光学发射、目标反射和回波接收条件。雨雾、降雪、遮挡、低反射率目标、强烈背景光、扫描机构振动及设备窗口污染，均可能影响检测信号质量。
传统数据平台可能仅存储气体浓度、报警时间和设备编号，缺少扫描方位、目标距离和图像坐标等数据，限制了甲烷异常分布分析和现场复核效率。
建设固定式远距离甲烷泄漏成像监测系统，有利于将传统点式检测和人工巡检拓展为面向重点区域的自动扫描监测，实现甲烷异常信号的远程获取、空间显示、趋势分析及报警事件管理。
系统通过远距离非接触式检测减少部分常规测量过程中人员靠近潜在危险设备的需要，同时通过统一监测平台保存甲烷路径积分浓度、扫描位置、回波质量和报警图像，为风险核查提供更加完整的历史记录。
需要说明的是，激光检测光束无法穿透不透明设备、建筑物、土壤和常规金属管道形成有效检测。固定式远距离成像监测主要适用于具有有效光学通视条件的露天或半露天区域，不能直接替代埋地管道内部、封闭地下井室及被遮挡空间的专用泄漏检测方法。
建立以远距离激光甲烷遥测为核心，以自动扫描、空间定位、图像映射、数据传输及智能预警为支撑的固定式甲烷泄漏监测体系，实现目标区域的自动扫描、甲烷异常识别、空间位置关联、回波质量诊断和远程监测管理。
系统应在满足设备实际测量距离、环境适应性和光学通视条件的前提下，对重点燃气设施开展定时、循环或指定区域扫描，并为管理人员提供监测图像、异常区域和历史报警信息。
采用激光吸收光谱技术获取检测光路上的甲烷路径积分浓度，单位为ppm·m，用于反映检测光路中甲烷分子对激光产生的累积吸收效应。
系统应能够连续记录不同扫描方向对应的路径积分浓度变化，并结合设备灵敏度、回波质量和背景值识别异常甲烷吸收信号。
路径积分浓度不能直接等同于某一空间位置的甲烷体积分数，也不能未经反演和验证直接转换为泄漏流量。
系统同步采集激光回波强度或等效信号质量参数，判断检测光路是否具备足够的有效回波条件。
通过回波强度及信噪比监测，可以识别目标反射不足、光学遮挡、雨雾衰减、光路偏移和窗口污染等情况，为测量数据质量评估提供依据。
通过扫描机构获取水平扫描角度和垂直扫描角度，并结合监测设备安装位置、姿态标定、目标距离及空间参考模型，建立甲烷异常数据与监测方向之间的对应关系。
对于具备有效测距和空间标定条件的系统，可进一步将监测方向映射到设备、区域或目标表面位置，实现异常区域可视化。
对于单视角、单条检测光路，系统原则上只能确定异常吸收出现在相应光路上，不能仅凭光路终点坐标精确确定气体沿光路方向的实际位置。
通过对指定监测区域进行二维扫描，获取不同方位的甲烷路径积分浓度数据，并将测量结果映射到扫描网格或现场图像中，形成甲烷异常分布图、伪彩色热力图及历史变化图像。
系统应明确显示有效监测区域、未测量区域和回波失效区域，避免将插值生成的图像误认为所有像素均经过实际气体测量。
系统支持甲烷浓度积分异常报警、回波质量异常提示、扫描机构故障、通信异常及设备运行状态监测。
平台能够将异常事件与时间、扫描方位、目标区域、图像记录和处置过程关联，为运维人员开展现场核查和应急响应提供辅助依据。
固定式远距离甲烷泄漏成像监测主要面向天然气场站、输气管道阀组区、调压设施、燃气管线地上连接节点、工业天然气使用区域及其他具有开放光路条件的重点区域。
不同场景在监测距离、空间遮挡、环境风场、目标表面反射特性、设备安装高度及危险区域等级等方面存在差异，应根据现场实际条件进行光学覆盖分析和设备选型。
| 监测类别 | 监测参数 | 主要作用 | 配置要求 |
|---|---|---|---|
| 甲烷检测 | 路径积分浓度ppm·m | 识别光路甲烷异常吸收 | 核心必选 |
| 光学质量 | 回波强度 | 判断目标反射及信号质量 | 核心必选 |
| 扫描定位 | 水平角度 | 确定扫描方位 | 核心必选 |
| 扫描定位 | 俯仰角度 | 确定扫描高度方向 | 核心必选 |
| 空间定位 | 目标距离 | 辅助建立空间坐标关系 | 具备测距能力时配置 |
| 空间定位 | 异常区域位置 | 辅助现场风险核查 | 核心应用输出 |
| 图像监测 | 甲烷分布图 | 展示异常光路空间分布 | 核心应用输出 |
| 光学质量 | 信噪比及有效性标志 | 识别无效或低可信测量 | 建议配置 |
| 运行状态 | 云台位置与故障状态 | 判断扫描机构是否正常 | 建议配置 |
| 环境条件 | 风速、风向 | 辅助解释甲烷气团迁移 | 按场景选配 |
| 视频辅助 | 可见光图像 | 辅助场景定位与图像叠加 | 按需要选配 |
| 设备诊断 | 供电、通信及光学窗口状态 | 保障系统长期稳定运行 | 建议配置 |
设备应具备满足监测场景要求的远距离甲烷遥测能力，并根据实际监测距离、目标反射率、环境天气和光学通视条件评价有效检测性能。
远距离检测能力不能仅用设备标称最远距离描述。对于不同反射材料、不同甲烷路径积分浓度及不同大气条件，系统有效检测距离和检测限可能发生明显变化。
工程选型应重点核查指定距离下的有效回波能力、检测限、测量不确定度和报警识别性能。
系统应支持预设扫描区域、扫描路径、水平与垂直扫描范围、扫描步长和扫描周期。
通过自动扫描机构将单条检测光路拓展为多个方向的空间采样，从而形成目标区域的甲烷路径积分浓度分布图。
扫描范围越大、采样角度越密集，通常需要越长的扫描时间。系统应根据异常发现时效与空间分辨要求合理分配扫描资源。
系统应能够识别有效回波、弱回波、无回波及其他光学质量异常。
对于回波不足或测量无效的数据，应标记为无效或低可信状态，不能简单以零浓度代替。
针对固定场景，可通过建立背景回波分布图识别长期低反射区域和遮挡区域，并在平台中明确显示覆盖盲区。
系统定位能力应根据实际采用的定位方式进行定义。
扫描角度能够确定检测方向；测距信息通常用于确定光束对应的反射目标距离；可见光画面用于建立二维视觉对应关系。
如需明确气团沿光路的深度位置，还需要增加独立约束或采用多视角、层析重建等技术，不能将反射物距离误认为甲烷气团所在距离。
设备安装位置应根据危险区域划分及现场电气安全要求确定。
如需在爆炸危险区域安装，应选用防爆性能与安装区域相适应的整机及配套电气设备。
激光发射设备还应满足激光产品安全分类和相关防护要求，充分评估人员、车辆和周边作业区域可能受到的激光照射风险。
固定式远距离甲烷泄漏成像监测系统采用固定安装、激光遥测、自动扫描、位置映射和智能分析相结合的总体技术路线。
在目标区域周边选择具有良好通视条件的安装位置，部署固定式激光甲烷遥测成像设备，通过自动云台或其他光学扫描机构控制检测光束覆盖预定监测区域。
设备在每个有效扫描方向采集甲烷路径积分浓度、回波强度、扫描角度及必要的测距信息，并将数据上传至平台进行空间重建与可视化处理。
平台根据有效测量数据生成甲烷异常分布图，结合历史背景数据、回波质量和扫描区域信息进行异常分析，实现远距离甲烷风险监测和事件管理。
激光遥测单元采用针对甲烷吸收特征设计的窄线宽激光发射与接收系统。
激光束穿过目标空间后，经背景物体反射或散射形成返回信号。设备对返回光信号进行光谱解调，获取沿有效检测光路的甲烷路径积分浓度。
根据实际设备结构，可采用同轴或非同轴光学收发设计。远距离成像方案应重点关注回波接收效率、光学稳定性和环境干扰抑制能力。
自动扫描单元用于控制激光测量方向，可采用水平与垂直双轴扫描结构，按照预设扫描任务完成目标区域覆盖。
扫描过程中应同步记录每组有效测量数据对应的扫描角度、时间信息及设备姿态状态，确保甲烷浓度积分数据与空间方向正确关联。
回波质量评估单元获取光信号强度、信噪比或其他表征测量条件的有效参数。
当目标反射能力不足、光路被遮挡或环境衰减过大时，系统对测量数据进行质量标记，并触发必要的光学质量告警。
空间成像单元根据扫描角度和甲烷路径积分浓度建立二维测量矩阵，对有效测量点进行图像映射，生成甲烷浓度积分分布图。
如配置可见光摄像机，可将甲烷异常分布图与现场视频画面进行空间配准，辅助管理人员识别异常方向及其附近的设备设施。
如需三维气团重建，应额外开展多视角观测或具有充分约束条件的反演设计。
平台负责实时数据接入、测量质量管理、甲烷异常显示、扫描任务管理、报警记录、历史图像查询和设备维护管理。
通过统一设备编号、扫描区域编号和设施位置数据，实现不同监测设备和不同扫描任务的集中管理。
系统主要由感知检测层、扫描控制层、边缘处理层、通信传输层、平台服务层和业务应用层组成。
基本数据链路为：激光甲烷检测模块→扫描与回波采集模块→数据处理单元→有线或无线通信网络→服务器监测平台→甲烷异常成像与报警应用。
感知检测层包含激光发射模块、光学接收模块、探测器、光谱信号解调模块和回波强度检测单元。
主要完成甲烷光谱信息获取、回波接收、信号放大、滤波和测量结果输出。
扫描控制层由水平扫描机构、垂直扫描机构、位置反馈传感器及运动控制单元组成。
系统根据扫描任务控制光束移动，并将每个扫描点对应的实际位置反馈至数据处理单元。
应考虑云台回差、机械振动、零位漂移及安装基础变形对空间定位的影响，必要时设置定期校正程序。
边缘处理层负责测量时间同步、扫描点关联、浓度积分数据检查、回波质量判定、背景修正和基础异常识别。
对于远距离大范围扫描任务，可采用数据分级上传策略，将有效测量数据、异常事件和必要图像信息上传平台。
系统应保留关键原始测量信息和质量标志，以便开展异常复核及算法验证。
系统可采用有线以太网、光纤或符合现场要求的无线通信链路，实现监测数据、扫描状态、设备故障及异常图像信息传输。
在具有多个固定监测设备的站场中，可通过现场网络集中接入平台，并按业务要求划分通信权限。
平台服务层包括设备接入服务、时序数据库、扫描任务服务、空间位置管理、成像处理服务、报警规则引擎和历史数据服务。
对于具有多台设备的监测系统，应统一时间基准、坐标系和数据格式，保证不同设备测量信息能够进行关联分析。
业务应用层主要包括实时甲烷监测、甲烷成像显示、异常方向提示、重点区域管理、事件报警、历史图像回放、设备诊断和运维统计等功能。
系统对每个有效检测光路采集甲烷路径积分浓度，输出单位为ppm·m，用于表征甲烷沿光路分布所产生的累积吸收量。
当激光束穿过存在甲烷异常的区域时，对应光路的路径积分浓度可能升高，系统据此识别需要进一步检查的扫描方向。
设备采用甲烷选择性吸收光谱技术，向目标方向发射激光，并接收反射或后向散射回波。通过分析甲烷特征吸收信号，计算路径积分浓度。
对于反射式往返光路，实际光学路径可能包含发射和返回两个传播过程。设备应根据其光路模型和标定方式输出定义明确的ppm·m结果，避免在平台中重复计算或遗漏往返光程修正。
例如，一段有效测量光路穿过了厚度为5m、甲烷浓度近似均匀为100ppm的气团，则该段气团对应的单程路径积分浓度为500ppm·m。
相同的500ppm·m结果，也可能来自厚度为1m、浓度为500ppm的气团。因此，仅根据单条光路的ppm·m数值，无法唯一确定局部甲烷浓度和气团厚度。
回波强度监测用于获取接收端的反射或散射光信号强度，评估光学检测条件。
回波强度可能受到目标距离、表面材料、反射角度、空气衰减、雨雾、光学污染及接收系统工作状态影响。
系统可根据回波强度、噪声水平和信号解调状态划分有效测量、低可信测量与无效测量。
对于低回波或无回波的扫描区域，应在成像结果中显示质量状态，不得统一填入零浓度。
回波数据主要用于测量有效性判断、覆盖分析、设备光学状态评估和异常数据识别。
回波强度不能直接转换为甲烷浓度，也不能单独用于计算燃气泄漏流量。
系统获取每个扫描点对应的水平角度和俯仰角度，建立激光测量数据与方向位置之间的映射关系。
通过设备安装坐标、初始方位校准和扫描机构角度反馈，可将扫描方向转换为统一的空间方向信息。
对于配置测距功能的设备，可进一步记录反射目标距离，并建立对应目标表面的位置坐标。
系统根据多个扫描方向上的路径积分浓度变化，识别具有异常吸收特征的空间区域。
异常区域可通过扫描网格、伪彩色分布图、现场图像叠加或设施区域编号进行展示。
对于扫描覆盖边界附近的异常数据，应结合回波质量和相邻扫描点信息进行判断，防止图像插值扩大实际测量范围。
固定式监测设备在安装调试时应建立设备地理位置、安装高度和初始朝向档案。
设备的固定位置通常通过现场测绘和安装标定获取，无需依赖实时卫星定位。
对于需要与站场平面图或三维场景关联的项目，应采用统一坐标系和空间参考信息。
对于风场影响明显的开放区域，可按需要配置风速、风向传感器，辅助解释甲烷异常分布随时间变化的情况。
对于需要开展泄漏率定量反演的项目，应进一步明确风场测量位置、气象条件、反演算法及验证方法。
| 数据类别 | 主要数据 | 应用方向 |
|---|---|---|
| 甲烷数据 | 路径积分浓度、背景值、异常峰值 | 甲烷风险识别 |
| 光学数据 | 回波强度、信噪比、有效性标志 | 测量质量评估 |
| 位置数据 | 水平角度、俯仰角度、目标距离 | 扫描定位 |
| 成像数据 | 扫描矩阵、异常热力图、图像时间戳 | 空间显示 |
| 设备数据 | 云台状态、光学故障、供电和通信状态 | 运行维护 |
| 报警数据 | 异常区域、事件等级、发生与恢复时间 | 风险处置 |
固定式甲烷激光遥测系统可采用可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS）。该技术利用甲烷分子在特定近红外光谱区域具有选择性吸收特征的原理，通过检测激光穿过待测气体后的吸收变化反演甲烷浓度信息。
系统可选择适合甲烷检测的吸收谱线，并通过激光波长调谐与光谱信号处理方法获取甲烷吸收特征。
工程设备应结合测量距离、目标反射能力、温压影响和抗干扰需求，确定激光波长、调制方式、接收结构及光谱解调方法。
甲烷对激光的吸收可依据朗伯—比尔定律进行描述。对具有一定浓度分布的气体光路，激光吸光度与气体吸收系数及沿光路方向的气体浓度积分相关。
在采用统一浓度单位和相应光谱校正条件时，路径积分浓度可表示为沿有效光路对甲烷体积分数浓度进行积分，其常用显示单位为ppm·m。
实际反演过程应考虑甲烷吸收线强、环境压力、温度、激光波长、仪器响应及光路结构等因素。
对于依靠背景物反射形成回波的遥测系统，检测光束通常经历发射至目标和从目标返回接收端的过程。
光谱信号中可能包含往返传播路径上的累计吸收。设备应按照光路结构及标定定义，将测量结果转换为规定的路径积分浓度。
平台必须明确仪器输出的ppm·m为单程等效积分、往返总积分或其他经过定义的测量值，避免不同设备结果比较时产生系统误差。
为提升弱甲烷吸收信号的识别能力，系统可采用波长调制光谱和谐波信号解调技术。
通过对激光工作波长施加周期性调制，并提取特定谐波响应，可以增强甲烷吸收特征与部分背景干扰之间的可分辨性。
对于反射目标变化较大的场景，可结合回波信号归一化、参考通道补偿或其他信号处理方法，降低回波幅值变化对测量结果的影响。
扫描机构按照预定路径改变激光发射方向，在每个有效测量位置记录甲烷路径积分浓度及扫描角度。
系统通过建立二维扫描网格，将多条检测光路的测量值映射到对应图像位置，形成甲烷路径积分浓度分布矩阵。
对于非规则扫描轨迹，可采用经过验证的空间插值方法生成连续显示图像，但应保留实际采样点位置及质量信息，防止插值结果掩盖测量盲区。
系统可根据路径积分浓度大小和背景变化生成分级伪彩色图像，以不同颜色反映不同区域的甲烷吸收强度。
图像色标应明确标注ppm·m单位，不应将图像颜色解释为经过验证的局部ppm浓度。
对于测量无效区域，应采用独立的遮罩或特殊状态显示，不得与低浓度区域混淆。
系统根据监测设备安装位置、设备朝向、云台水平角和俯仰角建立空间射线模型。
当已知有效反射目标距离时，可以计算该目标在统一坐标系中的对应位置。对于安装在平面场景中的目标，也可通过现场标定将扫描方向映射到可见光图像。
但甲烷异常可能出现在设备与反射目标之间任意一段有效光路上，单条光路的反射目标坐标并不等于泄漏点位置。
需要进一步确定气团深度或泄漏源位置时，可结合多视角观测、风场信息、管道设备布局及现场专业检测结果进行分析。
系统通过回波信号幅值、噪声水平、光谱拟合质量及设备内部状态建立测量有效性评价规则。
当回波强度低于有效检测要求时，系统应优先标记数据无效或测量条件不足，而非直接判定甲烷浓度为零。
对于长期处于无效状态的区域，平台应产生覆盖质量异常或设备维护提示。
系统可建立各扫描方向在正常工况下的路径积分浓度背景统计模型，并分析当前测量值相对于背景的变化。
当有效测量值明显偏离正常背景，并在连续扫描中具有一定稳定性或空间关联特征时，平台可生成异常关注事件。
背景模型不得自动吸收持续存在的真实泄漏异常。对于已发生报警的区域，应限制背景模型自动更新，并保留原始数据与报警记录。
系统可对相邻扫描周期生成的甲烷异常分布图进行时间关联，识别异常区域的出现、移动、扩大、减弱和消失等变化。
对于开放空间，应结合风向、风速及现场设施布局解释图像变化，避免将气团移动方向直接判断为泄漏源位置变化。
当监测区域配置多个具有不同观测方向的激光成像设备时，可在统一坐标系下融合不同方向的路径积分浓度数据。
在满足观测几何条件、有效交叉光路数量和模型约束的情况下，可进一步研究气体浓度空间重建。
三维重建结果属于反演估计，应根据实际观测覆盖度和实验验证结果给出空间分辨率与不确定度，不能将单视角二维成像直接宣称为精确三维气云测量。
系统按预设任务自动扫描监测区域，采集甲烷路径积分浓度和回波状态，并将监测信息上传平台。
根据现场管理要求，可设置周期循环扫描、重点区域高频扫描和人工指定区域复扫等功能。
平台实时展示当前测量光路的ppm·m数值、扫描位置、回波状态和测量时间。
同时支持显示区域最大有效测量值、平均背景水平、异常持续时间及对应扫描方向。
系统实时采集激光回波强度，并按照设备定义显示相对强度、接收信号幅值或其他质量参数。
对回波异常、目标反射不足及光路遮挡等情况进行状态标记。
支持设置水平扫描范围、垂直扫描范围、扫描步长、扫描顺序、扫描驻留时间及任务执行周期。
可针对重点阀门、法兰及设备连接区域设置局部扫描任务。
系统将有效路径积分浓度数据映射至扫描区域，生成甲烷异常热力图。
平台支持按扫描时间查看图像，并显示异常区域边界、峰值位置和测量有效性信息。
对于配置可见光摄像机的设备，可将甲烷异常图像叠加到现场视频画面上，辅助识别异常方向附近的管道、阀门及其他设备。
图像叠加应基于相机内外参数和扫描机构位置标定，并考虑视差和运动机构偏差。
平台根据扫描方向、测距数据和区域标定结果，生成异常方向提示、扫描网格坐标或可能关联的设施区域编号。
对于定位依据不足的情况，应明确标注为异常光路或疑似区域，而非精确泄漏孔位置。
系统根据经验证的ppm·m报警规则、背景异常规则和数据有效性条件触发报警。
报警事件支持关联测量峰值、回波强度、扫描方向、图像记录和设备位置。
当系统发现异常光路时，可按预设策略对异常方向附近区域进行加密扫描，以增加空间采样密度。
复扫任务应兼顾其他关键区域的巡检时效，避免因长期关注单一区域而造成其余监测区域持续失去覆盖。
平台可保存不同扫描周期的路径积分浓度矩阵、回波状态和异常图像，支持按时间和区域查询历史记录。
通过历史图像回放，管理人员可分析异常区域变化、持续时间及不同扫描周期之间的差异。
系统监测扫描机构故障、光学接收异常、回波失效、通信中断、供电异常及设备自检状态。
对于存在测量能力下降的设备，应及时标记检测覆盖受限状态。
平台支持多台固定式甲烷成像设备统一接入，并按区域、设施类型和监测任务进行组织管理。
对于需要覆盖大型站场的项目，可根据实际通视条件配置多台设备，减少单一视角形成的遮挡盲区。
固定式远距离甲烷泄漏成像监测系统主要由激光甲烷遥测模块、光学接收组件、自动扫描机构、位置反馈单元、边缘处理控制器、通信模块、电源系统、安装支架和防护组件组成。
根据实际需求，可扩展激光测距模块、可见光摄像机、风速风向传感器及其他辅助设备。
激光甲烷遥测模块负责发射甲烷特征吸收波段的检测激光，并通过光谱解调获取路径积分浓度。
选型时应重点关注检测量程、检测限、重复性、响应时间、工作距离、回波适应范围及环境稳定性。
具体测量性能应以产品技术文件及明确测试条件下的检测结果为准。
光学接收模块负责接收经目标物反射或散射返回的检测光信号。
对于远距离监测，应综合考虑接收光学口径、光电探测性能、杂散光抑制和接收视场。
光学窗口应具备适当的环境防护能力，并根据项目条件配置防污染、除雾或清洁维护措施。
自动扫描云台负责按照监测任务控制激光检测方向，宜具备水平和俯仰位置反馈能力。
设备应重点满足扫描重复定位、长期运行稳定性、防护性能和安装基础刚度等要求。
对于存在强风或机械振动的场所，应评估安装结构变形和扫描角度偏差。
位置反馈单元获取扫描机构实际方位，可采用适合设备结构的角度编码或位置反馈方式。
系统应保持扫描角度数据与甲烷测量结果的时间同步，避免因扫描运动和数据采集延迟产生空间位置误差。
当需要进行目标表面位置映射时，可配置独立的激光测距模块或其他适用测距方式。
测距数据用于估计反射目标距离，而不是直接确定甲烷气团的深度位置。
测距模块的激光安全、检测范围、表面适应性及与甲烷检测光束的空间对准关系应进行独立确认。
可见光摄像机用于显示监测现场、设备分布和异常方向附近的实际场景。
平台可将甲烷扫描结果与可见光图像进行空间配准，辅助现场设施识别。
可见光摄像机不直接测量甲烷浓度。
边缘控制器负责扫描任务调度、甲烷测量数据接入、回波质量评估、位置同步及通信上传。
可根据系统需要配置本地数据缓存、自动故障恢复和远程维护功能。
系统可采用有线以太网、光纤或适用无线通信方式进行数据传输。
电源系统应满足激光模块、扫描机构、摄像设备和边缘计算单元的实际功率需求。
对于需要持续监测的重要场所，可结合现场供电可靠性要求配置备用电源。
| 序号 | 设备名称 | 主要用途 | 配置建议 |
|---|---|---|---|
| 1 | 激光甲烷遥测模块 | 测量甲烷路径积分浓度 | 核心必选 |
| 2 | 光学接收及回波检测模块 | 获取回波信号及光学质量信息 | 核心必选 |
| 3 | 二维自动扫描云台 | 控制水平和垂直扫描方向 | 核心必选 |
| 4 | 扫描位置反馈单元 | 获取扫描角度及实际位置 | 核心必选 |
| 5 | 边缘数据处理控制器 | 数据同步、处理和上传 | 核心必选 |
| 6 | 激光测距模块 | 测量反射目标距离 | 按定位需求选配 |
| 7 | 可见光摄像机 | 场景图像及异常叠加显示 | 按成像需求选配 |
| 8 | 风速风向传感器 | 辅助分析气团移动 | 按场景选配 |
| 9 | 通信模块 | 远程数据传输 | 按网络条件配置 |
| 10 | 供电及备用电源 | 提供运行电源 | 按负荷及可靠性要求配置 |
| 11 | 安装支架及防护附件 | 固定设备并保障运行环境 | 按工程条件配置 |
| 12 | 服务器监测平台 | 数据管理、甲烷成像及预警 | 集中配置 |
| 参数项目 | 参考技术要求 | 说明 |
|---|---|---|
| 检测对象 | 甲烷CH₄ | 核心检测气体 |
| 检测原理 | 可调谐二极管激光吸收光谱技术 | 参考技术路线 |
| 测量形式 | 远距离非接触式激光遥测 | 需具备有效光学通路 |
| 核心测量参数 | 甲烷路径积分浓度 | 单位ppm·m |
| 测量量程 | 待确认 | 根据实际设备及检测需求确定 |
| 最小检测限 | 待确认 | 必须明确距离、积分时间和反射条件 |
| 测量分辨率 | 待确认 | 以产品实际技术参数为准 |
| 测量不确定度 | 待确认 | 按规定测试条件评价 |
| 单点响应时间 | 待确认 | 与采样和光谱解调方式有关 |
| 有效检测距离 | 待确认 | 按目标反射率及环境条件验证 |
| 检测光束发散角 | 待确认 | 影响远距离光斑大小及空间分辨能力 |
| 回波强度输出 | 支持 | 数值范围和单位按设备定义 |
| 测量有效性状态 | 有效、低可信、无效等 | 建议配置 |
| 激光波长 | 按甲烷目标吸收谱线选取 | 由光学设计确定 |
| 激光安全等级 | 待确认 | 应符合适用激光安全要求 |
| 工作温度 | 待确认 | 根据户外运行条件选择 |
| 防护等级 | 待确认 | 根据雨雪、粉尘及污染情况确定 |
| 防爆适用性 | 待确认 | 危险区域安装时必须符合相应要求 |
| 通信接口 | 按实际产品选型 | 满足平台数据接入要求 |
| 供电电压 | 待确认 | 以整机技术文件为准 |
| 整机功耗 | 待确认 | 应包含扫描机构等实际负载 |
| 参数项目 | 参考技术要求 | 说明 |
|---|---|---|
| 扫描方式 | 水平与垂直二维扫描 | 根据实际机构确定 |
| 水平扫描范围 | 待确认 | 根据目标区域覆盖要求设置 |
| 垂直扫描范围 | 待确认 | 根据设施高度和设备安装位置确定 |
| 扫描角度分辨率 | 待确认 | 需考虑实际光斑尺寸 |
| 重复定位精度 | 待确认 | 通过设备测试确认 |
| 扫描步长 | 可配置 | 兼顾成像密度和巡检时效 |
| 扫描周期 | 待确认 | 由扫描点数和单点驻留时间决定 |
| 扫描轨迹 | 支持预设区域扫描 | 可根据项目设计优化 |
| 角度位置反馈 | 支持 | 与浓度数据同步 |
| 故障状态输出 | 建议支持 | 用于识别运动机构故障 |
| 参数项目 | 参考技术要求 | 说明 |
|---|---|---|
| 回波强度 | 支持同步输出 | 按设备内部定义标定 |
| 信噪比 | 建议支持输出 | 用于测量质量判断 |
| 低回波识别 | 支持或通过平台实现 | 明确失效判定规则 |
| 目标距离 | 按测距模块能力确定 | 属于可选参数 |
| 扫描角度 | 水平角、俯仰角 | 核心位置数据 |
| 位置映射精度 | 待确认 | 以实际安装标定和验收结果为准 |
| 异常区域输出 | 区域编号或空间方向 | 不得直接等同精确泄漏点 |
| 时间同步 | 满足采样与扫描位置关联要求 | 需通过联调验证 |
| 参数项目 | 参考要求 |
|---|---|
| 成像类型 | 甲烷路径积分浓度二维空间分布图 |
| 图像数据单位 | ppm·m |
| 有效像素定义 | 具有有效光谱测量和位置数据的采样点 |
| 无效区域处理 | 独立遮罩或质量标记 |
| 图像生成周期 | 按照扫描任务周期确定 |
| 可见光叠加 | 根据项目需要选配 |
| 图像空间分辨能力 | 依据扫描角度、光斑尺寸和测量距离评价 |
| 报警图像保存 | 建议支持 |
| 历史图像回放 | 建议支持 |
本章为工程方案设计与设备选型参考要求，并非某一具体产品的已验证性能声明。
尤其需要注意，远距离甲烷遥测设备的测量距离、检测限、响应时间及定位能力通常与测试条件密切相关。正式产品说明书应明确测量距离、目标反射率、积分时间、甲烷测试条件及统计判定方法。
实际设备参数应以选定型号的技术规格、检测报告和现场测试结果为准，不应将实验室条件下的极限性能直接作为现场全距离、全天候运行指标。
建立固定式远距离甲烷泄漏成像监测管理平台，对甲烷路径积分浓度、回波强度、扫描位置、成像数据和设备运行状态进行集中管理。
平台通过实时监测、空间显示、报警分析、历史回放及设备运维功能，为燃气设施安全管理提供数据支持。
平台首页可展示监测设备总数、在线设备数量、当前扫描任务、异常事件数量及主要监测区域状态。
管理人员可以按照站场、区域、设备类型和监测点编号快速查询不同区域的运行情况。
平台实时显示扫描点对应的甲烷路径积分浓度、测量单位、扫描时间和位置状态。
支持展示当前扫描区域内的有效最大值、异常峰值变化和历史趋势。
所有路径积分浓度显示应明确使用ppm·m单位。
平台可通过数值、趋势曲线或回波质量图展示不同扫描方向的回波情况。
对于低回波、无回波和被遮挡区域，平台应显示测量质量状态，帮助管理人员区分实际低甲烷信号与测量条件不足。
平台以二维伪彩色图展示甲烷路径积分浓度分布，并通过独立图例说明颜色对应的ppm·m数值范围。
系统可显示扫描区域边界、实际采样点、异常区域标记及当前图像生成时间。
当设备配置可见光摄像机时，可将甲烷异常分布图与现场视频进行配准叠加。
管理人员可结合现场画面查看异常方向附近的阀门、法兰、调压设备或其他设施。
平台应能够显示图像配准状态，并明确标注仅具有方向约束的异常位置。
平台支持建立多个扫描任务，设置监测区域、扫描周期、优先级和执行时间。
可按项目需要设置全区域巡检、重点设施扫描、异常区域复扫等任务模式。
平台保存历史甲烷分布图，并支持根据时间和监测区域进行查询。
通过连续图像回放，可查看甲烷异常出现、变化和消失的过程，为事件复核提供依据。
报警事件应包含设备编号、监测区域、异常时间、路径积分浓度、回波质量、扫描角度、异常图像及处理状态。
平台支持报警确认、事件分派、现场核查记录和事件关闭。
平台记录设备运行时间、扫描任务完成情况、测量有效率、回波异常次数和通信状态。
通过设备健康管理功能，辅助判断光学窗口污染、扫描机构故障和环境条件变化对测量质量的影响。
系统对不同扫描方向的历史ppm·m数据进行统计，分析正常背景、异常峰值和变化趋势。
对于长期稳定的固定扫描区域，可建立方向相关的背景基线，并识别异常升高事件。
平台将甲烷异常数据与扫描位置关联，统计异常出现频率较高的方向和区域。
对于重复发生异常的设备区域，可生成重点关注信息，辅助制定现场巡检计划。
系统将甲烷测量结果与回波强度、信噪比和测量有效性状态进行关联分析。
当甲烷测量值出现异常，同时回波信号明显不满足有效检测条件时，平台应标记测量质量问题并按照规定策略进行复核。
不得仅因回波异常而自动删除真实的安全风险报警，也不得将低质量测量视为安全状态。
系统可比较不同扫描周期的甲烷异常图像，分析异常区域的空间变化和持续时间。
对于随风向迁移的气团，可结合气象数据辅助判断异常分布是否具有合理的时间连续性。
多帧图像跟踪属于空间分析功能，其结果不直接等同于真实甲烷质量通量。
平台可按照阀组区、调压设备区、管道连接区等进行区域划分，并统计对应区域的异常事件数量与持续时间。
对于具有历史维修记录的重点设施，可将监测异常与运维记录关联，辅助识别需要加强核查的位置。
系统可统计扫描区域内的有效测量点数量、低回波比例、遮挡比例及任务完成时间。
通过分析扫描覆盖质量，优化扫描范围、采样密度和安装位置，提高有效监测资源利用率。
系统可结合甲烷异常方向、场站设施位置、气象条件和历史事件，提供疑似泄漏区域排序。
对于单一视角，建议将输出结果定位为异常方向或疑似设施区域。
真正的泄漏源确定仍应结合现场专业检测、设备检查及必要的多视角数据。
当项目需要估算甲烷泄漏率时，可在经过验证的技术条件下引入风速风向数据、气团空间分布和质量守恒模型。
对于仅具备单视角ppm·m扫描数据的系统，不宜直接将浓度积分峰值换算为单位时间泄漏质量。
泄漏率反演应单独规定算法适用条件、模型假设、风场测量要求和误差评价方法，并通过可控释放实验或其他有效方法进行验证。
平台智能分析结果用于异常筛查、区域关注和管理辅助，不应代替符合要求的现场燃气检测报警系统。
对于涉及安全联锁、人员疏散或紧急停供的重大处置，应遵循经批准的安全控制方案和应急预案。
固定式远距离甲烷泄漏成像监测应以有效测量、质量可控、空间可追溯和处置有依据为原则建立预警机制。
由于监测输出主要为ppm·m路径积分浓度，不能简单套用点式甲烷探测器的ppm或%LEL阈值。
报警规则应结合设备检测限、测量不确定度、环境背景、目标距离和现场受控泄漏验证结果确定。
系统根据规定的有效测量条件和经验证的ppm·m阈值识别异常。
当有效测量值达到预设报警条件时，平台记录异常事件，并关联对应扫描角度和异常区域图像。
对需要多次扫描确认的辅助趋势告警，应合理控制确认时间，不得使需要及时响应的重大风险事件受到不合理延误。
当同一监测方向或相邻空间区域的甲烷路径积分浓度持续高于正常背景时，平台可生成趋势关注事件。
趋势预警主要用于提示持续异常或反复出现的甲烷吸收信号，具体阈值应通过实际运行数据确定。
当监测区域持续出现低回波、无回波或光学信号质量下降时，平台产生测量覆盖异常提示。
回波质量异常应与甲烷泄漏报警分别管理，避免将无效测量误判为正常。
系统对扫描机构失效、位置反馈异常、激光模块故障、通信中断和供电异常等事件进行分类报警。
对于导致监测能力丧失的故障，应明确标记失效区域并通知运维人员采取相应措施。
| 事件类型 | 判断依据 | 处置方向 |
|---|---|---|
| 正常监测 | 数据有效且未满足异常规则 | 继续扫描 |
| 甲烷趋势关注 | ppm·m持续偏离背景 | 加强扫描并安排核查 |
| 甲烷异常报警 | 满足经验证的报警条件 | 按规定开展风险处置 |
| 回波质量异常 | 回波不足或测量无效 | 检查遮挡、环境与设备 |
| 扫描机构故障 | 运动或位置反馈异常 | 检查云台及控制系统 |
| 通信或供电故障 | 设备失联或供电状态异常 | 恢复监测能力 |
当系统发现甲烷异常时，可根据异常位置自动生成局部加密扫描任务，对异常方向周边区域开展进一步测量。
复扫可用于改善异常分布图的空间采样密度，但不能将多次复扫本身视为泄漏事实已经确认。
平台将异常区域、路径积分浓度、扫描图像和发生时间发送给管理人员，辅助确定现场核查范围。
如异常达到项目应急响应条件，应按照燃气运营单位的应急预案执行警戒、人员安全管理和专业检测等措施。
不得仅依靠成像算法自动判断泄漏孔位置后直接实施未经批准的设备控制操作。
实施前应调查监测区域的设施布局、设备高度、潜在泄漏点、建筑物遮挡、风场条件、设备安装位置和电源通信条件。
重点确定甲烷气团可能经过的开放区域，以及监测设备与目标区域之间是否具备有效光学通视条件。
根据站场平面图和现场实际情况进行可视域分析，识别建筑物、管道、储罐、阀组和其他设施可能造成的光学遮挡。
对于被设备遮挡的空间，应考虑调整安装位置、增加监测设备或采用其他检测技术补充覆盖。
固定式甲烷成像监测设备可根据场景安装在安全区域内的固定立杆、建筑物支架或其他稳定基础上。
安装高度应满足覆盖目标区域、减少遮挡、便于维护和满足激光安全等要求。
不得仅以提高安装高度作为改善监测能力的唯一措施，应综合考虑视角、光路、反射背景和气团可能分布区域。
现场应评估目标区域不同背景物体的反射特性，包括墙面、地面、设备外壳和其他可能形成回波的物体。
对于反射能力较弱的区域，应通过现场测试确认能否获得有效甲烷检测数据。
必要时可调整扫描角度或配置符合环境及安全要求的专用反射目标，但不能未经验证认为所有材料均具备相同检测效果。
根据目标区域范围、潜在泄漏点和设备能力建立扫描任务。
可将监测区域划分为重点设备区、一般巡检区和不具备有效光路的遮挡区。
重点设备区可采用较高采样密度或较短复扫周期，一般区域根据整体监测时效进行配置。
系统安装完成后，应标定监测设备安装坐标、初始朝向、云台零位及必要的测距和可见光配准参数。
对于以设施位置为依据的异常定位功能，应采用已确认的现场空间坐标或设备模型。
标定结果应形成可追溯记录，在设备位置调整或扫描机构维修后重新核查。
安装前应确认激光安全等级、实际发射方向、人员可达区域及相关安全防护措施。
对于涉及爆炸危险区域的项目，应根据危险区域划分确定设备防爆要求，并核查整机、电源和接线方式。
未经确认的普通监控设备或激光模块不得直接安装在存在爆炸危险的场所。
调试时应针对代表性检测距离和反射目标测试甲烷路径积分浓度响应、回波强度、扫描定位与数据上传功能。
可使用符合要求的标定气室、受控检测装置或其他安全测试方式验证检测功能。
对于进行泄漏模拟的测试，应由具备相应条件的专业人员在经过批准的安全测试环境中执行。
对预设扫描区域开展实际测量，检查扫描网格、数据映射、回波遮罩和异常图像生成是否正确。
如配置可见光叠加功能，应检查不同角度和距离下的图像配准误差。
项目验收应包括实际测量能力、有效回波覆盖率、扫描任务完成率、位置映射准确性、报警逻辑、故障识别和历史记录功能。
验收指标应通过合同、设计文件和现场测试方案明确，不能仅以设备正常联网作为系统有效监测的证明。
运维人员应定期检查设备外观、安装支架、光学窗口、连接线路、通信状态和扫描机构工作情况。
对于户外长期运行设备，应关注雨水、灰尘、昆虫、结露和其他污染物对光学系统的影响。
光学窗口受到灰尘、油污、水膜或其他污染时，可能导致回波强度下降及检测能力变化。
应按照设备维护要求制定清洁和检查计划，避免使用不适当的清洁方式损伤光学镀膜或密封结构。
定期核查云台运行是否平稳，检查扫描零位、角度反馈及重复定位性能。
对于长期振动或强风环境，应重点检查安装基础、紧固件和机械结构是否发生位移。
按照设备技术文件和项目维护制度开展甲烷检测功能验证，并保存测试记录。
对于检测限、测量偏差或回波信号出现明显变化的设备，应进行专项检查，必要时开展重新标定或维修。
当监测区域出现设备改造、管道迁移、新增遮挡物或大型设施变更时，应重新评估扫描覆盖范围。
对于目标背景反射特性发生明显变化的区域，应重新验证回波质量和检测性能。
平台应统计有效测量率、无效数据比例、回波异常频次和异常图像记录情况。
对于长期测量无效的监测区域，应采取调整扫描策略、改善安装条件或增加补充检测手段等措施。
当出现激光检测故障、扫描机构失效、回波持续不足或通信中断时，应按照维护制度安排检修。
对无法正常监测的重点区域，应根据风险要求采取替代巡检或其他有效监测措施。
系统通过激光遥测方式获取目标区域甲烷吸收信息，在满足光学条件的情况下，无需将气体检测探头布置在所有可能泄漏部位附近。
有助于减少部分常规巡检过程中人员靠近危险设备的需要。
相较于单点测量方式，自动二维扫描能够在多个方向获取甲烷数据，从而形成覆盖指定区域的检测网格。
实际覆盖能力取决于光学通视、有效距离、扫描密度和回波条件。
系统将路径积分浓度转换为可视化分布图，便于管理人员从空间角度理解甲烷异常情况。
通过与现场视频和设施模型关联，可提升异常区域识别和现场核查的直观性。
系统同步监测光学回波状态，有助于区分有效测量与测量条件不足，减少将无效数据误认为安全状态的风险。
通过固定安装和预设扫描任务，系统能够按照设定周期自主完成目标区域监测，减少完全依赖人工操作进行例行扫描的需求。
对于发现甲烷异常的方向，系统可进行局部复扫，提高相关区域的测量密度，为后续专业检测提供辅助信息。
系统保存异常图像、回波信息、位置数据和报警事件，有助于分析异常出现及变化过程。
对于较大站场，可通过增加固定监测设备和采用不同观测方向改善监测覆盖范围，并为进一步的多视角分析提供数据基础。
天然气输配站场通常布置有阀门、法兰、过滤装置、计量设备和输配管线，潜在泄漏位置分布较广。
可在经过安全评估的固定位置布设远距离甲烷成像监测设备，对具有通视条件的重点设备区域进行自动扫描。
通过甲烷路径积分浓度与异常图像关联，辅助运维人员识别需要重点检查的区域。
调压站内调压设备、阀门及连接管件较多，适合根据设备布局和遮挡条件规划激光扫描区域。
固定式远距离监测可作为常规燃气检测报警系统的补充，实现部分开放区域的甲烷异常扫描。
对于设置在露天或具备有效开放光路条件的阀组区，可利用远距离激光扫描识别设备周围的甲烷异常吸收。
对于封闭地下阀井，需采用适合内部空间的专用检测方式，不得认为外部激光扫描能够穿过井盖或土层直接测量内部泄漏。
大型燃气设施中的地面管道连接节点、阀组及其他重点接口，可根据风险等级配置固定式激光监测。
通过预设重点扫描区域，对连接节点附近可能出现的甲烷气团开展远距离监测。
部分工业生产区域具有天然气管道、调压设施和燃气使用设备，且设备布置较为集中。
对于满足通视和防爆安全要求的开放区域，可根据实际风险选用激光甲烷成像监测作为辅助监测手段。
在天然气储运设施的开放设备区，可结合管线、阀门及连接部位布局规划远距离扫描任务。
具体应用应考虑气体组分、低温工况、危险区域分区及特殊环境对光学检测的影响。
对于具有清晰视线条件的站场外围，可根据监测目标部署固定式甲烷遥测设备，对指定方向和区域进行扫描。
应充分评估围墙、植被、车辆、建筑及其他物体可能造成的遮挡。
对于面积较大、设备结构复杂或单视角遮挡明显的场站，可采用多台固定式设备从不同方向开展扫描。
通过多设备统一管理和时间同步，提高重点区域的可观测性，并为多视角异常分析提供条件。
通过固定式远距离甲烷监测，可在有效覆盖范围内持续开展自动扫描，有助于提高异常甲烷吸收信号被及时发现的机会。
结合报警与现场核查机制，可为天然气设施的风险管理提供补充数据。
系统可对指定区域进行自动化重复扫描，减少部分常规检测任务对人工连续操作的依赖。
对于异常区域，可根据扫描方向和图像记录安排更有针对性的现场核查。
系统将甲烷异常数据与扫描位置及区域信息关联，使传统浓度数据具有空间方向属性，有利于开展区域风险分析。
通过长期记录路径积分浓度、回波强度、扫描位置和图像信息，可建立具有空间与时间特征的甲烷监测数据档案。
设备状态诊断、覆盖质量分析和历史报警查询有助于提高系统自身的运行维护管理能力。
系统可能通过改善重点区域检测效率、减少部分重复人工扫描工作及提高异常排查针对性产生管理效益。
实际经济效益应结合设备投资、安装费用、维护费用、通信成本和运行效果进行测算，不宜在缺乏项目数据的情况下承诺固定节约比例。
甲烷属于具有显著温室效应的气体。通过提高天然气设施异常泄漏发现能力，系统可为甲烷排放风险管理和泄漏修复工作提供辅助信息。
如需用于甲烷减排量核算，应结合具有适用性和验证依据的泄漏量测定方法，不能仅凭ppm·m数据直接计算减少的排放质量。
该规范属于燃气工程领域的重要强制性工程建设规范，为燃气设施安全设计、建设和运行管理提供基本要求。
本方案应根据实际燃气工程类型和适用范围，落实有关燃气设施安全及工程运行管理要求。
该规程涉及城镇燃气管网泄漏检测的方法、仪器、检测周期和检测记录等内容，可为城镇燃气设施泄漏检测体系建设提供技术依据。
固定式远距离成像监测可作为补充技术，具体应用仍应根据实际工程条件确定，不能直接替代规定的人工或专业泄漏检测工作。
该标准涉及相应类别可燃气体探测器性能要求。对于声称承担相应安全检测功能的设备，应核查其是否属于该标准适用范围，以及产品是否具有对应的性能验证依据。
扫描式激光遥测成像设备与传统点式可燃气体探测器的测量方式不同，不能未经适用性核查直接将两者性能评价指标等同。
该标准涉及爆炸性环境用可燃气体和氧气探测器的选型、安装、使用与维护，可为适用范围内的气体探测设备工程应用提供参考。
该标准为爆炸性环境用设备提供通用技术要求。
项目应根据实际危险区域划分结果，确认监测设备、防护结构、电源及配套电气设施是否满足相应防爆安全要求。
该规范为爆炸危险环境电气装置的工程设计提供技术依据。
系统在涉及爆炸危险区域时，应按照适用规定进行电气设备选型、线路敷设和安装设计。
该标准涉及激光产品的安全分类及相应技术要求。
固定式远距离激光监测设备应根据实际激光等级、输出功率、光束路径和人员可达条件落实相应的激光安全设计。
对于属于该标准适用范围的石油化工工程，可根据其有关气体检测报警系统的要求开展相应设计。
该标准不应未经适用性分析直接套用于所有城镇燃气和普通远距离甲烷成像项目。
该规程涉及城镇燃气设施运行、维护及抢修安全，可为相关项目的运维管理和现场应急处置提供技术依据。
固定式激光甲烷扫描成像设备在测量对象、空间分辨方式及输出单位上具有特殊性，部分传统点式气体报警标准并不直接规定扫描式ppm·m成像设备的全部性能要求。
工程实施时应结合实际产品类型、应用场景、检测功能定位和最新适用标准开展合规性确认。
涉及安全关键报警和联锁控制的功能，应独立进行安全设计，不得仅以远距离甲烷成像功能替代规定的可燃气体报警系统。
本章提供固定式远距离甲烷泄漏成像监测的典型工程设计示例，用于说明不同场景下的监测需求、设备配置、部署方法和预期应用价值。
以下内容均为方案设计示例，不属于已经核实的实际成功案例，不代表已完成的项目业绩或实际运行成果。
某天然气输配站场设有管道连接节点、阀门、过滤及计量设备，站内主要设施分布在相对开阔的设备区域。
对重点设备区域开展固定式远距离甲烷扫描监测，获取路径积分浓度、回波强度和异常方向信息，并形成甲烷异常分布图。
在经现场安全评估和光学覆盖分析确定的位置安装固定式激光甲烷成像设备，通过二维扫描机构覆盖阀门区、管道连接区和其他重点区域。
系统将不同扫描方向的甲烷ppm·m数据与角度位置关联，形成异常分布图，并通过平台记录历史扫描数据。
为输配站场提供重点开放区域的自动甲烷扫描能力，辅助发现异常方向并提高后续现场核查的针对性。
某天然气调压站内具有调压设备、阀门和多个连接节点，设备之间具有一定开放空间。
对主要设备节点及相关开放区域开展远距离扫描，及时识别甲烷异常吸收信号，并将监测数据与现场设备位置关联。
根据调压站设施布局和视线条件，设置固定式激光遥测装置，对重点设备区域规划自动扫描任务。
平台显示甲烷路径积分浓度、回波强度和扫描位置，必要时结合可见光图像辅助异常区域识别。
为调压站设备运行安全管理提供连续循环扫描和空间异常数据支持。
某输气设施设有露天地上阀组和管道连接部位，需要对重点设备区域开展甲烷泄漏风险监测。
减少完全依赖人工手持设备进行周期性扫描的需求，并建立甲烷异常方向记录和历史图像档案。
在满足激光安全和设备安装要求的位置部署固定式甲烷遥测设备，对阀组及附近有效开放空间进行循环扫描。
根据实际光学回波条件设置扫描范围，并在平台中建立重点关注区域。
提高地上阀组区甲烷异常监测的自动化程度，并为现场巡检提供方向性参考。
某大型天然气站场面积较大，内部设备结构复杂，单一监测位置难以覆盖全部重点区域。
通过多个固定扫描设备改善重点区域的光学可观测性，并在统一平台中展示不同监测方向的甲烷异常信息。
根据站场设施结构开展多视角覆盖分析，在不同安全位置安装多台固定式激光甲烷成像设备。
通过统一时间基准、设备坐标和扫描区域编号，实现多设备监测数据集中管理。
对于具备有效多视角约束的区域，可进一步开展异常方向交叉分析，但需经过独立验证后才能作为泄漏源空间定位依据。
降低部分设备遮挡造成的监测盲区，提高大型站场重点区域的空间监测能力。
某工业生产区域设有天然气供应管线、调压设备和相关连接设施，部分设备集中布置在开放区域内。
在保留原有适用燃气报警和安全保护措施的基础上，对重点开放设备区增加固定式远距离甲烷扫描能力。
通过安装位置勘察、激光安全分析和危险区域划分，确定固定式甲烷成像设备部署位置。
系统按指定扫描任务获取路径积分浓度及回波强度，并将异常方向与设备区域信息进行关联。
辅助提高重点工业天然气设施的远程甲烷异常识别能力，为运行维护和风险排查提供数据依据。
本章所有场景均为典型应用设计说明，并未宣称已经实际建成或取得特定监测成果。
具体项目的有效检测距离、灵敏度、扫描时间、定位能力、图像质量和实际应用效益，应通过设备选型、现场测试及项目验收予以确认。
[1] GB 55009-2021《燃气工程项目规范》。
[2] CJJ/T 215-2014《城镇燃气管网泄漏检测技术规程》。
[3] GB/T 20936.1-2022《爆炸性环境用气体探测器 第1部分：可燃气体探测器性能要求》。
[4] GB/T 20936.2-2024《爆炸性环境用气体探测器 第2部分：可燃气体和氧气探测器的选型、安装、使用和维护》。
[5] GB/T 3836.1-2021《爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求》。
[6] GB 50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》。
[7] GB/T 7247.1-2024《激光产品的安全 第1部分：设备分类和要求》。
[8] GB/T 50493-2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》。
[9] CJJ 51-2016《城镇燃气设施运行、维护和抢修安全技术规程》。
[10] 《基于双楔形扫描镜的甲烷气体光谱成像方法》，《物理学报》。该研究介绍了可调谐二极管激光吸收光谱与二维扫描结合的甲烷气体成像方法。
[11] 《Active methane gas imaging and leakage quantification based on standoff TDLAS and pan-tilt units》，Sensors and Actuators B: Chemical。该研究讨论了远距离TDLAS甲烷监测、二维扫描、空间成像及泄漏量估算。
[12] 中国科学院合肥物质科学研究院，《激光甲烷气云成像与定量反演技术研究获进展》，2026年。相关研究介绍了激光动态扫描、甲烷气云空间成像和泄漏率反演技术。
[13] 项目监测区域平面布置图、设备布局资料、潜在泄漏点调查记录及风险辨识资料。
[14] 激光甲烷遥测设备技术规格书、光谱检测性能资料、激光安全资料及相关检测报告。
[15] 扫描机构位置反馈技术资料、测距模块技术文件、图像配准资料及现场标定记录。
[16] 项目现场环境资料、风场测量资料、回波反射条件调查及扫描覆盖测试记录。
[17] 项目报警管理规则、运行维护制度、应急处置预案和监测设备验收记录。
本方案采用固定式远距离激光甲烷遥测与二维扫描成像技术路线，围绕路径积分甲烷浓度ppm·m、激光回波强度和扫描空间位置三个核心监测对象建立技术体系。
系统以甲烷异常识别、空间成像、测量有效性评价和远程风险管理为主要功能，适用于具有有效光学通视条件的天然气重点设施区域。
实际工程应根据设备性能、监测距离、光学遮挡、环境条件、激光安全和防爆要求开展针对性设计。
对于需要进一步实现精确泄漏源定位、三维甲烷气云重建或泄漏率定量反演的项目，应通过增加必要测量信息、建立适用算法和开展现场验证实现，不宜直接将二维ppm·m扫描结果作为精确三维浓度场或泄漏质量流量。
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