[发明专利]一种城市气体危化品泄漏的扩散仿真方法及系统

说明书

本发明涉及一种城市气体危化品泄漏的扩散仿真方法及系统。通过现场状况、气体类型和天气状况选择相应的气体扩散模型，通过训练得到泄漏气体类型对应的学习器组合，基于气体扩散模型和学习器组合生成泄漏气体扩散仿真。本方法利用机器学习中的集成方法整合各分立气体扩散模型的优势，能够预测真实危险性气体的扩散过程。

技术领域

本发明涉及气体扩散建模领域，具体涉及一种城市气体危化品泄露的扩散仿真方法及系统。

背景技术

当前，危险性气体泄漏导致的安全事故，始终作为一种潜在威胁影响着广大人民的生命财产安全，会对周边环境、设备等造成极大损害。因此，仿真预测模拟危险性气体的扩散过程，以针对性采取预警消除手段，对于减少危险性气体泄漏危害具有重要意义。

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出的城市气体危化品泄露扩散仿真方法，利用机器学习中的集成方法，有效整合各分立气体扩散模型的优势，对于预测真实危险性气体的扩散具有良好的效果。

发明内容

本发明提出了一种城市气体危化品泄露的扩散仿真方法及系统，能够在危险品气体泄漏扩散时，选择合适的扩散仿真模型，模拟气体的真实扩散过程。

本发明的一个目的是提供了一种城市气体危化品泄露的扩散仿真方法，包括以下步骤：

(1)根据风向、风向、风力、风速和大气稳定度，确定事发区域实时天气情况；

根据存储罐压、泄漏面积、泄漏时间及泄漏形状，确定事发区域现场状况；

建立气体扩散模型库，包括静风扩散模型、高斯模型、BM模型、Sutton模型、FEM3模型；

确定泄漏危险性气体的类型，危险性气体类型分为三种：轻气、中性气体、重度气体；

(2)基于事发区域实时天气情况、现场状况和泄漏气体类型，从气体扩散模型库选择相应的气体扩散模型；

(3)通过训练得到泄漏气体类型对应的学习器组合；

(4)基于步骤2选择的气体扩散模型，以及步骤3得到的学习器组合，生成最后的泄漏气体扩散仿真。

其中，步骤3中通过训练得到泄漏气体类型对应的学习器组合具体如下：

(a)建立危化品气体训练集，包括轻气训练集、中性气体训练集、重度气体训练集，具体表示形式如下：

T_name＝{(x₁，y₁)，(x₂，y₂)，...，(x_N，y_N)}，name为轻气、中性气体、重度气体，其中x_i表示从气体真实扩散空间中选取的一点位置，y_i表示该点位置的气体浓度，i＝1...N；

(b)根据不同的气体类型，选择相应的气体扩散模型，作为危化品气体训练集的基本学习器；

(c)根据不同的气体，初始化训练数据的权值分布

其中，w_1i是选取危化品气体训练集中(x_i，y_i)的概率，N是危化品气体训练集中的数据量；

(d)每种气体对应的简化扩散模型数为M，每个简化扩散模型为一个基本学习器G_m，m＝1，...，M。比如对于中性气体来说，M为3，扩散模型分别为基本学习器G₁、G₂、G₃；