專(zhuān)利名稱(chēng)：燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于公共安全領(lǐng)域和傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃?xì)鈴V泛應(yīng)用于城市運(yùn)行的多個(gè)方面，并在各方面的使用比率日益增加，這使燃?xì)庠诔鞘羞\(yùn)行中的生命線(xiàn)作用日益明顯。管道一旦破裂，泄漏出的燃?xì)庥雒骰鹂赡墚a(chǎn)生火災(zāi)、爆炸等事故，對(duì)周?chē)娜藛T生命安全、建筑和環(huán)境造成嚴(yán)重危害。現(xiàn)有的城市燃?xì)夤艿佬孤┒ㄎ环治黾夹g(shù)基本上沿用傳統(tǒng)的打孔方式或采用燃?xì)鈭?bào)警儀對(duì)地表上空氣體進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)周期長(zhǎng)，耗費(fèi)大量的人力物力。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏事故、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)事故影響范圍并快速準(zhǔn)確判斷泄漏點(diǎn)的位置，以保障城市安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的有效科學(xué)監(jiān)控，是城市安全發(fā)展的重大和緊迫需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析方法，該方法可以快速找到實(shí)際泄漏源的位置，為事故應(yīng)急響應(yīng)決策提供依據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析方法，其特征在于，包括以下步驟:S1.在待監(jiān)控區(qū)域內(nèi)布置多個(gè)集成探測(cè)模塊以組成分布式網(wǎng)絡(luò)，然后對(duì)所述待監(jiān)控區(qū)域劃分網(wǎng)格分區(qū)；S2.進(jìn)行泄漏源模擬實(shí)驗(yàn)，分別假想所述待監(jiān)控區(qū)域內(nèi)各個(gè)所述網(wǎng)格分區(qū)中具有假想泄漏源，計(jì)算各個(gè)假想泄漏源連續(xù)泄漏預(yù)定時(shí)間后所述各個(gè)集成探測(cè)模塊中的模擬探測(cè)數(shù)據(jù)，建立模擬泄漏數(shù)據(jù)庫(kù)；S3.實(shí)時(shí)定位分析階段，所述多個(gè)集成探測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集泄漏氣體的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，并傳送到計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端；S4.所述計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端根據(jù)反演溯源方法，將所述實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與所述模擬泄漏數(shù)據(jù)庫(kù)中的多組所述模擬探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相似度計(jì)算，當(dāng)所述相似度取得最大值時(shí)，對(duì)應(yīng)的所述模擬探測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的假想泄漏源的位置、時(shí)間和持續(xù)泄漏時(shí)間，即為所述燃?xì)夤芫W(wǎng)的實(shí)際泄漏源的位置、時(shí)間和持續(xù)泄漏時(shí)間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用菲克擴(kuò)散定律和高斯擴(kuò)散模型進(jìn)行泄漏源模擬實(shí)驗(yàn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟S3進(jìn)一步包括:實(shí)時(shí)定位分析階段，多個(gè)所述集成探測(cè)模塊中的氣體濃度傳感器實(shí)時(shí)采集泄漏氣體監(jiān)測(cè)信息，然后由所述集成探測(cè)模塊中的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到所述計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，定義所述待監(jiān)控區(qū)域具有N個(gè)集成探測(cè)模塊且被劃分為AXA個(gè)網(wǎng)格分區(qū)，記網(wǎng)格分區(qū)的行編號(hào)為i，列編號(hào)為j，則在第(i，j)個(gè)網(wǎng)格分區(qū)中的
假想泄漏源連續(xù)泄漏ts時(shí)間后的模擬探測(cè)數(shù)據(jù)記為Λ ,,, =cn]，實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)記為
權(quán)利要求
1.燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析方法，其特征在于，包括以下步驟: 51.在待監(jiān)控區(qū)域內(nèi)布置多個(gè)集成探測(cè)模塊以組成分布式網(wǎng)絡(luò)，然后對(duì)所述待監(jiān)控區(qū)域劃分網(wǎng)格分區(qū)； 52.進(jìn)行泄漏源模擬實(shí)驗(yàn)，分別假想所述待監(jiān)控區(qū)域內(nèi)各個(gè)所述網(wǎng)格分區(qū)中具有假想泄漏源，計(jì)算各個(gè)假想泄漏源連續(xù)泄漏預(yù)定時(shí)間后所述各個(gè)集成探測(cè)模塊中的模擬探測(cè)數(shù)據(jù)，建立模擬泄漏數(shù)據(jù)庫(kù)； 53.實(shí)時(shí)定位分析階段，所述多個(gè)集成探測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集泄漏氣體的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，并傳送到計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端； 54.所述計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端根據(jù)反演溯源方法，將所述實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與所述模擬泄漏數(shù)據(jù)庫(kù)中的多組所述模擬探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相似度計(jì)算，當(dāng)所述相似度取得最大值時(shí)，對(duì)應(yīng)的所述模擬探測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的假想泄漏源的位置、時(shí)間和持續(xù)泄漏時(shí)間，即為所述燃?xì)夤芫W(wǎng)的實(shí)際泄漏源的位置、時(shí)間和持續(xù)泄漏時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析方法，其特征在于，采用菲克擴(kuò)散定律和高斯擴(kuò)散模型進(jìn)行泄漏源模擬實(shí)驗(yàn)。
3.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟S3進(jìn)一步包括:實(shí)時(shí)定位分 析階段，多個(gè)所述集成探測(cè)模塊中的氣體濃度傳感器實(shí)時(shí)采集泄漏氣體監(jiān)測(cè)信息，然后由所述集成探測(cè)模塊中的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到所述計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端。
4.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析方法，其特征在于，定義所述待監(jiān)控區(qū)域具有N個(gè)集成探測(cè)模塊且被劃分為AXA個(gè)網(wǎng)格分區(qū)，記網(wǎng)格分區(qū)的行編號(hào)為i，列編號(hào)為j，則在第(i，j)個(gè)網(wǎng)格分區(qū)中的假想泄漏源連續(xù)泄漏t s時(shí)間后的模擬探測(cè)數(shù)據(jù)記為ο ]實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)記為及 為,...，<]，相似度的計(jì)算公式為 -\ M； ■.Rg(0) = cos[Mu,R)= ^ 灸，其中 N、A、1、j 為正整數(shù)且 1、j 彡 A。
5.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析方法，其特征在于，還包括:利用風(fēng)速風(fēng)向儀檢測(cè)所述待監(jiān)控區(qū)域的風(fēng)速風(fēng)向，并傳輸給所述計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端進(jìn)行顯示。
6.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析方法，其特征在于，所述步驟SI中，在所述待監(jiān)控區(qū)域內(nèi)通過(guò)人工手動(dòng)固定布置或者通過(guò)小型無(wú)線(xiàn)遙控機(jī)器人移動(dòng)布置多個(gè)所述集成探測(cè)模塊。
7.燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析系統(tǒng)，其特征在于，包括: 多個(gè)集成探測(cè)模塊，所述多個(gè)集成探測(cè)模塊分布于待監(jiān)控區(qū)域內(nèi)并組成分布式網(wǎng)絡(luò)，在其中所述待監(jiān)控區(qū)域被劃分網(wǎng)格分區(qū)，在實(shí)時(shí)定位分析階段，所述多個(gè)集成探測(cè)模塊用于實(shí)時(shí)采集泄漏氣體的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，并傳送到計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端； 計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端，所述計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端進(jìn)一步包括: 模擬泄漏計(jì)算模塊，在泄漏源模擬實(shí)驗(yàn)階段，假想所述待監(jiān)控區(qū)域內(nèi)各個(gè)所述網(wǎng)格分區(qū)中具有假想泄漏源，所述模擬泄漏計(jì)算模塊用于計(jì)算各個(gè)假想泄漏源連續(xù)泄漏預(yù)定時(shí)間后所述各個(gè)集成探測(cè)模塊中的模擬探測(cè)數(shù)據(jù)，建立模擬泄漏數(shù)據(jù)庫(kù)； 反演定位模塊，所述反演定位模塊將所述實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與所述模擬泄漏數(shù)據(jù)庫(kù)中的多組所述模擬探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相似度計(jì)算，當(dāng)所述相似度取得最大值時(shí)，對(duì)應(yīng)的所述模擬探測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的假想泄漏源的位置、時(shí)間和持續(xù)泄漏時(shí)間，即為所述燃?xì)夤芫W(wǎng)的實(shí)際泄漏源的位置和持續(xù)泄漏時(shí)間。
8.如權(quán)利要求7所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬泄漏計(jì)算模塊中，采用菲克擴(kuò)散定律和高斯擴(kuò)散模型進(jìn)行泄漏源模擬實(shí)驗(yàn)。
9.如權(quán)利要求7所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析系統(tǒng)，其特征在于，所述集成探測(cè)模塊進(jìn)一步包括: 氣體濃度傳感器，所述氣體濃度傳感器用于實(shí)時(shí)采集泄漏氣體監(jiān)測(cè)信息； 無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊用于組成無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)，將所述實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸傳送到計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端。
10.如權(quán)利要求7所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析系統(tǒng)，其特征在于，定義所述待監(jiān)控區(qū)域具有N個(gè)集成探測(cè)模塊且被劃分為AXA個(gè)網(wǎng)格分區(qū)，記網(wǎng)格分區(qū)的行編號(hào)為i，列編號(hào)為j，則在第(i, j)個(gè)網(wǎng)格分區(qū)中的假想泄漏源連續(xù)泄漏ts時(shí)間后的模擬探測(cè)數(shù)據(jù)記為i,v=[Cl.C2..c J實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)記為及 ,&，...，則所述反演定位模塊中相似度的計(jì)算公式為
11.如權(quán)利要求7所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析系統(tǒng)，其特征在于，還包括:風(fēng)速風(fēng)向儀，所述風(fēng)速風(fēng)向儀檢測(cè)所述待監(jiān)控區(qū)域的風(fēng)速風(fēng)向，傳輸給所述計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端進(jìn)行顯示。
12.如權(quán)利要求7所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)所述集成探測(cè)模塊是通過(guò)人工手動(dòng)固定布置或者通過(guò)小型無(wú)線(xiàn)遙控機(jī)器人移動(dòng)布置在所述待監(jiān)控區(qū)域的。
13.如權(quán)利要求9所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析系統(tǒng)，其特征在于，所述集成探測(cè)模塊還包括:電源管理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。
14.如權(quán)利要求9所述的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析系統(tǒng)，其特征在于，所述集成探測(cè)模塊中的所述無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊是基于zigbee技術(shù)的。
全文摘要
本發(fā)明提出一種燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏源實(shí)時(shí)定位分析方法及系統(tǒng)，其中，該方法包括在待監(jiān)控區(qū)域內(nèi)布置多個(gè)集成探測(cè)模塊，對(duì)待監(jiān)控區(qū)域劃分網(wǎng)格分區(qū)；分別假想待監(jiān)控區(qū)域內(nèi)各個(gè)網(wǎng)格分區(qū)中具有假想泄漏源，假想泄漏源連續(xù)泄漏預(yù)定時(shí)間后集成探測(cè)模塊中的模擬探測(cè)數(shù)據(jù)，建立模擬泄漏數(shù)據(jù)庫(kù)；集成探測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集泄漏氣體的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，傳送到計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端；計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端將實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與模擬泄漏數(shù)據(jù)庫(kù)中的多組模擬探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相似度計(jì)算，當(dāng)相似度取得最大值時(shí)，模擬探測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的假想泄漏源的位置、時(shí)間和持續(xù)泄漏時(shí)間，即為實(shí)際泄漏源的位置、時(shí)間和持續(xù)泄漏時(shí)間。本發(fā)明可快速找到實(shí)際泄漏源的位置。
文檔編號(hào)F17D5/02GK103196038SQ201310082010
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者張輝, 黃弘, 劉全義, 蘇伯尼 申請(qǐng)人:清華大學(xué)