[發(fā)明專利]基于傳感器陣列與脈沖響應(yīng)原理的建筑空間中泄漏源識別裝置及方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010193728.6 | 申請日： | 2020-03-18 |
| 公開（公告）號： | CN111257519A | 公開（公告）日： | 2020-06-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李斐;周康;莊俊億;蔡浩 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G01N33/00 | 分類號： | G01N33/00 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 210009 江蘇省南*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 傳感器 陣列 脈沖響應(yīng) 原理 建筑 空間 泄漏 識別 裝置 方法 | ||
本發(fā)明實施例公開了一種利用濃度傳感器陣列與脈沖響應(yīng)原理在建筑內(nèi)發(fā)生污染物釋放或危險氣體泄漏時，快速識別出泄漏源位置與泄漏源強(qiáng)度的裝置及方法。該裝置包括氣體濃度傳感器陣列、示蹤氣體脈沖釋放裝置和處理器。所述處理器連接濃度傳感器并分析其數(shù)據(jù)，脈沖釋放裝置在建筑不同區(qū)間以脈沖方式釋放示蹤氣體。該方法首先獲得潛在泄漏源對應(yīng)濃度傳感器陣列的響應(yīng)矩陣，然后可根據(jù)傳感器陣列實時監(jiān)測反饋的數(shù)值，結(jié)合正則化方法與貝葉斯概率模型計算出泄漏源的強(qiáng)度與位置。本發(fā)明方法能在不依賴數(shù)值模擬的情況下，對建筑內(nèi)泄漏源位置和強(qiáng)度進(jìn)行準(zhǔn)確的反演估計，對保障建筑環(huán)境安全具有重要意義。
(一)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于城市公共安全領(lǐng)域，具體涉及一種建筑空間內(nèi)泄漏源識別裝置及方法。
(二)背景技術(shù)
人們有90％的時間是在室內(nèi)環(huán)境中度過的，因此由室內(nèi)污染物所導(dǎo)致的健康和環(huán)境問題尤為引人關(guān)注。2009年的甲型H1N1流感、12至15年的中東呼吸綜合征(MERS)，以及2019年的新型冠狀病毒疾病(COVID-19)等傳染病在人群中蔓延迅速，說明了室內(nèi)空氣污染控制的重要性和迫切性。而建筑內(nèi)污染物控制的前提就是對污染源所屬區(qū)域及散發(fā)強(qiáng)度的準(zhǔn)確辨識。另外，對于工業(yè)環(huán)境，特別是化工行業(yè)，很多有毒有害的化學(xué)氣體是無色無味的。當(dāng)其發(fā)生泄漏時，要及時報警，這也需要對對泄漏源進(jìn)行準(zhǔn)確的識別。目前常用的污染源辨識方法多基于數(shù)值模擬，缺乏實用性和可靠性，本發(fā)明提出基于傳感器陣列與脈沖響應(yīng)原理的建筑空間污染物泄漏源識別裝置及方法，對于居住建筑室內(nèi)環(huán)境改善和工業(yè)建筑生產(chǎn)安全保障有重要意義。
(三)發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供一種基于傳感器陣列與脈沖響應(yīng)原理的建筑空間中泄漏源的識別裝置及方法，能夠自動、迅速地測量建筑內(nèi)的污染物傳質(zhì)特性并進(jìn)行泄漏源位置和強(qiáng)度的識別。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：
第一方面，本發(fā)明提供一種基于傳感器陣列與脈沖響應(yīng)原理的建筑空間中泄漏源的識別裝置，包括：氣體濃度傳感器陣列、示蹤氣體脈沖釋放裝置和處理器。
作為本發(fā)明實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述示蹤氣體脈沖釋放裝置可以在指定時刻，以指定時間步長和體積流量釋放示蹤氣體。
作為本發(fā)明實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述處理器可以同步控制氣體濃度傳感器陣列和示蹤氣體脈沖釋放裝置，在示蹤氣體脈沖釋放裝置釋放氣體脈沖的同時，氣體濃度傳感器陣列開始記錄濃度的時序變化數(shù)據(jù)。
作為本發(fā)明實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述處理器可以根據(jù)氣體濃度傳感器陣列采集的脈沖數(shù)據(jù)計算潛在污染源的響應(yīng)矩陣，根據(jù)響應(yīng)矩陣和氣體濃度傳感器陣列采集的濃度數(shù)據(jù)計算泄漏源位置和強(qiáng)度。
第二方面，本發(fā)明提供一種基于傳感器陣列與脈沖響應(yīng)的建筑空間中泄漏源的識別方法，包括：
步驟一，確定好建筑內(nèi)各濃度傳感器的位置與潛在泄漏源的位置；
步驟二，在某一潛在泄漏源的位置分別以脈沖的形式釋放一定量的氣體，獲取傳感器陣列不同濃度傳感器的響應(yīng)矩陣A，其表示泄漏源強(qiáng)度q與傳感器濃度C之間的關(guān)系，線性關(guān)系式為C＝A·q，
式中表示在tn時刻下某位置濃度傳感器的測量值；表示在tn時刻下的響應(yīng)因子；表示為在tn時刻下此泄漏源的泄漏強(qiáng)度；
步驟三，獲取了所有潛在泄漏源對應(yīng)傳感器陣列的響應(yīng)矩陣后，結(jié)合部分濃度傳感器的實測值，利用正則化方法，反算出泄漏源的強(qiáng)度；
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