【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于氣體擴散安全工程，特別涉及一種h2s泄漏擴散范圍預測方法和系統。
技術介紹
1、h2s氣體泄漏是石油石化工業生產開發的重要災害之一，且具有隱蔽性強、事發突然和危害性大的特征，一旦泄漏硫化氫大面積擴散可能造成急性的重大人員傷亡事故，嚴重威脅現場工作人員，甚至可能造成公眾傷害。h2s氣體泄漏往往是突發性的，導致泄漏時間、泄漏地點和泄漏環境均具有不確定性。
2、因此，在突發情況下，以最短的時間確定未知泄漏源，以進一步確定應急疏散區域和安全距離，為應急決策提供依據是非常必要的。傳統的h2s氣體泄漏的預測預警大多是基于點式傳感器，點式傳感器監測范圍小、容易漏報；h2s氣體泄漏的預測預警較少考慮線性傳感器，但是線性傳感器測量范圍大，能夠更為快捷的獲得h2s氣體泄漏信息，因此開展基于線性傳感器的h2s泄漏擴散范圍預測是非常必要和有意義的。
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術采用的技術方案如下：一種h2s泄漏擴散范圍預測方法，所述方法包括以下步驟：在預測發生泄漏區域設置多個不同傳感器；根據預測發生泄漏區域氣象信息和h2s質量分數，計算不同傳感器的預測濃度值；根據不同傳感器的預測濃度值設置目標函數，獲取泄漏點位置和氣體質量釋放速度；根據非穩態瞬時點源煙團迭加模型，對泄漏點位置和氣體質量釋放速度擴散模擬，得到h2s泄漏擴散范圍。
2、進一步地，所述在預測發生泄漏區域設置多個不同傳感器包括：在預測發生泄漏區域布置多個點式和線式h2s傳感器，并對多個點式和線式
3、進一步地，所述發生泄漏區域氣象信息包括大氣穩定度、風速、風向。
4、進一步地，根據預測發生泄漏區域氣象信息和h2s質量分數，計算不同傳感器的預測濃度值包括：將預測發生泄漏區域大氣穩定度、風速、風向和h2s質量分數輸入至計算模型中，計算點式傳感器的預測濃度值為：
5、
6、其中，yh2s為h2s占泄漏氣體的質量分數；qm為氣體質量釋放速度；hr為泄漏源的高度；u為環境風速；σx*、σy*、σz*分別為風場的下風方向、側風方向和垂直方向的擴散系數，和大氣穩定度相關；x*、y*、z*為考慮風向和泄漏源不在原點(x0，y0，z0)后，旋轉和平移后新的相對坐標；
7、x*＝(x-x0)cosθ+(y-y0)sinθ；
8、y*＝(y-y0)cosθ-(x-x0)sinθ；
9、z*＝z0。
10、進一步地，根據預測發生泄漏區域氣象信息和h2s質量分數，計算不同傳感器的預測濃度值包括：將預測發生泄漏區域大氣穩定度、風速、風向和h2s質量分數輸入至計算模型中，計算線式傳感器的預測濃度值為：cl1、cl2、……cln表示第1、2、n個線式傳感器的預測濃度值；
11、第j個線式傳感器的預測濃度值clj(xj,yj,zj)為：
12、
13、將線性傳感器切割為n段，第j段的中心位置點坐標(xj*，yj*，zj*)為：
14、
15、
16、
17、其中，為h2s占泄漏氣體的質量分數；qm為氣體質量釋放速度；hr為泄漏源的高度；u為環境風速；σxj*、σyj*、σzj*分別為風場的下風方向、側風方向和垂直方向的擴散系數；(x0，y0，z0)為假設泄漏源位于原點，泄漏點在坐標系中的坐標。
18、進一步地，根據不同傳感器的預測濃度值設置目標函數，獲取泄漏點位置和氣體質量釋放速度包括：當泄漏點位置和氣體質量釋放速度qm確定時，采用窮舉法設置目標函數w為：其中，cdi和csi分別為點式傳感器、線式傳感器的測量濃度值，和分別為點式傳感器、線式傳感器的預測濃度值，n為點式傳感器的數量，m為線式傳感器的數量；當目標函數w最小時，對應的泄漏點位置和氣體質量釋放速度qm作為采用窮舉法獲取泄漏點位置和氣體質量釋放速度結果。
19、進一步地，根據不同傳感器的預測濃度值設置目標函數，獲取泄漏點位置和氣體質量釋放速度包括：當泄漏點位置和氣體質量釋放速度qm不確定時，采用粒子群法設置目標函數，包括：初始化每個粒子的泄漏點位置和氣體質量釋放速度qm；根據泄漏點位置和氣體質量釋放速度qm，計算每個粒子的目標函數w；計算每個粒子的個體最優解；計算粒子組成群落的全局最優解；根據個體最優解和全局最優解對目標函數中泄漏點位置和氣體質量釋放速度qm進行更新；判斷更新后的泄漏點位置和氣體質量釋放速度qm是否滿足設定條件，若滿足設定條件，則輸出更新后的泄漏點位置和氣體質量釋放速度qm；若不滿足設定條件，則返回重新根據泄漏點位置和氣體質量釋放速度qm，計算每個粒子的目標函數w。
20、進一步地，假設在一個4維的目標搜索空間中，由n個粒子組成一個群落；則初始化第i個粒子的泄漏點位置為則初始化后的氣體質量釋放速度qm表示為：i＝1,2,3……n；
21、第i個粒子的飛行速度vi：vi＝(vi1,vi2,vi3,vi4)；
22、第i個粒子迄今為止搜索到的最優位置為個體最優解pbest：
23、pbest＝(pi1,pi2,pi3,pi4)；
24、整個粒子群迄今為止搜索到的最優位置為全局最優解gbest：
25、gbest＝(pg1,pg2,pg3,pg4)；
26、每個粒子追隨當前的最優粒子在解空間中運動，并根據速度變換公式和位置變換公式更新自己的速度和位置，其中，速度變換公式為：
27、vid(t+1)＝wvid(t)+c1r1(pid-aid(t))+c2r2(pgd-aid(t))；
28、位置變換公式為：
29、aid(t+1)＝aid(t)+vid(t+1)；
30、其中，w為慣性權值；c1和c2為學習因子，分別反映粒子的自我學習能力和向群體最優粒子學習的能力；r1、r2為[0,1]的均勻隨機數；vi取值范圍為[-vmax,vmax]，vmax為設定常量，表示限制粒子的速度。
31、進一步地，根據非穩態瞬時點源煙團迭加模型，對泄漏點位置和氣體質量釋放速度擴散模擬，得到h2s泄漏擴散范圍包括：根據非穩態瞬時點源煙團迭加模型，對泄漏點位置和氣體質量釋放速度擴散模擬，非穩態瞬時點源煙團迭加模型將連續泄漏當作連續的瞬時泄漏，某時刻空間某點處的h2s濃度等于該時刻所釋放出來的所有煙團在該空間點的h2s濃度之和；即：
32、
33、其中，為h2s占泄漏氣體的質量分數；qm為氣體質量釋放速度；hr為泄漏源的高度；u為環境風速；σx*、σy*、σz*分別為風場的下本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種H2S泄漏擴散范圍預測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在預測發生泄漏區域設置多個不同傳感器包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述發生泄漏區域氣象信息包括大氣穩定度、風速和風向。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據預測發生泄漏區域氣象信息和H2S質量分數，計算不同傳感器的預測濃度值包括：
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據預測發生泄漏區域氣象信息和H2S質量分數，計算不同傳感器的預測濃度值包括：
6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述根據不同傳感器的預測濃度值設置目標函數，獲取泄漏點位置和氣體質量釋放速度包括：
7.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述根據不同傳感器的預測濃度值設置目標函數，獲取泄漏點位置和氣體質量釋放速度包括：
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，假設在一個四維的目標搜索空間中，由N個粒子組成一個群落；則初始化第i個粒子的泄漏點位置為則初始化后
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據非穩態瞬時點源煙團迭加模型，對泄漏點位置和氣體質量釋放速度擴散模擬，得到H2S泄漏擴散范圍包括：
10.一種H2S泄漏擴散范圍預測系統，其特征在于，所述系統包括設置模塊、計算模塊、獲取模塊和擴散模擬模塊；
...【技術特征摘要】
1.一種h2s泄漏擴散范圍預測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在預測發生泄漏區域設置多個不同傳感器包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述發生泄漏區域氣象信息包括大氣穩定度、風速和風向。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據預測發生泄漏區域氣象信息和h2s質量分數，計算不同傳感器的預測濃度值包括：
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據預測發生泄漏區域氣象信息和h2s質量分數，計算不同傳感器的預測濃度值包括：
6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述根據不同傳感器的預測濃度值設置目...
【專利技術屬性】
技術研發人員：欒國華，李鑫，劉長春，儲勝利，甘亦凡，
申請(專利權)人：中國石油天然氣集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。