[发明专利]用于确定逸散性排放的系统、方法和计算机程序产品

说明书

提供了用于确定逸散性排放的系统、方法和计算机程序产品。一种示例性成像系统包括第一红外(IR)成像设备，该第一IR成像设备被配置为生成该第一IR成像设备的视场的第一IR图像数据，该第一IR图像数据包括与来自排放源的逸散性排放相关联的一个或多个数据条目。该系统进一步包括计算设备，该计算设备可操作地与该第一IR成像设备连接并且被配置为：从该第一IR成像设备接收该第一IR图像数据；基于该第一IR图像数据，生成光谱吸收数据；以及基于该光谱吸收数据，确定与该逸散性排放相关联的气体量。该计算设备还基于该确定的气体量，确定该逸散性排放的泄漏速率和泄漏持续时间；以及基于该确定的泄漏速率和泄漏持续时间，确定排放总损失。

技术领域

本公开的示例性实施方案总体涉及成像系统，并且更具体地，涉及用于检测和量化逸散性排放的高光谱成像。

背景技术

在许多环境中，诸如制造设施、钻井位置、管道和/或类似环境，可能会使用气体并对其进行储存、转移、移动等。例如，天然气管道可以在两处位置之间输送天然气(例如，甲烷和/或类似物)。在输送期间，诸如由于管道系统中的泄漏(例如，由于管接头处密封不良、对管道的撞击等)，可能会从此类示例性管道中排出一些气体。为了识别泄漏和/或量化从该泄漏排放(例如，逸散性排放)的气体量，可以使用高光谱相机。发明人已识别出本领域中现有技术的许多缺陷，这些缺陷的补救措施是本文所述的实施方案的主题。

发明内容

如上所述，许多行业和环境在执行与这些行业相关的各种操作中，依赖于或以其它方式利用气体。例如，天然气行业会对天然气(例如，甲烷和/或类似物)进行提取、输送和处理，以便随后用于产生热量、产生电力、为车辆提供燃料等。诸如由于一个或多个系统中的泄漏而导致的这种气体向外部环境的排放(例如，逸散性排放)，可能会造成巨大的产品损失成本，还有可能造成来自例如政府监管机构的巨额罚款。此外，诸如甲烷等气体的泄漏可能会对工人构成危险境况，或以其他方式影响工作场所的安全。因此，为了在防止危险境况的同时实现利润最大化，对逸散性排放(例如，气体的泄漏羽流)进行准确检测和量化至关重要。

尽管在上述环境中对逸散性排放进行检测非常重要，但是许多传统系统无法对以此类逸散性排放形式排放的气体量进行特性定量。举例来说，以逸散性排放(例如，气体泄漏)的形式排放的气体的总量可能基于若干因素(例如，泄漏大小、环境温度、环境压力、气体类型等)而发生变化，并且可能在发生泄漏的时间段内进一步发生变化。可能还需要确定与逸散性排放相关联的总损失，以便监管机构、政府机关和/或类似机构(例如，环境保护局(EPA)规定)进行准确问责。不能对该总损失进行正确量化可能会导致处罚、罚款或这些监管机构要求的其它损害赔偿，并且可能进一步导致环境损害和/或对工作场所安全性的负面影响。因此，传统系统不能说明环境因素以及排放随时间的可变性，导致传统系统无法有效正确量化逸散性排放。

为了解决这些问题和其他问题，本公开的实施方案的示例性实现方式可以利用红外(IR)成像设备(诸如在高光谱相机实现方式中实现的那些IR成像设备)生成与逸散性排放相关联的IR图像数据。一种可操作地与该IR成像设备连接的计算设备可以基于该IR图像数据，经由使用辐射转移模型或以其他方式生成光谱吸收数据，并且该计算设备可以进一步确定与该逸散性排放相关联的气体量，并且基于该确定的气体量，确定该逸散性排放的泄漏速率和泄漏持续时间。此外，有利地，本公开的实施方案可以基于该确定的泄漏速率和泄漏持续时间，确定来自排放源的该逸散性排放的排放总损失。这样一来，本公开的实施方案可以说明与逸散性排放接近的演变的环境或周围条件，从而提供对与该逸散性排放相关联的总损失的基于时间的说明。