[发明专利]一种基于无人机探测的危险介质泄漏过程实时动态预测方法

权利要求书

1.一种基于无人机探测的危险介质泄漏过程实时动态预测方法，包括以下步骤：

步骤S10，基于式(1)所示高斯烟羽模型，输入已知参数，并根据所述的已知参数初始化相关参数；

步骤S20，根据实际天气、泄漏情况确定扩散系数；

步骤S30：无人机任意选定两个不同位置(x₁,y₁,z₁)，(x₂,y₂,z₂)，测得污染毒物的浓度分别为C₁(x₁,y₁,z₁),C₂(x₂,y₂,z₂)，则由式(1)得到式(5、6)：

步骤S40：对exp(-m²)在0点用6阶泰勒公式展开，并化简为式(12)；

m＝d(H-z) (13)

n＝d(H+z) (14)

步骤S50：用Matlab的符号工具箱symboltoolbox中的函数expand(f’,H’)把多项式展开，并化简，将(5)(6)表示成该多项式化简形式，得到式(20、21)，求解H²和Q后，再化简得到式(24)：

C1(x₁,y₁,z₁)＝a₁×Q×(p₁H²+q₁)² (20)

C2(x₂,y₂,z₂)＝a₂×Q×(p₂H²+q₂)² (21)

求得，

步骤S60：选定某个地面浓度C^*(x,y,0)，将得到的公式(24)代入原等浓度曲线(26)进行化简，得到最终的新预测模型，通过式(27)来计算地面等浓度曲线，

其中：C为空间任意一点(x、y、z)在t时刻空气中有毒物质的质量浓度，单位为mg/m³；σ_x、σ_y、σ_z分别为水平竖轴、水平横轴和垂直向上的扩散参数；x、y、z分别为下风向距离、侧风向距离、垂直风向距离，单位为m；

由于实际事故中，地面浓度C^*(x,y,0)＝k，k为定值

可得到式(27)：

步骤S70：通过式(27)的模型，结合无人机探测数据，可得泄漏物任意t时刻，任意地面浓度C，任意高度为z处对应平面的等浓度曲线

C^*：地面浓度；

Q：泄漏源强，单位kg/s；

H：有效源高，m；

u:风速，m/s；

a见式(9)、p见式(18)

p＝d² (18)

q＝3d²z²-1 (19)

其中，

σ_y、σ_z：泄漏扩散系数。

2.根据权利要求1所述的基于无人机探测的危险介质泄漏过程实时动态预测方法，其特征在于，所述已知参数是危险介质类别、泄漏源总容量、风速、风向、天气情况、泄漏位置地带、温度和压力。

3.根据权利要求1所述的基于无人机探测的危险介质泄漏过程实时动态预测方法，其特征在于扩散系数的确定需结合已知的大气稳定度的确定表、日照强度确定表、连续泄漏扩散系数计算公式表，泄漏发生时的天气情况和泄漏位置地带。