麥姆斯咨詢獲悉，近日，中國科學院安光所張志榮研究員團隊在甲烷泄漏檢測激光氣云三維成像與泄漏率量化反演技術方面取得重要突破，相關研究成果以《基于激光掃描技術的甲烷氣云動態成像與反演量化方法》為題發表于環境科學領域TOP期刊Environmental Science ＆ Technology（SCI一區，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濟損失與資源浪費，而且會極大加劇全球氣候變暖進程，更重要的是還有嚴重安全隱患、進一步造成人員損傷的風險。傳統甲烷管道泄漏檢測以激光云臺單點測量為主，僅能獲取局部濃度數據，易受風速干擾產生漏報、誤報。現有氣體成像技術同樣存在明顯短板：被動陣列探測器成像氣體選擇性差，極易受背景熱輻射影響；主動陣列高分辨率成像硬件成本高昂；傳統掃描成像則面臨回光效率低、視場受限、掃描滯后效應干擾精度等一系列技術瓶頸，難以同步實現微泄漏可視化、泄漏點定位與泄漏率定量識別。
團隊基于傳統可調諧二極管激光吸收光譜技術（TDLAS），開創性地實現了檢測光束“動態掃描”的特殊處理，成功研發出高性能甲烷三維氣云成像遙測系統與泄漏率量化新方法。研發的甲烷成像遙測系統由光收發模塊、硬件電路、自研掃描云臺與上位機四部分組成，采用收發同軸光路設計，大幅提升了開放光路長距離后向散射回波耦合效率，光學損耗顯著降低。通過將掃描獲取的路徑積分濃度數據與風場模擬深度耦合，成功建立基于通量原理的泄漏率反演算法，為油氣管網甲烷泄漏智能監測與精準減排提供了全新技術路徑。
激光甲烷氣云成像傳感器系統結構圖
該新型甲烷成像遙測系統已在中緬、中俄油氣管道等國家重要能源作業區典型場景完成示范應用。在高溫、高濕、雨霧雪、高風速、強光等復雜惡劣環境下，系統均有效抵御外界干擾，穩定輸出高質量成像與泄漏率精準數據，未出現漏報、誤報情況。
該技術與現場傳統激光云臺設備對比測試顯示，其性能優勢顯著，為泄漏源穩定分析與精準定位奠定了堅實技術基礎，推動泄漏感知從“定性判斷”到“定量、定形、定位”的跨越，逐步形成“安全監測無死角、風險預警微感知、運維決策數智化”的新判識閉環，為國家能源應急安全夯穩基石！
氣云成像效果及預警量化分析
本研究得到了國家重點研發計劃；國家科技重大項目；國家自然科學基金；安徽省杰出青年科學基金；中國科學院合肥物質科學研究院青年基金；合肥市自然科學基金等項目支持。
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