一、文献综述
（一）国内外研究现状
随着社会的进步，人民生活质量不断提高，家庭天然气安全问题却愈发严重。基于物联网技术的室内燃气泄露监测系统能够实时掌握室内的天然气浓度状况，并在温度过高或可燃气体(一氧化碳)浓度过高时自动报警，能够尽早发现问题并及时处理，为人们的家庭安全保驾护航[3]。燃气在为人们提供经济、快捷、生态生活的同时，也会由于使用不当导致燃气泄漏，因此引发的事故会严重损害人们的生命财产安全。液化气的主要成分是CO，一旦达到一定的值就会使人们产生头晕、呕吐，严重时甚至会产生昏迷甚至死亡。天然气主要由甲烷组成，不同于CO，天然气无毒无害。但如果发生天然气泄漏，当室内天然气浓度较高时，室内的O2浓度不能保证正常的O2吸入，也会致人死亡。无论何种燃气，将它们用作燃料时，当其泄漏在空气中超过一定浓度，就会发生爆炸，造成巨大的生命财产损失[4]。因此，设计出一款智能的、低成本的、轻便的家庭天然气监测系统显得尤为重要。智能家庭天然气监测系统不仅能够实时监测天然气的浓度，还能在浓度超过一定的阈值时发出警报，可以让人们在第一时间内找出应对的措施，最大限度地减少人力、物力、财力，同时为人们的生命和财产安全提供了保障。目前，国内外的智能天然气检测系统的研究主要如下所示：
1．国内天然气检测技术
当前国内对于天然气的检测主要是天然气在运输过程中的管道检测。管道内检测技术在国内起步较晚，至今只有30年左右的历史，20世纪80年代初期，国内开始对管道检测技术进行研究，并取得了一定成果，但并没有应用于工业中。从1994年中国石油天然气管道局从美国引进漏磁检测设备开始，国内才真正着手于漏磁检测技术的研究和应用。国内天然气管道检测技术主要集中于漏磁检测，发展至今已非常成熟，并且轴向漏磁检测技术水平与世界水平已基本持平。国外管道内检测技术的研究起步较早，发展至今已形成技术多元化、多功能的格局，涉及的基础检测理论包括：远场涡流、超声导波、脉冲涡流、射线、电磁和热成像等。因此，对国外已成熟应用的天然气管道检测和监测技术进行介绍，以期为国内未来天然气管道智能检测提供参考[6]。
2．国外天然气检测技术
国外一些国家，燃气报警器的发展已经十分成熟。在日本研发燃气报警器已经有50多年了，日本也是最先发明此种报警器的国家，在研制气体探测器和提升报警器的性能方面都是处于国际领先水平。也正是因为日本对燃气报警器研究的重视，使燃气报警器在日本社会中广泛应用，也使得日本的燃气泄露和爆炸等事故的发生率远远低于欧美等发达国家。例如FIGARO、理研等厂家研究、生产的产品采用的都是最先进的气敏传感器，并且以性能可靠、使用寿命长、响应速度快而闻名。例如天然气管道检测技术按照检测目的进行分类，主要包括：可视化检测、管道金属损失检测和泄漏检测[5]。可视化检测能够连续拍摄并记录管道内部的实际情况, 专业人员可根据摄像内容对管道内壁的缺陷、腐蚀等情况进行记录和评估。管壁金属损失检测工作原理是发射线圈产生矩形涡流，每个循环由一个正脉冲和负脉冲组成，通过量化接收器线圈捕捉到的磁反应场测量距管壁一定距离的涡流强度，涡流强度与壁厚有关，它通过比较某些信号特征与类似校准信号的瞬态时间来计算金属的平均厚度[2]。管道泄漏检测的原理是因为气体分子对光谱具有选择性吸收的特性，通过分析激光的初始功率和回波功率来获得气体的浓度。带有激光发射装置的飞行器在空中沿天然气管道飞行，将激光调谐到被检测气体的吸收波长，一部分激光能量被气体吸收，并用接收到的激光回波信号测量大气中甲烷的浓度。但是这些检测还是需要人为定期去检测和采集数据，无法做到真正的智能化和报警，会消耗大量的人力和财力。
（二）研究主要成果
1.家庭天然气智能监测系统
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