基于现场实验的化工园区气体传感器扇形优化部署方法技术

本发明专利技术公开了一种基于现场实验的化工园区气体传感器扇形优化部署方法，根据结合环境特性和气体特性设计了现场布设传感网的方案，主要是根据风速和传感器的地理高程设计不同现场实验的部署方案，根据最先达到报警浓度传感器所属的方案为最优方案，然后在最优方案中根据达到报警浓度的传感器的数量，达到报警浓度的传感器的时间按照升序排列，结合所具体园区中给定的传感器数量，时间序列中前几位和给定传感器数量相同的传感器的位置为最优方案中的传感器的最优部署位置。本发明专利技术的现场实验方案准确度高，充分结合了气象条件以及地理高程，更具有实际意义，同时也能够为布设方案提供启发依据和指导规则。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安全应急监控方法，更具体地说，涉及一种基于现场实验的化工园区气体传感器扇形优化部署方法。
技术介绍
随着化工行业的发展，涉及到易燃易爆、有毒有害危险品的危化品园区，由于人为、设备、生产管理或者环境因素等不可避免地会出现危险气体的泄漏的情况，会引起火灾、爆炸等一系列严重事故，事故一旦发生，危害范围往往会很大，往往超出工业园区或建设项目的边界，给周边人群、环境造成恶劣影响，导致大量人员伤亡和财产损失，若事故发生在城市区域或者人口密集区域，由于人员集中，疏散困难，造成的后果会更加严重。这些事故的预防措施有：(1)对所有油气生产设施建立正式的工程设计评价程序；(2)积极使用标准对工程实践进行调节。例如炼油厂等处理类似危险物质的工厂是通过OSHA标准来调节的，该标准是1992年颁布的；(3)制定相关的操作规程并加强对操作人员的专业培训；(4)完善对运行设备的维护工作。这些措施虽然在一定程度上可以降低危害的发生频率，但是起不到真正的预防效果，事故一旦发生，如何快速有效地感知并且采取相关措施来降低危害后果才是关键，园区中合理的部署气体传感器才可以有效地监测到气体的泄漏，才可以及时采取应急措施，防止更严重的后果发生。为了监测危化品园区中可燃气体的泄漏，在这些园区中通常会部署气体传感器，但是危化品园区按照常规安装的气体传感器由于实际风向和风力等环境因素，以及地理高程等的影响在气体泄漏时可能存在监测盲区，无法真正监测到泄漏的气体，遇到火花或者其他可燃条件会引起爆炸和火灾，所以设计一套能够快速准确地监测气体泄漏的无线传感器网络是解决这一问题的重要方法。《GB50493-2009石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》规定了(1)当可燃性气体泄漏时，浓度达到了25％的爆炸下限(LEL)，应设置可燃气体监测器；(2)可燃气体监测系统应该采取两级报警，二级报警浓度为0.5LEL，一级报警浓度为0.25LEL，爆炸浓度下限为LEL。如何对工业园区中的无线传感网络进行合理布局，预防和控制潜在的重特大事故，降低其造成的损失和影响，确保工业园区、在建项目的安全运营和周边环境安全，已成为各级政府、建设者与管理者以及社会各界日益关心，关注和需要解决的核心问题，所以为避免发生重大伤亡事故，结合园区危化品扩散态势以及园区实际情况设计一套无线传感网部署系统是迫在眉睫的事情，也是造福人类的一项工程。现在大多数的传感器的部署方法是根据计算机将泄漏情景模拟出来，一般利用CFD的相关理论和仿真软件进行扩散模型的分析，根据扩散模型进行浓度分析，然后部署气体传感器节点，还有一些是纯粹基于通信特性方面进行的研究，没有结合实际泄漏场景和地理高程以及其气象条件，只是停留在理论意义上，并不具有实用性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的计算机模拟泄漏情景仅仅停留在理论研究，不具有实用性的问题，本专利技术的目的是提供一种基于现场实验的化工园区气体传感器扇形优化部署方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于现场实验的化工园区气体传感器扇形优化部署方法，包括以下步骤：步骤1，在泄漏源前方的扇形区域布置多个气体传感器，气体传感器布置于扇形的两条边以及两条边的连线上；步骤2，记录传感器的高度及其位置坐标；步骤3，启动风扇并记录风速；步骤4，使泄漏源发生泄漏，并控制泄漏速度恒定；步骤5，对泄漏气体浓度进行采样，连续监测一段时间并记录实验结果；步骤6，调节风扇风速，重复步骤3～5，依次记录实验结果；步骤7，调节扇形夹角，重复步骤3～6，依次记录实验结果；步骤8，设定报警浓度门限为可燃气体爆炸下限，记录同一风速的所有实验中第一次达到设定阈值的传感器的响应时间；步骤9，找到达到报警浓度的传感器数量最多的实验对应的实验结果，作为最优部署方案，然后确定该实验中最优的监测节点位置。根据本专利技术的一实施例，步骤9包括以下步骤：比较最优部署方案中所有达到报警浓度的传感器的时间，按照时间长短升序排列；根据具体给定的传感器的数量，选择时间序列中前几位相应数量的传感器的位置作为最优方案中气体传感器的最优部署位置。根据本专利技术的一实施例，步骤9中，报警浓度门限为可燃气体爆炸下限为LEL，则设定阈值为0.25LEL。根据本专利技术的一实施例，步骤7中，调节扇形的夹角，使得扇形边与泄漏源的夹角变化范围依次为0°，5°，10°，15°，20°，25°，30°。根据本专利技术的一实施例，步骤5中，采样间隔为1秒，监测时间为5分钟。在上述技术方案中，本专利技术的基于现场实验的化工园区气体传感器扇形优化部署方法的现场实验方案准确度高，充分结合了气象条件以及地理高程，更具有实际意义，同时也能够为布设方案提供启发依据和指导规则。附图说明图1是本专利技术基于现场实验的化工园区气体传感器扇形优化部署方法的传感器布置图；图2是本专利技术基于现场实验的化工园区气体传感器扇形优化部署方法的流程图；图3和图4是不同高程的传感器达到报警浓度所用时间示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术的技术方案。本专利技术根据结合环境特性和气体特性设计了现场布设传感网的方案，主要是根据风速和传感器的地理高程设计不同现场实验的部署方案，根据最先达到报警浓度传感器所属的方案为最优方案，然后在最优方案中根据达到报警浓度的传感器的数量，达到报警浓度的传感器的时间按照升序排列，结合所具体园区中给定的传感器数量，时间序列中前几位和给定传感器数量相同的传感器的位置为最优方案中的传感器的最优部署位置。因此，参照图1，本专利技术公开一种基于现场实验的化工园区气体传感器扇形优化部署方法，其硬件设备包括：液化气罐1个、变速风扇1个、传感器15个、风速计1个、秒表、卷尺、标尺若干、温度标定设备、无纸记录仪一台、传感器支杆若干、中继设备、PC机等。对于上述设备：液化气罐为气体泄漏源，调节液化气罐的压力阀使其以一定的速度进行泄漏。变速风扇通过调节风速来模拟无风、软风、轻风、微风以及和风等情景，对应的风速分别为V1＝0～0.2，V2＝0.3～1.5，V3＝1.6～3.3，V4＝3.4～5.4，V5＝5.5～7.9(m/s)。传感器为气体传感器，作为监测节点，在部署中形成扇形，扇形夹角为è，传感器高度分别为距离地面H1、H2和H3，改变夹角的大小，形成不同的情景。气体传感器用来监测不同情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于现场实验的化工园区气体传感器扇形优化部署方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在泄漏源前方的扇形区域布置多个气体传感器，所述气体传感器布置于扇形的两条边以及两条边的连线上；步骤2，记录传感器的高度及其位置坐标；步骤3，启动风扇并记录风速；步骤4，使泄漏源发生泄漏，并控制泄漏速度恒定；步骤5，对泄漏气体浓度进行采样，连续监测一段时间并记录实验结果；步骤6，调节风扇风速，重复步骤3～5，依次记录实验结果；步骤7，调节扇形夹角，重复步骤3～6，依次记录实验结果；步骤8，设定报警浓度门限为可燃气体爆炸下限，记录同一风速的所有实验中第一次达到设定阈值的传感器的响应时间；步骤9，找到达到报警浓度的传感器数量最多的实验对应的实验结果，作为最优部署方案，然后确定该实验中最优的监测节点位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于现场实验的化工园区气体传感器扇形优化部署方法，其特
征在于，包括以下步骤：
步骤1，在泄漏源前方的扇形区域布置多个气体传感器，所述气体传
感器布置于扇形的两条边以及两条边的连线上；
步骤2，记录传感器的高度及其位置坐标；
步骤3，启动风扇并记录风速；
步骤4，使泄漏源发生泄漏，并控制泄漏速度恒定；
步骤5，对泄漏气体浓度进行采样，连续监测一段时间并记录实验结
果；
步骤6，调节风扇风速，重复步骤3～5，依次记录实验结果；
步骤7，调节扇形夹角，重复步骤3～6，依次记录实验结果；
步骤8，设定报警浓度门限为可燃气体爆炸下限，记录同一风速的所
有实验中第一次达到设定阈值的传感器的响应时间；
步骤9，找到达到报警浓度的传感器数量最多的实验对应的实验结果，
作为最优部署方案，然后确定该实验中最优的监测节点位置。
2.如权利要求1所述的基于现场实验的化工园区气体传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏建明，章炜，姜烨，
申请(专利权)人：上海中威天安公共安全科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31