一种确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法技术

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。本发明专利技术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。提升了气体管道运行的整体安全性。提升了气体管道运行的整体安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法


[0001]本专利技术涉及气体泄漏位置确定
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]本专利技术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。
[0006]本专利技术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：
[0007]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；
[0008]S2，基于现有信息获取泄漏位置概率密度函数；
[0009]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：
[0010][0011]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；
[0012]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。
[0013]本专利技术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。
[0014]本专利技术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；
[0015][0016]式(2)中：为采样浓度预期值模型给出的第i个采样点处气体组分m的浓度预期值；F
m
为模型给出的气体m浓度预测函数；x0为管道泄漏位置；X和Y为采样点i的横纵坐标；N
i
为采样点数量。
[0017]本专利技术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，气体组分m在第α和β两个采样点处浓度预期值按照以下方法获得：按照所述泄漏位置概率密度函数生成若干泄漏位置的随机抽样，由其组成泄漏位置数列；按所述采样浓度预期值模型和采样点坐标信息计算泄漏位置数列中每一泄漏位置对应的浓度预期值并组成浓度预期值数列；利用所述浓度预期值数列计算气体组分m在α和β两个采样点处浓度预期值的协方差。
[0018]本专利技术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，搜索采样点的横纵坐标向量可采用非线性多变量优化算法。
[0019]本专利技术确定管道气体泄漏点的定位采样布局方法能充分利用采样浓度预期值模型和泄漏位置概率密度函数，并将二者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，解决了当前基于操作人员经验的人工布局方法带来的定位效率和获取信息量低下的问题，能够更快速的确定管道泄漏位置，提升了气体管道(如燃气管道)运行的整体安全性。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术，下面将对本专利技术的说明书附图进行描述和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅说明了本专利技术的一些示例性实施方案的某些方面，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0021]图1为本专利技术第一种实施方式的确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法流程图。
具体实施方式
[0022]以下参照附图详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅
是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另有说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值等应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
[0023]本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其它要素的可能。
[0024]本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用词典中定义的术语应当被理解为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非本文有明确地这样定义。
[0025]对于本部分中未详细描述的部件、部件的具体型号等参数、部件之间的相互关系以及控制电路，可被认为是相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0026]实施方式1
[0027]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：
[0028]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；
[0029]所述采样点为土壤采样点或空中采样点；
[0030]所述模型根据不同的理论和使用场景，采用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的确定管道气体泄漏点位置的采样布局方法，其特征在于，所述采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯昭正，
申请(专利权)人：侯昭正，
类型：发明
国别省市：