[發明專利]一種基于無人機探測的危險介質泄漏過程實時動態預測方法

有效

• 申請號: 201711399751.5
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108122051B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 業成;姜君;張伯君;章彬斌;劉維佳;崔強;文耀華
• 申請（專利權）人: 南京市鍋爐壓力容器檢驗研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F30/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發明涉及一種基于無人機探測的危險介質泄漏過程實時動態預測方法，屬于危險介質連續泄漏的擴散過程預測領域。危險介質出現連續泄漏后，在泄漏源尺寸未知的情況下，利用泰勒公式及多項式展開等數值計算方法改進高斯模型原始算法，得到一種基于無人機探測數據的可實時動態顯示預測結果的新預測方法。該方法可根據無人機探測處于泄漏范圍空間內的任意兩點的介質濃度及三維坐標位置數據，實時預測危險介質泄漏范圍。

技術領域：

本發明屬于危險介質連續泄漏的擴散過程預測領域。具體而言，危險介質出現連續泄漏后，在泄漏源尺寸未知的情況下，利用泰勒公式及多項式展開等數值計算方法改進高斯模型原始算法，得到一種基于無人機探測數據的可實時動態顯示預測結果的新預測方法。該方法可根據無人機探測處于泄漏范圍空間內的任意兩點的介質濃度及三維坐標位置數據，實時預測危險介質泄漏范圍。

背景技術：

在工業，尤其是在承壓特種設備行業中，易燃、易爆及有毒有害物質在生產、儲存及運輸過程中易于發生泄漏事故，為有效開展事故應急救援、控制和降低泄漏事故的后果，國內外學者在泄漏擴散模擬及危害評估方面做了大量研究，主要分非重氣擴散模型和重氣擴散模型兩大類，重氣擴散模型中典型代表是三維擴散模型，如計算流體力學(CFD)方法，該方法預測精度高，具有較好的準確性，但由于其計算復雜度過大，計算時間過長，在實際工業應用中，并不適用；非重氣擴散模型中，高斯模型由于提出時間早，研究較為成熟，且模型簡單，運算量較小，能更好的兼顧計算復雜度和準確度，更適合實際的工業應用，尤其對時間要求較高的突發事故的應急處置，高斯模型得到廣泛的應用，很多相關標準的制定都以該模型為基礎。

然而由于該模型自身存在的限制性：(1)在預測時無法顯示實時泄漏情況，預測結果不能隨時間動態變化；(2)通常情況下，泄漏事故發生后完全通過實地探測的方法對事故現場有毒物質泄漏源強進行全面了解是不可能或無法實現的，使用泄漏孔徑的估算值進行濃度分布的預測，所取估算值的誤差量會使預測結果產生不可避免的固有誤差；(3)當現場情況不同，估算人員經驗豐富程度不一，則預測取值準確度不同，因此，對泄漏孔洞面積進行預測的方法，預測精度及可靠性，穩定性均無法得到有效保證。

因此，基于原有高斯煙羽模型對危險介質泄漏過程進行預測，仿真效果往往不夠準確和直觀，且不具有時效性，導致對突發事故應急處置的指揮調度、救援等工作的指導意義不大。

發明內容：

鑒于以上所述現有模型的缺點，本發明的目的在于提供一種基于無人機探測數據的危險介質泄漏過程實時動態探測方法，用于解決現有技術中通過原高斯煙羽模型預測精度不高及不具有時效性的問題。

為實現上述目的，本發明提供一種基于無人機探測的危險介質泄漏過程實時動態預測方法，包括以下步驟：

步驟S10，基于式(1)所示高斯煙羽模型，輸入已知參數，并根據所述的已知參數初始化相關參數；

所述已知參數包括危險介質類別、風速、風向、天氣情況、泄漏位置地點等；

步驟S20，根據實際天氣、泄漏情況確定擴散系數；所述的實際天氣諸如:地面風速、日照強度、大氣穩定度；

步驟S30：無人機任意選定兩個不同位置(x₁,y₁,z₁)，(x₂,y₂,z₂)，測得污染毒物的濃度分別為C₁(x₁,y₁,z₁),C₂(x₂,y₂,z₂)，則由式(1)得到式(5、6)：

步驟S40：對exp(-m²)在0點用6階泰勒公式展開，并化簡為式(12)；