城市燃气系统的安全监测正从传统的单点式感知向多维融合式监测体系演进。热式质量流量传感器能够对管网中因泄漏诱发的瞬态流量与压力扰动实现高灵敏度捕捉；基于 MEMS 振动结构的密度传感器则可在过程侧对介质密度、气体混合比及质量流量进行连续在线监测。两类传感器的协同部署能够在更前置的信号链路层面形成早期预警，从而显著缩短从异常发生到安全处置的响应周期。

1. 燃气泄漏的早期表征机制

流量与压力扰动的早期可观测性

燃气泄漏通常以质量流量平衡被破坏作为早期信号。微量泄漏（如接头微裂、密封退化）在形成可燃气体外逸浓度之前，首先导致流量与压力的轻微失衡，这些扰动常难以通过传统浓度型检测器及时捕捉。

因此，在泄漏发展早期，动态过程变量（质量流量、压差微扰）比气体浓度具有更高的前置检测价值。

多点测量条件下的质量流量平衡诊断

在多站点燃气输配系统中，通过入口与出口流量的在线比对，当全网质量平衡出现无法解释的偏差时，即可判定潜在泄漏区域，并结合历史时间序列模型实现异常趋势识别。

该机制适用于调压站、阀井等关键节点的智能化预警。

2. 关键传感技术原理与性能特性

热式质量流量传感器（Thermal Mass Flow Sensor）

工作机理
 传感芯片集成加热元件与温度敏感元件。气流通过时改变热量传输路径，恒温差控制所需的补偿功率与质量流量成比例，进而实现对低流速与瞬态波动的高灵敏测量。

典型器件及性能指标

MFS02 微型热式流量传感器：全桥模式下 0 – 1.5 m/s 量程，CTA模式下 0 - 150 m/s，适用于高动态与紧凑式集成应用。

▲图释：MFS02传感器

SFS01 硅基流量传感器：0–3.5 m/s，响应时间 <5 ms，可实时反映瞬态扰动。

▲图释：SFS01传感器

这些指标与严苛的城市燃气动态监测需求相匹配。

MEMS 振动式密度传感器（Vibronic MEMS Density Sensor）

工作机理
 基于 MEMS 的共振振动结构内置 Ω 形微通道，当气体或液体介质流经通道时，其密度改变微结构的固有频率与阻尼系数。通过模型反演可实现密度、温度、压力等参数的高精度在线测量。

▲图释：Truedyne 密度传感器

典型产品矩阵与能力

DLOM2（液体）：支持在线密度测定与体积-质量转换，无需实验室送检。

DLOM2_ex（液/气，防爆）：ATEX II1G 和 IECEx Zone 0 认证，微型化设计（约 30×83×15 mm），适用于危险区连续监测。

DLOC3（OEM）：±0.5 kg/m³ 测量误差，集成温度补偿，适配多种浓度测量场景。

DGFI1（气体）：同步输出密度、温度与压力，可用于气体混合比计算与过程质量监控。

该类传感器在燃气工艺质量监测、混气比控制、在线计量等环节具有显著优势。

3. 协同感知体系及系统级能力

▲图释：IST气体传感器工作原理

感知体系构建思想

将流量传感器与密度传感器融入同一监测架构，可构建“流量平衡 + 介质质量参数”双维度的诊断框架。相比单点气体浓度监测，协同感知能够在信号链更前端触发异常判定。

SCADA 网络中的全网质量平衡计算

在城市燃气管网 SCADA 系统中，分布式流量监测节点通过实时数据上传与云端模型分析，可实现疑似泄漏点的快速定位与趋势预测。

工商业用户端的用气行为识别

对于工商业燃气用户端，安装带高精度流量监测的智能燃气表或独立监测器，可以实时分析用气模式。一旦检测到非工作时段的基础流量异常或微小流量持续泄漏，系统可立即向管理方报警。  

应急巡检场景的移动式检测

手持式或车载检测设备结合高灵敏度流量探头，可对阀井、地缝等位置的小流量逸散实现快速扫描，提高巡检效率与定位精度。

4. 结论与建议

燃气泄漏检测的核心在于对异常的前置识别能力。基于热式质量流量传感器与 MEMS 振动式密度传感器的协同感知体系能够提供：

更早的动态信号捕捉能力

更高的过程变量监测精度

更严谨的质量平衡诊断链路

更适配多场景（管网、工商业、巡检）的部署灵活性

在实际应用中，应结合燃气输配场景、危险区等级、传感器性能指标与行业标准进行系统集成设计，以构建高可靠性的燃气安全监测体系。