无人机搭载红外光学原理气体检测仪在城市天然气管网的应用案例

某省会城市天然气管网总长超 3000 公里，覆盖老城区密集街巷、新城区高层建筑群及城郊工业园区，部分管线埋深达 5 米，且穿越河流、铁路等复杂区域。传统人工手持检测仪巡检，不仅需频繁开挖路面，还受交通拥堵、建筑物遮挡影响，难以快速定位泄漏点，存在极大安全隐患。为提升管网运维效率，该市燃气公司引入无人机搭载红外光学原理气体检测仪的泄漏检测方案。

该检测系统核心采用非分散红外（NDIR）光学原理，其检测模块内置红外光源、滤波片与探测器。工作时，红外光源发射特定波段（3.31μm）的红外光，此波长恰好对应甲烷分子的特征吸收光谱。当红外光穿过含有甲烷的空气时，甲烷分子会选择性吸收该波段的红外能量，未被吸收的红外光经滤波片过滤后，由探测器接收并转化为电信号。系统通过对比吸收前后的信号强度差异，结合预设的校准曲线，即可精准计算出甲烷浓度，检测范围覆盖 0-100% LEL，分辨率达 1ppm，且不受水蒸气、二氧化碳等常见气体干扰。

在一次老城区管网专项检测中，无人机按预设航线沿解放路输气管线飞行。当飞至某居民小区门口时，红外检测仪突然显示甲烷浓度异常，数值达 35ppm（安全阈值为 10ppm）。系统立即触发声光报警，同时通过 4G 网络将泄漏区域的经纬度、实时浓度数据及红外热成像图（泄漏气体呈明显红色云团状）传输至运维指挥中心。

指挥中心迅速调度地面巡检组赶赴现场，并操控无人机降低飞行高度，对泄漏区域进行网格化扫描。通过分析红外图像中甲烷云团的扩散轨迹，最终锁定泄漏点位于小区门口地下 3 米处的管线接口。由于该区域下方埋设有自来水管道，人工开挖风险较高，技术人员依据无人机提供的泄漏量数据（约 0.5m³/h），制定了带压封堵方案。在处置过程中，无人机持续在现场上空监测，实时回传甲烷浓度变化，确保施工环境安全。2 小时后，泄漏点成功修复，检测仪显示甲烷浓度恢复至 0ppm。

自该方案投入使用以来，该市燃气公司累计完成 800 余公里管网检测，发现并处置泄漏隐患 23 处，较传统巡检效率提升 3 倍，开挖作业次数减少 60%，不仅降低了运维成本，还最大限度减少了对市民生活的影响，为城市燃气安全运行提供了有力保障。