一种基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法及装置。所述方法包括以下步骤：获取由巡航检测车上的气体浓度传感器输出的甲烷浓度数据和乙烷浓度数据；基于甲烷浓度的大小确定甲烷浓度异常增强数据段；基于所述数据段内甲烷浓度和乙烷浓度的相对大小及相关性确定甲烷泄漏源类别，所述类别包括天然气源、沼气源和不确定气源。本发明专利技术通过确定甲烷浓度异常增强数据段实现甲烷泄漏源的溯源，不但为泄漏源定位打下了基础，还为从根源上解决甲烷泄漏问题提供了便利。甲烷泄漏问题提供了便利。甲烷泄漏问题提供了便利。

【技术实现步骤摘要】
一种基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法及装置


[0001]本专利技术属于天然气泄漏检测
，具体涉及一种基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法及装置。

技术介绍

[0002]甲烷是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体，其20年及100年全球变暖潜能分别为CO2的82倍和29.8倍，在充分混合的温室气体排放中对全球净暖化效应的贡献率为31％。甲烷也可以通过辐射效应及化学效应使得对流层臭氧升高并进一步导致过早死亡增加、粮食减产以及植物固碳能力减弱等负面影响。城市是甲烷排放的重要来源也是应对温室气体减排和气候变化的主要平台。城市甲烷排放以无组织逸散为主，具有来源复杂、浓度低、波动大、偶发性强等特点。现有研究发现，城市燃气输配系统管道长、管件多，受地铁杂散电流腐蚀、土地沉降等影响约有2.5
±
0.5％的燃气逸散进入大气是城市甲烷排放的重要来源。同时，泄漏的天然气会在地下有限空间聚集增加爆炸风险威胁城市公共安全。如何在复杂背景浓度下识别甲烷来源是确定甲烷排放来源(主要包括天然气源、沼气源以及不确定气源三类)、促进温室气体减排亟待解决的关键问题。
[0003]有鉴于此，本专利技术提出一种基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法及装置。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法及装置。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法，包括以下步骤：
[0007]获取由巡航检测车上的气体浓度传感器输出的甲烷浓度数据和乙烷浓度数据；
[0008]基于甲烷浓度的大小确定甲烷浓度异常增强数据段；
[0009]基于所述数据段内甲烷浓度和乙烷浓度的相对大小及相关性确定甲烷泄漏源类别，所述类别包括天然气源、沼气源和不确定气源。
[0010]进一步地，所述确定甲烷浓度异常增强数据段的方法包括：
[0011]基于所述甲烷浓度数据计算甲烷背景浓度X0；
[0012]将所有连续N个以上大于第一阈值的甲烷浓度数据点分别划分为一个异常增强数据段；第一阈值＝(1+a％)X0，a的大小根据行业经验确定。
[0013]更进一步地，所述确定甲烷泄漏源类别的方法包括：
[0014]S11、针对每个异常增强数据段内的数据点计算甲乙烷增强比例：
[0015][0016]式中，R为甲乙烷增强比例，Y0为乙烷背景浓度，X、Y分别为异常增强数据段内的数
据点对应的甲烷浓度和乙烷浓度；
[0017]S12、若R大于第二阈值，转S13；否则，转S14；
[0018]S13、采用皮尔逊检验的P值对甲烷浓度和乙烷烷浓度的相关性进行分析，若P值小于0.05认为相关性显著，甲烷来源为天然气源；否则，甲烷来源为不确定气源；
[0019]S14、检查甲烷浓度峰值点处乙烷烷浓度是否下降，若是，甲烷来源为沼气源；否则，甲烷来源为不确定气源。
[0020]更进一步地，甲烷背景浓度的计算方法包括：
[0021]S21、设置宽度分别为2n、2m的第一滑动时间窗口和第二滑动时间窗口，n<m；
[0022]S22、计算以t时间点为中心的第一滑动时间窗口内的甲烷浓度中位值B
tmp,t
；
[0023]S23、计算以t时间点为中心的第一滑动时间窗口内每个时间的B
tmp,t
，并计算所述窗口内的所有点的B
tmp,t
的标准偏差BSD
tmp,t
；
[0024]S24、计算以t时间点为中心的第二滑动时间窗口内的BSD
tmp,t
的中位数MSD
tmp,t
；
[0025]S25、按下式计算甲烷背景浓度：
[0026][0027]式中，B
t
为t时间点甲烷背景浓度，obs
t
为t时间点甲烷浓度测量值或观测值，B
tmp,t1
、B
tmp,t2
分别为满足BSD
tmp,t
≥MSD
tmp,t
的时间段的两个端点的B
tmp,t
值。
[0028]更进一步地，乙烷背景浓度的计算方法包括：计算异常增强数据段内乙烷浓度的中位值，以所述中位值作为所述数据段内的乙烷背景浓度。
[0029]第二方面，本专利技术提供一种基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别装置，包括：
[0030]数据获取模块，用于获取由巡航检测车上的气体浓度传感器输出的甲烷浓度数据和乙烷浓度数据；
[0031]数据分段模块，用于基于甲烷浓度的大小确定甲烷浓度异常增强数据段；
[0032]甲烷溯源模块，用于基于所述数据段内甲烷浓度和乙烷浓度的相对大小及相关性确定甲烷泄漏源类别，所述类别包括天然气源、沼气源和不确定气源。
[0033]进一步地，所述确定甲烷浓度异常增强数据段的方法包括：
[0034]基于所述甲烷浓度数据计算甲烷背景浓度X0；
[0035]将所有连续N个以上大于第一阈值的甲烷浓度数据点分别划分为一个异常增强数据段；第一阈值＝(1+a％)X0，a的大小根据行业经验确定。
[0036]更进一步地，所述确定甲烷泄漏源类别的方法包括：
[0037]S11、针对每个异常增强数据段内的数据点计算甲乙烷增强比例：
[0038][0039]式中，R为甲乙烷增强比例，Y0为乙烷背景浓度，X、Y分别为异常增强数据段内的数据点对应的甲烷浓度和乙烷浓度；
[0040]S12、若R大于第二阈值，转S13；否则，转S14；
[0041]S13、采用皮尔逊检验的P值对甲烷浓度和乙烷烷浓度的相关性进行分析，若P值小于0.05认为相关性显著，甲烷来源为天然气源；否则，甲烷来源为不确定气源；
[0042]S14、检查甲烷浓度峰值点处乙烷烷浓度是否下降，若是，甲烷来源为沼气源；否则，甲烷来源为不确定气源。
[0043]更进一步地，甲烷背景浓度的计算方法包括：
[0044]S21、设置宽度分别为2n、2m的第一滑动时间窗口和第二滑动时间窗口，n<m；
[0045]S22、计算以t时间点为中心的第一滑动时间窗口内的甲烷浓度中位值B
tmp,t
；
[0046]S23、计算以t时间点为中心的第一滑动时间窗口内每个时间的B
tmp,t
，并计算所述窗口内的所有点的B
tmp,t
的标准偏差BSD
tmp,t
；
[0047]S24、计算以t时间点为中心的第二滑动时间窗口内的BSD
tmp,t
的中位数MSD
tmp,t
；
[0048]S25、按下式计算甲烷背景浓度：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法，其特征在于，包括以下步骤：获取由巡航检测车上的气体浓度传感器输出的甲烷浓度数据和乙烷浓度数据；基于甲烷浓度的大小确定甲烷浓度异常增强数据段；基于所述数据段内甲烷浓度和乙烷浓度的相对大小及相关性确定甲烷泄漏源类别，所述类别包括天然气源、沼气源和不确定气源。2.根据权利要求1所述的基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法，其特征在于，所述确定甲烷浓度异常增强数据段的方法包括：基于所述甲烷浓度数据计算甲烷背景浓度X0；将所有连续N个以上大于第一阈值的甲烷浓度数据点分别划分为一个异常增强数据段；第一阈值＝(1+a％)X0，a的大小根据行业经验确定。3.根据权利要求2所述的基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法，其特征在于，所述确定甲烷泄漏源类别的方法包括：S11、针对每个异常增强数据段内的数据点计算甲乙烷增强比例：式中，R为甲乙烷增强比例，Y0为乙烷背景浓度，X、Y分别为异常增强数据段内的数据点对应的甲烷浓度和乙烷浓度；S12、若R大于第二阈值，转S13；否则，转S14；S13、采用皮尔逊检验的P值对甲烷浓度和乙烷烷浓度的相关性进行分析，若P值小于0.05认为相关性显著，甲烷来源为天然气源；否则，甲烷来源为不确定气源；S14、检查甲烷浓度峰值点处乙烷烷浓度是否下降，若是，甲烷来源为沼气源；否则，甲烷来源为不确定气源。4.根据权利要求3所述的基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法，其特征在于，甲烷背景浓度的计算方法包括：S21、设置宽度分别为2n、2m的第一滑动时间窗口和第二滑动时间窗口，n<m；S22、计算以t时间点为中心的第一滑动时间窗口内的甲烷浓度中位值B
tmp,t
；S23、计算以t时间点为中心的第一滑动时间窗口内每个时间的B
tmp,t
，并计算所述窗口内的所有点的B
tmp,t
的标准偏差BSD
tmp,t
；S24、计算以t时间点为中心的第二滑动时间窗口内的BSD
tmp,t
的中位数MSD
tmp,t
；S25、按下式计算甲烷背景浓度：式中，B
t
为t时间点甲烷背景浓度，obs
t
为t时间点甲烷浓度测量值或观测值，B
tmp,t1
、B
tmp,t2
分别为满足BSD
tmp,t
≥MSD
tmp,t
的时间段的两个端点的B
tmp,t
值。5.根据权利要求4所述的基于巡航数据的甲烷泄漏源类别识别方法，其特征在于，乙烷背景浓度的计算方法包括：计算异常增强数据段内乙烷浓度的中位值，以所述中位值作为
所述数据段内的乙烷背景浓度。6.一种基于巡航数据的甲烷泄漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丽丽，曹育军，车明，马旭卿，邸鑫，侯谨城，胡彦，杨帆，
申请(专利权)人：北京市燃气集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：