[發(fā)明專利]一種油氣爆炸臨界參數(shù)分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210413394.4
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102901804A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪映標(biāo);申立勇;吳明軍
• 申請（專利權(quán)）人: 四川威特龍消防設(shè)備有限公司
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及爆炸測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種油氣爆炸臨界參數(shù)分析方法。

背景技術(shù)

油罐是油料的重要儲存裝置，由于油料的易燃易爆性及油罐的受限空間特點，近年來，由于油氣爆炸所導(dǎo)致的油罐事故不斷發(fā)生，研究油氣爆炸發(fā)生的臨界參數(shù)對油罐安全防護(hù)具有重要意義。

油氣爆炸的基本條件是必須存在油氣和氧氣，油氣是指從油料揮發(fā)或逸出而生成的氣體，主要是氣態(tài)的C1-C6等烴類碳?xì)浠衔铮唧w組分與油料品種、環(huán)境溫度有關(guān)。當(dāng)油罐內(nèi)油氣與空氣（或氧氣）在一定濃度范圍內(nèi)均勻混合時遇到火源發(fā)生爆炸的濃度范圍稱為爆炸濃度極限（簡稱為爆炸極限，包括爆炸下限和爆炸上限），爆炸極限受臨界氧氣含量（即在爆炸范圍邊緣發(fā)生爆炸的混合氣體所需要氧濃度的臨界值）影響。雖然通過爆炸測試裝置能夠測試出油氣爆炸發(fā)生某一時點的爆炸極限和臨界氧氣含量實驗數(shù)據(jù)，但是這些實驗數(shù)據(jù)是非連續(xù)的，而且數(shù)量有限。因此，還需要通過對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘，最終得到事故預(yù)測的模型，用來預(yù)測油氣與氧氣等混合氣體爆炸的范圍，以指導(dǎo)對危險油氣環(huán)境進(jìn)行控制和改變，達(dá)到主動防護(hù)的目的。

在數(shù)據(jù)分析中，與油氣安全直接相關(guān)的就是爆炸點與非爆炸點的區(qū)分，預(yù)測中有兩類錯誤。第一類錯誤：屬于爆炸點，但是并被模型判定未爆炸區(qū)域；第二類錯誤：屬于非爆炸點，但是卻被模型判定在爆炸區(qū)域。

建模的目的是盡力的減小這兩類誤差，但是第一類錯誤在本項目中是屬于強(qiáng)回避性錯誤，嚴(yán)重涉及儲備安全，因此需要盡最大可能避免。

常用的建模方法有：

1、邊界分析-邏輯回歸(Logistic?Regression)方法，模型有明確的概率表達(dá)式，但是準(zhǔn)確率較差，適合無數(shù)據(jù)累積型的決策系統(tǒng)。

2、邊界分析-錯誤加權(quán)-支持向量機(jī)(Support?Vector?Machines-SVM)方法，準(zhǔn)確率要高，但無顯示表達(dá)，適合數(shù)據(jù)不斷更新的學(xué)習(xí)型決策系統(tǒng)。

3、樣條擬合(Spline)方法，只適合進(jìn)行簡單數(shù)據(jù)處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種通過分析和挖掘有限的實驗數(shù)據(jù)得到油氣爆炸事故預(yù)測模型的方法，該方法能夠根據(jù)安全需求和防護(hù)成本需求控制第一類錯誤發(fā)生概率，同時盡量減小第二類錯誤發(fā)生概率。

本發(fā)明技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種油氣爆炸臨界參數(shù)分析方法，其特征在于：包括以下分析步驟：

（一）以油氣濃度（HC）為橫坐標(biāo)、氧氣濃度（O2）為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，將所有實驗數(shù)據(jù)按爆炸和未爆炸分類建立坐標(biāo)點集；

（二）考察爆炸點集，從而進(jìn)行安全線外邊界的樣條擬合，根據(jù)曲線可以確定曲線邊界；

（三）采用邊界分析-錯誤加權(quán)-支持向量機(jī)方法對不同氧氣濃度下的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到局部氧氣濃度下相應(yīng)的停止值、安全值和預(yù)警值；

（四）采用樣條擬合和支持向量機(jī)方法將局部氧氣濃度下相應(yīng)的停止值、安全值和預(yù)警值處理成三條曲線連續(xù)形式。

本發(fā)明所述的油氣爆炸臨界參數(shù)分析方法，其所述三條曲線連續(xù)形式為在不同油氣濃度下的爆炸與非爆炸區(qū)域整體邊界的三條控制曲線：

a）、預(yù)警曲線，當(dāng)實測的油氣濃度和氧氣濃度的坐標(biāo)點位于預(yù)警曲線上方時，系統(tǒng)處于極度危險狀態(tài)；

b）、安全曲線，系統(tǒng)啟動兩相快速惰化使實測的油氣濃度和氧氣濃度的坐標(biāo)點位于該曲線時，系統(tǒng)處于危險狀態(tài)；

c）、停止曲線，當(dāng)實測的油氣濃度和氧氣濃度的坐標(biāo)點位于該曲線時，系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。

本發(fā)明所述的油氣爆炸臨界參數(shù)分析方法，其采用分類分析模型，從各個局部區(qū)域給出各預(yù)警、安全、停止區(qū)間，然后綜合給出整體的分類區(qū)間，即采用支持向量機(jī)方法，在不同的氧氣濃度下，通過設(shè)定不同的分類誤差標(biāo)準(zhǔn)，得到相應(yīng)情況下所對應(yīng)的停止值、安全值和預(yù)警值。

本發(fā)明所述的油氣爆炸臨界參數(shù)分析方法，其在分類分析中，對氧濃度進(jìn)行劃分，具體分為10%～11%，11%～12%，12%～13%，13%～14%，14%～15%，15%～16%，16%～17%，17%～18%，18%～19%，19%～20%，20%-21%。