模式搜索算法在毒气泄漏中的源强反算

基于泄漏源下风向的浓度监测数据并结合大气扩散模式建立反算模型,以确定泄漏源的位置和强度。以扩散模式仿真的浓度数据与监测数据的匹配度作为目标函数,将反演问题转化为优化问题,利用模式搜索算法迭代优化。以高斯模型为例验证了算法的可行性,结果表明利用探测器提供的测量浓度值,模式搜索算法能够在较短时间内搜索到最优解,在计算复杂性或时间上较梯度型算法和智能优化算法有一定优势。该算法能够及时而准确地反算出泄漏源强度和位置,为事故的应急响应与救援提供依据。     

基于人工神经网络的储罐区泄漏源实时定位技术初步研究

本文建立了基于误差反向传播算法（BP）的多层感知器（MLP）结构的神经网络进行储罐区泄漏源的实时定位，提出了现场传感器阵列优化布置的原则，设计了输入空间和解空间，应用计算机仿真获得的泄漏浓度场对建立起来的神经网络进行了训练，并成功进行了验证，分析了隐层节点数、权值和阈值的取值范围和符号、学习因子等因素对网络性能的影响。研究表明利用神经网络的非线性映射能力对储罐区泄漏源进行实时定位是可行的，单隐层的MLP可以被训练来反向分析泄漏浓度场。     

鲸鱼优化算法下气体泄漏源波达方向估计法

为减小压力容器气体泄漏实时位置估算误差,准确监测容器工况,首先,从声学监测角度提出一种引入鲸鱼优化算法(WOA)的泄漏源估计方法,采用波达方向(DOA)估计法预测气体泄漏位置方向,获得泄漏源角坐标;然后,引入WOA自适应选择方法分解DOA的特征值,多次迭代得到最精确的泄漏位置;最后,以某化工厂中压力容器数据为实际算例,比较基于WOA的气体泄漏源估计结果。结果表明:该方法可以实现压力容器泄漏精确定位,通过仿真性能曲线可直观地看出,相比于传统DOA方法及基于其他仿生智能算法的DOA方法,该方法鲁棒性和抗噪性能更好,且定位准确率高达95%,节省时间消耗达92.2%,可增强工程应用实时性。     

粒子群优化算法在源强反算问题中的应用研究

在危险化学品泄漏事故中泄漏源强是预测事故后果的主要影响参数,也是事故应急救援决策的基础。为了在化学品泄漏事故过程中快速准确地获取泄漏源强数据,将粒子群优化(PSO)算法应用于危险化学品泄漏源强的反算中。利用高斯烟羽扩散模型和下风向浓度测量数据,将计算浓度与测量浓度的误差平方和作为目标函数,采用粒子群算法来优化,以确定源强并通过模拟的测量浓度数据进行算法有效性验证。结果表明,PSO算法及其参数改进算法不依赖于初值的选择,计算速度快,能满足事故应急响应救援的需要。     

基于改进型萤火虫群优化算法泄漏源源强及位置反算研究*

针对标准萤火虫群优化算法（GSO）在危化品泄漏源源强及位置反算中存在精度不高,容易陷入局部最优等局限,提出混合萤火虫-Nelder Mead单纯形算法（GSO-NM）,并与基于步长的改进萤火虫群优化算法（MGSO）以及单纯形搜索混合协同进化萤火虫群优化算法（HCGSOSSM）进行比较分析,将3种改进型萤火虫群优化算法应用于泄漏源源强及位置反算中进行比较分析。研究结果表明:GSO-NM算法可以有效提高定位精度和稳定性,能较为精确地反算出泄漏源源强及位置,为泄漏源源强及位置反算研究提供1种新思路。     

化工罐区重质气体多源泄漏扩散实验研究

在模拟实验平台开展了罐区重质气体多源泄漏扩散的实验研究,考察多泄漏源同时泄漏时,泄漏源在罐区的位置、泄漏源间距对罐区重质气体漏扩散过程的影响。结果表明:泄漏源越靠近罐区边缘,重质气体扩散范围越大;泄漏源越靠近罐区中心区域,周围罐的阻碍作用较大,中心区域的重质气体浓度越高;泄漏源间的间距越小,泄漏源中间区域的重气浓度越大,泄漏源间的间距增大,气体扩散范围也增大,事故影响范围越大;泄漏压力、体积速率总和相同时,在一定的距离范围内,多源同时泄漏时空间各点的重质气体浓度与各泄漏源单独泄漏时空间各点重质气体浓度总和基本一致。     

氨气泄漏源定位方法研究与监测系统研制

为减少工业氨气泄漏造成的环境污染、人员伤害及财产损失,建立适用于工业氨气泄漏的气体扩散高斯模型,提出氨气泄漏源的定位方法,并研制出一套基于Zig Bee无线传感网的氨气泄漏无线监测系统,其主要包括检测节点、网络协调器以及上位机。试验模拟不同浓度下的氨气泄漏定位,实测的相对定位误差约为12%。试验结果表明:通过简化后的气体扩散高斯模型检测空气中的氨气浓度,并对泄漏源定位,结果与实际情况相符,测量精度符合国家标准;增加氨气传感器的数量可降低定位误差,提高救援抢险效率。     

室内有害气体连续泄漏扩散质量浓度模型的研究与分析

以C02为对象,对室内空间气体连续泄漏扩散过程进行试验研究,并对室内CO2气体泄漏扩散的均一质量浓度模型、两厢质量浓度模型和室内半球质量浓度模型进行研究.将理论模型计算值与不同位置测量点的试验数据进行比较分析.3种质量农度模型均表示区域质量浓度的变化,理论模型计算值与试验数据均有些偏差;远离泄漏源处,偏差较小.室内空间不同位置3个模型预测值相对大小会发生变化.对于泄漏源附近及低于泄漏源处,3种质量浓度模型预测结果误差较大;对于高于泄漏源的位置,模型预测结果较好,然而质量浓度均出现振荡不稳定的现象.由于重力沉降作用,下部空间气体质量浓度较大,上部空间气体质量浓度较小.泄漏刚开始阶段,远离泄漏源处,试验测试值与理论模型值相比有一个廷滞期,理论预测值偏差较大.     

基于改进遗传-单纯形混合算法的危险气体泄漏溯源分析

当发生危险气体泄漏时,确定其泄漏位置和泄漏源强,是制定应急方案的基础和依据之一。当无法直接确定泄漏位置、测量泄漏源强时,就需要通过有限的几个监测点,反演出可能的泄漏位置和泄漏源强,现有方法存在收敛过慢、初值敏感、参数过多等问题。描述一种结合改进遗传算法和单纯形法的IGA-NM混合算法,可用于快速反算气体泄漏的位置和源强。IGA-NM混合算法既避免了GA的收敛过慢,又避免了NM初值敏感,兼顾了全局优化。与GA、NM相比,IGA-NM混合算法的计算速度更快,计算误差更小。最后,应用IGA-NM混合算法,基于WebGIS设计了一套计算气体泄漏源强和位置的计算机程序,简化了输入参数,使用方便,可适用于气体泄漏应急监测、大气污染源溯源反查等场合     

压力管道泄漏声发射源定位的实验研究

结合实验室声发射仪和油气管道设备,建立了充气管道泄漏声发射检测系统模型,分别在传感器间距、管道压力和泄漏量三种变化状态下进行了泄漏源定位影响实验。对管道泄漏声发射信号的时域统计特征、频域分布特征以及泄漏信号的相关性作了分析;从声信号能量累计和衰减特性方面对互相关定位法和幅度衰减测量区域定位法的可行性进行了计算,表明在传感器间距较小和泄漏量较小的状态下,在背景噪声较小的环境中,用互相关法具有较好的定位精度;而幅度衰减测量区域定位方法对泄漏源的定位误差较大。     

基于无线传感器网络的气体泄漏源快速定位方法研究

为及时发现大气环境中危险化学品泄漏事故,快速准确判断泄漏源位置,实现有效的监测监控,开发出集气体质量浓度信息采集、时间校准、无线收发等功能于一体的集成探测模块。在此基础上,建立基于无线传感器网络(WSN)的气体泄漏实时监测平台,提出实时监测数据和高斯扩散模型相结合的气体泄漏源快速定位方法。通过开展实际场地泄漏试验,实现气体泄漏源的快速定位,并分析试验系统的敏感度。结果表明:气体泄漏扩散受风力影响很大;合理布局探测器,能有效提高泄漏源定位精度,为危险气体泄漏事故的应急决策提供决策参考。     

基于虚拟力的危化品仓储堆垛定位校正算法

超宽带定位技术作为一种室内高精度定位技术是解决危化品仓库堆垛贮存状态安全监测的有效方法，但在仓库非视距环境中，存在定位精度不足的问题，无法满足堆垛“五距”安全的监管要求。针对此问题，从UWB信号的信道模型和定位精度影响因素出发，利用高斯滤波消除了参考点在定位过程中由于系统和环境带来的随机误差影响，建立了参考点误差矢量库，并提出了一种虚拟力校正算法，利用建立的矢量库来对待测标签进行矢量补偿，达到提高定位精度的目的。实验表明，该方法可以提高危化品仓储堆垛定位精度，适用于监测危化品仓储状态。     

基于IEEMD样本熵分析的管道泄漏定位

为降低城市管道泄漏定位误差,提出1种改进的集合经验模态分解（IEEMD）样本熵分析的管道多点泄漏定位方法。首先通过在EEMD中添加自相关函数计算和EMD算法,得到IEEMD;然后应用IEEMD可将原始泄漏信号直接去噪并分解为真实信号分量和冗余分量,经样本熵分析计算剔除冗余分量,获得有效泄漏信号;最后根据互相关时延计算和声发射时差定位法精确计算泄漏点位置。结果表明:该方法泄漏信号提取效果好、计算效率更高,有效提高了信号的信噪比,降低了信号的均方误差;该方法将管道泄漏定位误差降低至4.06%,较大程度提高了管道泄漏定位精确度。     

基于高分遥感的危险化学品重大危险源安全布局动态管控研究*

为遏制危险化学品重特大安全事故，解决传统安全监测手段的空间局限性问题，结合高分遥感与数值模拟技术，开展危险化学品重大危险源区域安全布局动态管控研究。利用数值模拟技术模拟并确定危险化学品重大危险源重点管控范围；基于高分遥感影像提出适用于危险化学品重大危险源安全布局动态管控的变化检测方法，动态监测安全防护范围内的建筑、道路等人工构筑物的变化情况，严控事故影响范围内的人工构筑物密度；以内江市隆桥化工为实例开展示范应用。结果表明:高分遥感技术能够高效监测危险化学品重大危险源安全防护范围内的工程建设情况，有助于危险化学品企业保持足够的外部安全防护距离，降低危险化学品重特大安全事故风险。     

The method for leakage detection of urban natural gas pipeline based on the improved ITA and ALO

To solve the problems of the difficulty in early leakage monitoring and larger positioning error for urban hazardous chemicals pipelines, the optimized method based on the improved Inverse Transient Analysis (ITA) and Ant Lion Optimizer (ALO) was proposed. Firstly, based on the obtained experiment's results of leakage of natural gas in the non-metallic pipeline, the segment classification method was incorporated into the pressure gradient calculation. The modified method can adapt to the multi-node characteristics of urban pipe networks and help to obtain the preliminary positioning calculation results after optimization. Then the calculation results were embedded in the ITA calculation model. The input parameters of the gas pipeline such as boundary conditions, leakage rate and friction coefficient were used to establish the characteristic linear equations. Then the objective function of the least-squares criterion was defined, and the improved ITA model suitable for leakage detection of urban natural gas pipeline networks was constructed. Finally, the ALO was used to optimize the calculation process of the improved ITA model, and iteratively optimize the optimal friction coefficient and its corresponding minimum objective function (OF) value. As a result, a more precise location of the leakage source was calculated. The validation of the modified method is conducted by comparing the calculated values with the experiment's results. The results show that the method can accurately predict the location where the pipeline leakage occurs. The minimum error is 3.17%. Compared with the traditional ITA, this method not only accelerates the convergence speed of the objective function, but also improves the accuracy of location calculation.     

基于模糊相似优先比的供水管网渗漏同步诊断*

为加强城市供水管网渗漏诊断能力,采用基于模糊相似优先比的漏损判别方法实现供水管网漏损定位及漏损程度的同步诊断。通过MATLAB软件调用最新版EPANET V2.2建立供水管网模型,在管段中间加入扩散器模拟单次渗漏事件,通过更改扩散器系数实现渗漏量的控制;基于压力驱动水力分析得到各节点压力变化,遍历模拟各管段漏损后,通过建立节点压力灵敏度矩阵,采用K均值聚类法进行监测点布置;在此基础上,在易渗漏管段模拟产生不同渗漏级别的渗漏事件,以监测点压力变化值构建源范例库,在熵权法的基础上,采用模糊相似优先比方法同步诊断渗漏位置及渗漏程度。以某一实际管网为例,模拟产生50例历史渗漏事件,采用模糊相似优先比同步诊断新渗漏事件的渗漏位置及渗漏程度,并对比3种权重方法。结果表明:模糊相似优先比法可有效地实现渗漏定位与渗漏程度的同步诊断。