[發明專利]一種氣體泄漏源定位方法

在審

• 申請號: 201710738086.1
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107607671A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 張德生;全禎業;王宏偉
• 申請（專利權）人: 慧感（上海）物聯網科技有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01C21/00;G06N3/12
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司31224
• 代理人: 徐家豪

1.一種氣體泄漏源定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)、監測廠區區域劃分和傳感器節點的部署：對廠區劃分成大小相似的若干個矩形區域，對于任意的劃分區域，采用網格化部署傳感器，以保證不同的下風向都有對應的傳感器存在；

2)、三維空間坐標系的建立：基于廠區的各個劃分矩形區域的頂點和泄漏源的位置，分別建立右手笛卡爾坐標系A和B，其中坐標系A建立以矩形區域的兩邊分別為x軸和y軸，垂直于平面xoy的為z軸，坐標系B建立是以泄漏源垂直于海平面的交點為頂點，風向為x1軸，垂直于海平面的軸為z1軸；當以三維空間坐標系A為標準,記泄漏源的位置Q坐標(x₀,y₀,z₀)，風向與x軸的坐標系夾角為θ，傳感器的位置P坐標為(x,y,h)；當以泄漏源的位置建立的坐標系B為標準，此時的傳感器位置P坐標(s,t,h)，存在如式(1)和式(2)的換算關系：

s＝(x-x₀)cosθ+(y-y₀)sinθ(1)

t＝-(x-x₀)sinθ+(y-y₀)cosθ(2)

3)、建立氣體擴散模型：基于環境數據和傳感器數據，利用帕斯奎爾分類方法，獲得大氣穩定度，得到相關擴散系數，通過菲克擴散定律和質量守恒定律，建立的氣體擴散模型為：

C=Q2πμσxσyexp(-12y2σy2)(exp(-12(z-Hσz)2)+exp(-12(z+Hσz)2))---(3)]]>

其中參數：C:擴散到(x,y,z)處的濃度，單位kg/m³,

Q：泄漏源強度，單位kg/s，

μ：水平風速，單位是m/s，

H：有效源高度，單位是m，

σ_y：水平方向含參數x擴散系數，單位是m，

σ_z：垂直方向含參數x擴散系數，單位是m，

x：傳感器距泄漏源下風向距離，單位是m，

y：傳感器距羽流中心線側風向距離，單位是m，

z：傳感器位置高度，單位是m；

4)、確定泄漏位置判定方法：基于步驟3)建立的氣體擴散模型，泄漏源的位置是依據傳感器檢測的濃度與擴散模型的濃度接近程度作為判定標準，即通過求解目標函數如式(4)所示的最大值，其中σ_i為誤差參數，

5)、搜索模型的建立:基于廠區的網格劃分，以每個劃分的矩形區域分別建立智能搜索模型，模型的步驟如下：

a)適應度函數的選取：搜索的方法采用遺傳算法，適應度函數的選取如式(4)所示，

b)初始化種群：依據劃分矩形區域的邊界和區域內的泄漏源個數，通過對其二進制編碼和解碼，確定初始群體，

c)選擇：遺傳算法中的染色體的選擇采用如式(5)所示的輪盤賭選擇法，選擇適應度高的個體，

p(i)=J(i)Σi=1nJ(i)---(5),]]>

d)交叉和變異：遺傳算法中的交叉算子采用一點交叉，變異算子采用單點變異的方法；

6)、泄漏源強和位置確定：基于遺傳算法得到的劃分矩形區域內的最優可行解，通過泄漏源位置、傳感器部署的先驗信息和劃分區域內傳感數據交互驗證，確定出泄漏源的位置和源強。

2.如權利要求1所述的一種氣體泄漏源定位方法，其特征在于，所述傳感器的數據通過無線通信模塊傳輸。