[發(fā)明專利]基于成本和收益的氣體探測(cè)器選址計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810348057.9
• 申請(qǐng)日: 2018-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN108564284B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章博;慕超;王志剛;劉悅;董立超;周燦璨;成琳琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/06;G06Q50/26
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發(fā)明涉及一種基于成本和收益的氣體探測(cè)器選址計(jì)算方法，包括以下步驟：1，建立三維CFD模型，設(shè)置監(jiān)測(cè)層并劃分網(wǎng)格，將網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)設(shè)置為監(jiān)測(cè)點(diǎn)；2，記錄“監(jiān)測(cè)時(shí)間?泄漏濃度”數(shù)據(jù)序列；3，計(jì)算出任一監(jiān)測(cè)點(diǎn)j的實(shí)際危險(xiǎn)氣體濃度值；4，計(jì)算任一監(jiān)測(cè)點(diǎn)j的人員死亡概率；5，計(jì)算危險(xiǎn)因素作用于每一泄漏場(chǎng)景i時(shí)的累積個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)值和任一探測(cè)器選址方案下的風(fēng)險(xiǎn)收益值；6，估算任一探測(cè)器選址方案下的成本投入值，計(jì)算成本收益比；7，以累計(jì)個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)值最小和成本收益比最小為優(yōu)化目標(biāo)建立探測(cè)器選址計(jì)算模型；8，對(duì)模型求解，優(yōu)選出最佳探測(cè)器選址方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體泄漏安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種基于成本和收益的氣體探測(cè)器選址計(jì)算方法。

背景技術(shù)

石油石化企業(yè)危險(xiǎn)氣體泄漏主要包括可燃?xì)怏w泄漏和有毒氣體泄漏，可燃?xì)怏w泄漏易引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故，有毒氣體泄漏易導(dǎo)致人員急性中毒甚至死亡。其中，某些有毒氣體也具有燃爆特性，火災(zāi)、爆炸和毒氣泄漏事故又極易引發(fā)后果更為嚴(yán)重的多米諾效應(yīng)。在近年來的行業(yè)背景下，中上游企業(yè)對(duì)海上油氣的開發(fā)量和原油的煉化加工量明顯提升，生產(chǎn)過程中，在海洋平臺(tái)、煉化裝置區(qū)等場(chǎng)所伴隨的危險(xiǎn)氣體泄漏風(fēng)險(xiǎn)也呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)，這對(duì)氣體探測(cè)器的選址布局策略和成功檢測(cè)效率提出了更高的要求。只有氣體探測(cè)系統(tǒng)有效布局并準(zhǔn)確、高效地檢測(cè)到危險(xiǎn)氣體泄漏工況，與之連接的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)等才能及時(shí)動(dòng)作，起到事故預(yù)防和風(fēng)險(xiǎn)控制的效果。因此，設(shè)計(jì)高效、可靠的危險(xiǎn)氣體探測(cè)器的選址優(yōu)化方法，對(duì)保障石油石化行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警能力具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外普遍依靠氣體探測(cè)器來檢測(cè)危險(xiǎn)氣體泄漏工況，且相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)從總體上規(guī)定了氣體探測(cè)器的安裝規(guī)范和檢測(cè)報(bào)警要求。通常來講，存在危險(xiǎn)氣體泄漏的場(chǎng)所都需要安裝氣體探測(cè)器，但在滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，為提高探測(cè)系統(tǒng)效率究竟需要布置多少數(shù)量的探測(cè)器卻難以確定。此外，傳統(tǒng)基于經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)的探測(cè)器布置方法在長(zhǎng)期的實(shí)踐應(yīng)用過程中，總體的預(yù)警效果并不理想，而現(xiàn)有結(jié)合危險(xiǎn)氣體泄漏擴(kuò)散規(guī)律和數(shù)學(xué)規(guī)劃策略的改進(jìn)選址方法，在風(fēng)險(xiǎn)量化、探測(cè)器數(shù)量選取以及優(yōu)化方案求解等方面仍存在明顯的問題。

第一，危險(xiǎn)氣體泄漏可能引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)類型較多，其中對(duì)于人員傷害較大的常見有人員中毒風(fēng)險(xiǎn)、火災(zāi)熱輻射風(fēng)險(xiǎn)等。危險(xiǎn)氣體泄漏風(fēng)險(xiǎn)的量化方法是選址優(yōu)化建模的基礎(chǔ)，對(duì)于優(yōu)化區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)表征方法應(yīng)充分考慮首選探測(cè)器位置的隨機(jī)性和風(fēng)險(xiǎn)量化的實(shí)時(shí)性，而僅以特定時(shí)刻的泄漏濃度或體積作為風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)是不夠完整的，忽略了危險(xiǎn)氣體泄漏擴(kuò)散過程中受不確定因素作用而引發(fā)繼發(fā)事故的危險(xiǎn)性。

第二，現(xiàn)有的探測(cè)器選址優(yōu)化方法大多僅以監(jiān)測(cè)時(shí)間、場(chǎng)景覆蓋率以及風(fēng)險(xiǎn)等單一指標(biāo)作為方案優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。通過單目標(biāo)求解方法獲得的選址方案相對(duì)固定、單一，且該選址方法僅受單一指標(biāo)的影響，最終優(yōu)化方案所需探測(cè)器的數(shù)量仍難以準(zhǔn)確判斷或受決策者的主觀判斷影響，難以根據(jù)企業(yè)的實(shí)際安全投入和需求進(jìn)行靈活決策。

通常來講，隨著企業(yè)安全生產(chǎn)投入的提升，其預(yù)防事故的能力也將大幅提升，但并不意味著需要無上限的增加安全生產(chǎn)投入，若嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范需要布置大量的探測(cè)器，且大量的探測(cè)器會(huì)增加定期維護(hù)和標(biāo)定的工作量，造成人力財(cái)力的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)中存在的問題，為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開一種基于成本和收益的氣體探測(cè)器選址計(jì)算方法，該方法可以使企業(yè)從綜合考慮探測(cè)器的成本投入問題和風(fēng)險(xiǎn)控制效果或收益的雙角度出發(fā)，結(jié)合企業(yè)自身的安全投入能力，以合理的費(fèi)用達(dá)到盡可能降低風(fēng)險(xiǎn)的多目標(biāo)優(yōu)化效果，實(shí)現(xiàn)靈活、高效地決策探測(cè)器選址方案。

基于成本和收益的探測(cè)器選址計(jì)算方法，包括以下步驟：

步驟1，建立三維CFD模型，在所述三維CFD模型的設(shè)定高度設(shè)置監(jiān)測(cè)層，在所述監(jiān)測(cè)層劃分平面網(wǎng)格，將平面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)設(shè)置為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)即為探測(cè)器的選址備選點(diǎn)；

步驟2，構(gòu)建危險(xiǎn)氣體泄漏場(chǎng)景集，計(jì)算每一泄漏場(chǎng)景的發(fā)生概率，記錄每一危險(xiǎn)氣體泄漏場(chǎng)景在所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)的“監(jiān)測(cè)時(shí)間-泄漏濃度”數(shù)據(jù)序列；