[发明专利]利用固定位置传感器定位化学气体泄漏点的方法和设备

说明书

本发明公开了一种利用固定位置传感器定位化学气体泄漏点的方法，应用伴随方法，快速计算气体扩散影响系数分布，为泄漏点定位提供定量依据；利用气体扩散影响系数分布信息，应用基于相关系数的最优拟合算法，对泄漏点进行定位计算；该方法和设备综合利用了化学气体浓度传感器和气象传感器的信息，应用了气体扩散的物理规律，巧妙运用伴随方法和相关系数拟合算法提高计算效率，整体上提升了泄漏点定位精度和定位速度；将传感器监测数据、气象数据、气体扩散规律相结合，提高气体泄漏点定位效率；通过定位算法缩小搜索范围，减少人员现场排查时间，降低安全风险。

技术领域

本发明属于化学工业安全技术领域，具体涉及一种利用固定位置传感器定位化学气体泄漏点的方法和设备。

背景技术

化学气体泄漏定位是化学工业安全隐患排查和风险防范的一项重要技术。常用的泄漏定位方法如LDAR方法，是利用监测仪器对化学储存设施或传输管线进行逐点巡查，寻找泄漏点，该方法费时费力，对于大规模的化工园区，很难经常实施。另一种方法是安装气体传感器，当检测到空气中的泄漏气体，便引发报警，提示安全人员进行现场排查。由于费用和技术工艺等原因，传感器的分布密度不能够无限增大，而泄漏点与传感器往往并不重合，根据报警信息进行泄漏定位依然费时费力，且随着排查耗时的增加，对现场人员的危险性也在增加。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用固定位置传感器定位化学气体泄漏点的方法和设备，可以提高泄漏点排查的精准定位的能力和自动化程度。

一种定位化学气体泄漏点的方法，包括如下步骤：

步骤1、在化工设施所在区域确定可能的泄漏点；并在区域内设定多个气体浓度采集点；

步骤2、确定每个气体浓度采集点的位置p_i、三轴风速(u,v,w)以及三轴方向的气体扩散系数(K_x,K_y,K_z)，求解以下气体扩散伴随方程，得到传感器和泄漏点之间的扩散影响系数Φ：

其中，以区域内以竖直向上为z轴，平行于水平面的两个任意互相垂直方向为x轴和y轴的三维直角坐标系，三轴风速(u,v,w)即为x,y,z轴的风速；Φ为一个矩阵，其中每个元素Φ_ij表示传感器i和泄漏点j之间的扩散影响系数；

步骤3、获得当前每个气体浓度采集点的气体浓度C_i，所有采集点的气体浓度数据形成一个向量：C＝(C₁,C₂,...,C_N)，其中N为气体浓度采集点数目；

步骤4、利用步骤2获得的扩散影响系数Φ，对于第j个可能的泄漏点，计算其在各个气体浓度采集点处所造成的浓度值QΦ_ij，则所有气体浓度采集点的浓度形成一个新的向量：C_j′＝(QΦ_1j,QΦ_2j,QΦ_3j...QΦ_Nj)；其中Q表示各可能泄漏点的源强，取值为1；

步骤5、针对每个可能的泄漏点对应的向量C_j′，获得其与向量C的相关系数；遍历所有可能的泄漏点对应的向量，则最大相关系数对应的可能泄漏点即为最终定的泄漏点。

一种定位化学气体泄漏点的设备，包括后台计算定位模块和多个前端传感器模块；

每个所述前端传感器模块均布置在化学气体区域中设定的采集点上，包括化学气体浓度传感器、气象要素传感器和无线数据发送装置；

气象要素传感器用于实时获取包括风向、风速和温度的气象数据；

气体浓度传感器用于实时获取设定气体的浓度；当浓度超过设定门限时，启动报警，所述无线数据发送装置向后台计算定位模块传输浓度和气象数据；