[发明专利]一种确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法

说明书

一种确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法，包括以下步骤：获取根据泄漏位置和采样点坐标信息推算采样浓度预期值模型；基于现有信息获取泄漏位置概率密度函数；建立以所有采样点坐标为自变量的信息量矩阵；搜索采样点的横纵坐标向量，使信息量矩阵的信息量指标达到最优。本发明方法将采样浓度预期值模型和泄漏位置概率密度函数结合用于构建与采样点的横纵坐标向量相关联的信息量矩阵，通过搜索采样点的横纵坐标向量使信息量矩阵的信息量指标达到最优的方式求解所有采样点的最优采样坐标，使确定管道气体泄漏点的定位采样布局能够获取更多信息量，能够更快速的确定管道泄漏位置，提升了气体管道运行的整体安全性。

技术领域

本发明涉及气体泄漏位置确定技术领域，特别是涉及一种确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法。

背景技术

随着石油化学工业的发展，天然气作为优质高效的清洁能源，已逐步成为城镇燃气的主导气源，促进了社会经济的发展，且减少了对环境的污染。由于使用天然气的用户和单位越来越多，范围越来越广，一旦发生事故就会严重危及公共安全。天然气是以甲烷为主要成分的气体混合物，同时含有少量的乙烷、丙烷、丁烷等烷烃，还含有二氧化碳、氧、氮、硫化氢、水分等。天然气成份决定它是一种火灾危险性较大的可燃气体，与空气混合后，在空气中浓度达到5％至15％时，遇到火源就可能发生火灾爆炸事故，甚至造成重大伤亡。但随着时间的不断推移，燃气管道会出现一定老化从而产生一定泄漏，而这些泄漏往往会造成重大的安全事故，因此对这些泄漏点的检测和定位是尤为必要的。

通过手持、车载气体传感器或无人机激光检测设备进行巡检，是目前发现输气管道泄漏的常用手段。当发现管道泄漏时，快速确定泄漏的准确位置有助于尽早开展管道维修工作，从而降低安全风险和经济损失。在输气管道的布设区域发现泄漏发生后，需要开展更密集的气体浓度采样并进行分析，以最终确定泄漏点的具体位置，便于后期修复工作的进行。

在当前国内和国际的相关领域，虽然不断有新的浓度检测技术和设备投入使用，但是没有对气体泄漏定位采样位置优化的技术。目前的实际操作中，采样点的布局或者是基于操作人员的经验来确定，或者是简单的均匀排布在管线上方或附近。在实际操作中，上述采样和分析工作往往需要几个星期才能达到确定泄漏点的具体位置所需精度，造成了维修延误和安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化的用于确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法，从而充分利用有限的采样设备，提高采样数据的信息量，最终提升定位效率。

本发明实施例提供一种确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法，包括以下步骤：

S1，获取根据泄漏位置和采样点坐标信息推算采样浓度预期值模型；

S2，基于现有信息获取泄漏位置概率密度函数；

S3，建立以所有采样点坐标为自变量的信息量矩阵F；采样点数量为N_i，所述信息量矩阵F是大小为N_i×N_i的矩阵，式(1)为矩阵元素的计算公式：

α和β分别为与采样点关联的矩阵元素的行列坐标；X和Y分别为采样点的横纵坐标向量；为气体组分m在α和β两个采样点处浓度预期值的协方差，所述处浓度预期值利用所述浓度预期值模型和按照所述泄漏位置概率密度函数生成泄漏位置的随机抽样获取；σ_m是测量组分m浓度所用设备的测量误差标准差；N_m为采样浓度预期值模型中涉及的气体组分的数量；

S4，搜索采样点的横纵坐标向量，使信息量矩阵的信息量指标达到最优。

本发明如上所述的确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法，进一步地，所述采样浓度预期值模型至少能够给出两种以上气体浓度的推算。

本发明如上所述的确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法，进一步地，所述采样浓度预期值模型给出如式(2)形式的浓度预测；