[发明专利]用于有限时间稳态泄漏的气体浓度监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及泄漏气体浓度监测领域，具体地，涉及一种用于有限时间稳态泄漏的气体浓度监测方法及装置。

背景技术

随着工业技术的不断进步，人类将面临越来越多的安全生产问题、污染排放问题等，气体(特别是有毒气体)泄漏问题则是其中之一。泄漏的有毒气体会在风力的作用下快速传播，导致大面积人员中毒、伤亡，甚至导致重大、特大事故。

有毒气体的泄漏可以分为连续稳态泄漏、有限时间稳态泄漏、瞬态泄漏三种类型。其中，有限时间稳态泄漏是指：泄漏的有毒气体的数量是有限的，在泄漏发生了一定时间后泄漏停止，或者在泄漏期间，被人为控制停止泄漏等的情况。对于有限时间稳态泄漏问题，目前所采用的主要是积分烟团模型。使用积分烟团模型主要是将泄漏气体按一定的时间间隔划分为独立的烟团，考察每一个烟团引起的空间中监测气体浓度的变化，然后采取时间积分的方式获取有限时间泄漏后空间监测气体浓度的分布。然而，对于积分烟团模型来说，当监测时间较长，监测时间间隔较小，监测地理区域范围较大时，采用积分烟团模型会带来计算量非常大的问题(例如，在积分方法中的计算量随求解时间步数的增加而成二次方增长)，从而导致计算效率低，无法及时获取泄漏气体浓度分布的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够节省计算量、提高计算效率的用于有限时间稳态泄漏的气体浓度监测方法及装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于有限时间稳态泄漏的气体浓度监测方法，该方法包括：采集泄漏源和地理区域上的监测点在地理坐标系中的坐标，以及所述泄漏源的泄漏强度；根据所述泄漏源和所述监测点在所述地理坐标系中的坐标、以及所述地理区域的平均风向角，确定所述监测点在目标坐标系中的坐标，其中，所述目标坐标系为以所述泄漏源向地面的铅直投影点为原点，以所述地理区域的平均风向为x轴正向的坐标系；根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的气象参数、泄漏发生时间、所述监测点在所述目标坐标系中的坐标、以及所述地理区域的地面类型，确定所述监测点处的实际扩散系数；将连续泄漏的气体离散成气体烟团，并根据所述泄漏源的泄漏强度、监测时间间隔、总监测时长、所述监测点处的实际扩散系数、所述监测点在所述目标坐标系中的坐标、所述地理区域的风速及所述泄漏源的有效高度，确定每个气体烟团在所述监测点处形成的浓度；根据所述每个气体烟团在所述监测点处形成的浓度，确定所述监测点处在总监测时长内的泄漏气体浓度。

本发明还提供一种用于有限时间稳态泄漏的气体浓度监测装置，该装置包括：采集模块，用于采集泄漏源和地理区域上的监测点在地理坐标系中的坐标，以及所述泄漏源的泄漏强度；坐标确定模块，用于根据所述泄漏源和所述监测点在所述地理坐标系中的坐标、以及所述地理区域的平均风向角，确定所述监测点在目标坐标系中的坐标，其中，所述目标坐标系为以所述泄漏源向地面的铅直投影点为原点，以所述地理区域的平均风向为x轴正向的坐标系；扩散系数确定模块，用于根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的气象参数、泄漏发生时间、所述监测点在所述目标坐标系中的坐标、以及所述地理区域的地面类型，确定所述监测点处的实际扩散系数；第一浓度确定模块，用于将连续泄漏的气体离散成气体烟团，并根据所述泄漏源的泄漏强度、监测时间间隔、总监测时长、所述监测点处的实际扩散系数、所述监测点在所述目标坐标系中的坐标、所述地理区域的风速及所述泄漏源的有效高度，确定每个气体烟团在所述监测点处形成的浓度；第二浓度确定模块，用于根据所述每个气体烟团在所述监测点处形成的浓度，确定所述监测点处在总监测时长内的泄漏气体浓度。

通过上述技术方案，相比于积分烟团模型，能够大幅度减少计算量。通过将时域的积分问题转化为空间浓度的叠加问题，可以大大节省计算时间，加快计算速度，提高计算效率，从而保证在泄漏发生后，能够及时获取泄漏气体浓度分布的情况，进而可以为有毒气体泄漏之后的救援、疏散等工作赢得宝贵的时间。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施方式的用于有限时间稳态泄漏的气体浓度监测方法的流程图。

图2示出了根据本发明的另一实施方式的用于有限时间稳态泄漏的气体浓度监测方法的流程图。

图3示出了根据本发明的另一实施方式的用于有限时间稳态泄漏的气体浓度监测方法的流程图。