[發明專利]一種有毒有害氣體泄漏擴散事故源定位方法

在審

• 申請號: 201510219311.1
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104834017A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 陳國華;陳瓏凱
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01V9/00
• 分類號: G01V9/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種有毒有害氣體泄漏擴散事故源定位方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：監測傳感器陣列部署，在監測區域內部署用于監測氣體濃度的傳感器陣列，并記錄各監測點在地理坐標系統中的位置坐標；

步驟2：獲取氣象監測數據，假設氣體擴散過程中大氣環境因素保持穩定，通過風速風向儀獲取監測區域的穩態風速與風向角度數據；

步驟3：建立標準風向坐標系統，利用氣象監測得到的穩態風向角θ，對原有地理坐標系統在水平面上進行一定角度的旋轉，得到以x軸為正風向的標準風向坐標系統；

步驟4：從監測傳感器陣列獲取氣體濃度監測數據，對監測區域內的非零觀測數據進行記錄，包括氣體濃度監測值、觀測時刻、監測點在標準風向坐標系統中的位置坐標；

步驟5：氣體源參數優化計算，采用高斯煙團擴散預測模型，基于最小二乘原理，構建氣體源參數的優化模型，采用粒子群優化法，進行多維解空間的全局搜索，得到最優參數組合；

步驟6：氣體源地理位置坐標轉換，再次利用氣象監測得到的穩態風向角，將步驟5計算得到的氣體源在標準風向系統中的位置坐標，轉換為地理位置坐標，該地理位置坐標即為有毒有害氣體泄漏擴散事故源位置。

2.根據權利要求1所述的一種有毒有害氣體泄漏擴散事故源定位方法，其特征在于步驟1所述的地理坐標系統(x_G,y_G,z_G)，具體是：以監測區域內平均水準面的切平面作為地面水平面；水平面坐標y軸以正北方向為正；水平面坐標x軸以正東方向為正；垂直坐標z軸以垂直水平地面向上方向為正；取監測區域水平地面的西南角作為地理坐標系原點。

3.根據權利要求1所述的一種有毒有害氣體泄漏擴散事故源定位方法，其特征在于步驟3所述的標準風向坐標系統(x_W,y_W,z_W)，具體是：以監測區域內平均水準面的切平面作為地面水平面；水平面以正風向為坐標x軸，以橫風向為坐標y軸，以垂直水平面方向為坐標z軸；與地理坐標系統具有公共原點；標準風向坐標系統的位置坐標通過地理坐標系統轉換得到，表示為：

xW=sinθ·xG+cosθ·yGyW=sinθ·yG-cosθ·xGzW=zG---(1)]]>

式(1)中，(x_W,y_W,z_W)為風向坐標系坐標；(x_G,y_G,z_G)為地理信息系統坐標；θ為正風向與正北方向的夾角。

4.根據權利要求1所述的一種有毒有害氣體泄漏擴散事故源定位方法，其特征在于步驟5所述的氣體源參數的優化模型是以氣體濃度監測值與擴散模型預測值之間的誤差平方和最小化作為目標函數，表示為：

minf(Q0,x0,y0,z0,t0)=Σi=1n(Cmea(i)-Ccal(i))2---(2)]]>

式(2)中，多維變量(Q₀,x₀,y₀,z₀,t₀)表示氣體泄漏擴散源的源強Q₀、泄漏源在風向坐標系中的位置坐標(x₀,y₀,z₀)、泄漏擴散起始時刻t₀；C_mea表示監測點獲取的監測濃度值；C_cal表示基于高斯煙團模型的監測點濃度計算值；i表示非零氣體濃度觀測數據的序號；n表示非零氣體濃度觀測數據的個數，n≥10。