[发明专利]一种近场泄漏溯源的环境风矢量自适应采样方法

说明书

本发明公开的一种近场泄漏溯源的环境风矢量自适应采样方法，包括以下步骤：1.确定合理的采样周期；2.通过风速风向传感器采集开始时刻的风速U_n和风向α_n；3.在当前采样周期内，通过浓度传感器多次间隔采集环境浓度值C_n至C_n+k；4.通过风速风向传感器采集该采样周期的最终时刻的风速U_n+1和风向α_n+1；5.对环境浓度值C_n至C_n+k进行平均值计算，同时根据风速U_n、风向α_n、风速U_n+1和风向α_n+1进行坐标变换；6.根据环境浓度平均值和风矢量坐标进行反算处理；7.判断是否满足溯源要求，若判断为是，则结束，若判断为否，则返回步骤2。本发明更好地适应复杂的大气环境、提高溯源反算的准确性、降低溯源成本、提高溯源效率。

技术领域

本发明涉及泄漏溯源方法技术领域，尤其涉及一种近场泄漏溯源的环境风矢量自适应采样方法。

背景技术

在化工、石油、染料以及一些其它的行业中存在许多危险性化学物质，例如易燃易爆的有毒性气体及液体(如液化石油气、硫化氢、氨气及氯气等)，如果在生产或运输的过程中由于工作人员的疏忽或操作失误等原因，导致这些危险性化学物质泄漏，必然会对周围的居民和环境造成极大的危害。

危险化学品事故的特点具有突发性，其是在没有任何先兆和准备下就突然发生。当危险化学品事故发生后，对人体和环境的危害往往不会一时显现出来，而是具有延时性和长期性，随着时间的发展危害有时会越来越大；危险化学品事故形式还具有多样性，并且危害性很严重，往往会造成惨重的人员伤亡及巨额的经济损失。

随着社会经济的发展，近年来危险化学品爆炸事故经常发生，有毒化学物质的泄漏及污染严重威胁到了人民生命和财产的安全，甚至导致了大范围的社会恐慌和相关社会问题，因此危险化学品爆炸事故引起了社会广泛的关注与重视。

为了减少危险化学品事故所带来的严重危害和损失，要对危险化学品的毒气泄漏污染事故进行有效控制，这除了需要加强突发性有毒物质环境污染事故的预防工作，更需建立健全的应急响应体系，提高事故处理的应变能力。在近几十年来，应急人员常常基于数学模型及泄漏气体的大气扩散过程进行计算机模拟，描述出释放物质在环境中的扩散过程和运输过程，获得泄漏物质浓度的时空分布，为相关部门对人员进行紧急疏散、对有毒物质进行处理提供理论基础及依据。同时，在此基础上可以确定不同严重程度的危害区域范围，这对于危险化学品的工程设计和应急计划的制定、实施均具有重要意义。

在有毒化学物质泄漏时，尽早获得泄漏源的相关信息对控制事故发展态势、制定人群疏散策略和应急处置具有很重要的意义。但实际中由于危险化学品事故本身的特点，泄漏源的源强、所处位置等相关信息是很难得到的，所以实现对泄漏源进行反演，得到它的关键信息成为涉化领域重点关注的问题。

基于大气模型的溯源方式是目前较为常见的快速溯源手段。首先在可能发生泄漏的场景中建立一个坐标系，建立的原则是风向仅沿x轴，假设泄漏源位于坐标(x₀,y₀,z₀)处，风速恒定，通过模型可以得到(x,y,z)位置在t时刻的浓度函数C(Q_0,x,x_0,y,y_0,z,z_0,u,t),Q₀为泄漏源源强；u为风速。利用模型，建立反问题或者直接基于概率统计，使用算法就可以进行快速实时的泄漏溯源。具体实施时，如图1所示，在可能捕捉到浓度的下风向区域设置传感器阵列，按照气象数据确定主导风向，将主导方向确定为x轴，建立坐标轴，将坐标轴内的传感器节点坐标,即(x,y,z)和对应位置的浓度信息c直接输入反算程序，得出泄漏源源项信息,源项信息包括了泄漏源的源强Q₀和泄漏源的位置(x₀,y₀,z₀)。