基于空间模拟的可燃气体检测报警方法及报警器

本发明涉及可燃气体检测报警，具体为基于空间模拟的可燃气体检测报警方法及报警器。

背景技术：

1、可燃气体检测报警技术，是指利用传感器和相关设备来监测环境中的可燃气体浓度，并在检测到超过预设阈值或危险水平时发出警报的技术，该技术旨在提供对潜在火灾或爆炸危险的及时警示，以保护人员和财产的安全。

2、现有的可燃气体检测报警技术通常都是在室内空间设置监测点，再以固定的报警阈值对室内空间的可燃气体浓度进行监测，但由于空间内气体流向多变，再考虑到气体的扩散，导致现有的可燃气体监测报警技术的报警灵敏度会低于预期，进一步导致无法及时发送报警信号，同时，现有的可燃气体监测报警技术还采用多传感器全方位检测的方法进行监测，此方法过度占用室内空间，且采用的监测手段过于原始，缺少智能性，比如在申请公开号为cn 117490005a的中国专利中，公开了一种可燃气体泄漏检测方法、系统及计算机设备，该方案就采用了多区域检测的方式，通过多个传感器同步检测以达到全屋监测的目的，监测手段过于原始，缺少智能性，且没有根据风速以及风向等条件对传感器的报警阈值进行实时调整，导致传感器的监测结果不准确，现有的可燃气体检测报警技术还存在无法根据室内的空气流动对传感器的报警阈值进行智能调控，导致传感器无法及时且准确地判断可燃气体是否存在泄漏的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的技术问题之一，通过对室内空间构建空间模型，再在空间模型中查找检测参照点，基于检测参照点设置气体扩散模型，再在空间模型中分析第一监测点以及第二监测点的位置，再结合气体扩散模型对可燃气体的扩散进行模拟，通过记录不同条件下第一监测点处的危险气体浓度并构建浓度扩散模拟坐标系，分析得到分量浓度关系曲线，再实时监测检测参照点的风向以及风速，结合分量浓度关系曲线实时更新第一监测点以及第二监测点的报警阈值，以解决现有的可燃气体检测报警技术还存在无法根据室内的空气流动对传感器的报警阈值进行智能调控，导致传感器无法及时且准确地判断可燃气体是否存在泄漏的问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本技术提供基于空间模拟的可燃气体检测报警方法，包括如下步骤：

3、对室内空间进行模型构建，得到空间模型，基于空间模型选择检测参照点；

4、基于检测参照点，结合燃气管道内的可燃气体的气体性质设置气体扩散模型；

5、在室内空间安装监测点，基于气体扩散模型对监测点的报警阈值进行更新；

6、对可燃气体进行实时监测，在气体浓度大于报警阈值时向用户发送报警信息。

7、进一步地，对室内空间进行模型构建，得到空间模型，基于空间模型选择检测参照点包括如下子步骤：

8、对室内空间进行模型构建，得到空间模型；

9、在空间模型内标注出燃气管道；

10、获取空间模型的俯视图，将俯视图补全为矩形；

11、获取矩形的几何中点，标记为空间中心，以空间中心为起点向燃气管道垂直发射射线，将射线与燃气管道的第一个交点标记为检测参照点。

12、进一步地，基于检测参照点，结合燃气管道内的可燃气体的气体性质设置气体扩散模型包括如下子步骤：

13、获取可燃气体的气体性质，所述气体性质为可燃气体的爆炸下限，获取监测装置的报警比例，将爆炸下限乘以报警比例得到报警浓度；

14、将检测参照点作为泄漏源，泄漏的气体浓度即为报警浓度，通过气体扩散模型对可燃气体的扩散进行模拟。

15、进一步地，在室内空间安装监测点，基于气体扩散模型对监测点的报警阈值进行更新包括如下子步骤：

16、在空间模型中选取第一监测点以及第二监测点；

17、基于气体扩散模型，结合第一监测点以及第二监测点对报警阈值进行分析。

18、进一步地，在空间模型中选取第一监测点以及第二监测点包括如下子步骤：

19、在俯视图中，将检测参照点所处的直线标记为管道直线，将管道直线的中点标记为管道中点；将管道的两端分别标记为第一端点以及第二端点；

20、获取第一端点至管道中点的距离，标记为半管距离；

21、以第一端点以及管道中点为两个点，半管距离为边长向空间中心的方向绘制等边三角形，标记为第一三角形；以第二端点以及管道中点为两个点，半管距离为边长向空间中心的方向绘制等边三角形，标记为第二三角形；

22、将第一三角形中另一个端点标记为第一监测点，将第二三角形中另一个端点标记为第二监测点。

23、进一步地，基于气体扩散模型，结合第一监测点以及第二监测点对报警阈值进行分析包括如下子步骤：

24、设置环境参数，所述环境参数包括横向风速分量、纵向风速分量以及竖向风速分量；

25、通过公式p=wx+0.1×wy+0.01×wz计算环境参数对应的分量风速指标，其中，p为分量风速指标，wx为横向风速分量，wy为纵向风速分量，wz为竖向风速分量；

26、将环境参数代入气体扩散模型进行模拟，记录第一监测点处模拟得到的危险气体浓度；进行多次模拟，模拟的次数为第一模拟次数，每次模拟均对环境参数随机取值，横向风速分量、纵向风速分量以及竖向风速分量取值的范围均为[0，常规室内风速]，所述常规室内风速为预设值；

27、每一次模拟时均计算对应的分量风速指标并记录危险气体浓度；以分量风速指标为x轴，危险气体浓度为y轴建立直角坐标系，命名为浓度扩散模拟坐标系，将分量风速指标以及危险气体浓度录入浓度扩散模拟坐标系；

28、对浓度扩散模拟坐标系进行进一步分析，得到分量浓度关系曲线。

29、进一步地，对浓度扩散模拟坐标系进行进一步分析包括如下子步骤：

30、对浓度扩散模拟坐标系进行多项式拟合，得到分量浓度关系函数；所述分量浓度关系函数格式为y=a×x2+b×x+c，其中，y为危险气体浓度，x为分量风速指标，a、b以及c均为常数；

31、将分量浓度关系函数对应的曲线录入浓度扩散模拟坐标系，得到分量浓度关系曲线；

32、对分量浓度关系曲线进行进一步分析，得到报警阈值。

33、进一步地，对分量浓度关系曲线进行进一步分析包括如下子步骤：

34、查找处于分量浓度关系曲线的下方的危险气体浓度中与分量浓度关系曲线的偏移量最大的危险气体浓度，标记为最大偏移值，将最大偏移值对应的分量风速指标标记为参照指标；所述偏移量即在相同的分量风速指标下，危险气体浓度与分量浓度关系曲线对应的值的差值；

35、将x=参照指标在分量浓度关系曲线中对应的点标记为移动点；

36、将分量浓度关系曲线基于移动点移动至最大偏移值所在的坐标点，将得到的曲线标记为浓度阈值曲线；

37、以检测参照点为原点，基于俯视图垂直于管道直线为横轴方向，管道直线为纵轴方向，垂直于横轴以及纵轴组成的面且垂足为原点的直线为竖轴方向，建立方向坐标系，方向坐标系中各轴线均表示风速，单位均为m/s；

38、实时获取检测参照点处的风向以及风速，标记为参照风向以及参照风速；所述参照风向包括横轴夹角、纵轴夹角以及竖轴夹角；

39、将风向以及风速以直线的形式录入方向坐标系，标记为风向风速参考线；所述风向风速参考线的长度即为风速，与横轴、纵轴以及竖轴的角度即为风向；

40、将横轴夹角、纵轴夹角以及竖轴夹角分别通过符号θx、θy以及θz表示，计算cos(θx)，cos(θy)，cos(θz)，将计算结果分别标记为横向风速计算分量、纵向风速计算分量以及竖向风速计算分量；

41、对横向风速计算分量、纵向风速计算分量以及竖向风速计算分量进行计算得到分量风速指标，将计算得到的分量风速指标命名为监测风速指标；

42、将监测风速指标代入浓度阈值曲线，计算得到的结果标记为浓度阈值，将浓度阈值设置为第一监测点以及第二监测点的报警阈值；

43、实时更新报警阈值。

44、进一步地，对可燃气体进行实时监测，在气体浓度大于报警阈值时向用户发送报警信息包括如下子步骤：

45、通过可燃气体浓度监测装置获取第一监测点以及第二监测点的可燃气体的浓度，分别标记为第一浓度以及第二浓度；

46、当第一浓度或第二浓度大于等于报警阈值时，输出可燃气体浓度过高信号，同时向用户发送报警提醒信息。

47、第二方面，本技术提供基于空间模拟的可燃气体检测报警器，包括模型构建模块、气体扩散模型、报警阈值更新模块以及监测报警模块；所述模型构建模块、气体扩散模型以及监测报警模块分别与报警阈值更新模块数据连接；

48、所述模型构建模块用于对室内空间进行模型构建，得到空间模型，基于空间模型选择检测参照点；

49、所述气体扩散模型用于基于检测参照点，结合燃气管道内的可燃气体的气体性质设置气体扩散模型；

50、所述报警阈值更新模块用于在室内空间安装监测点，基于气体扩散模型对监测点的报警阈值进行更新；

51、所述监测报警模块用于对可燃气体进行实时监测，在气体浓度大于报警阈值时向用户发送报警信息。

52、本发明的有益效果：本发明通过构建空间模型，在空间模型中选取检测参照点并设置气体扩散模型对可燃气体在检测参照点处的扩散进行模拟，优势在于，气体扩散模型结合了气体流速中x、y以及z轴方向上的风速分量进行模拟，能够更加准确的模拟出气体扩散的结果，而检测参照点设置于可燃气体管道的中部，与第一监测点以及第二监测点的距离相同，且相较于可燃气体管道的其他部位，检测参照点与第一监测点以及第二监测点的距离最大，因此若其他部位出现泄漏，第一监测点以及第二监测点中一定有一个能够检测得到比检测参照点泄漏时的危险气体浓度更高，提高了可燃气体检测的准确性以及合理性；

53、本发明通过设置第一监测点以及第二监测点，再通过气体扩散模型对可燃气体的扩散进行模拟，根据模拟结果记录每次模拟时第一监测点处的危险气体浓度，再构建浓度扩散模拟坐标系，进一步分析得到分量浓度关系曲线，优势在于，通过多次模拟，且随机选取环境参数，最终分析得到分量浓度关系曲线即为危险气体浓度与环境参数之间的关系，为后续对可燃气体的检测提供了数据基础，提高了可燃气体检测的有效性以及合理性；

54、本发明通过获取检测参照点处的风向以及风速，再构建方向坐标系，将风向以及风速录入方向坐标系并对其进行拆分，得到横向风速计算分量、纵向风速计算分量以及竖向风速计算分量，再计算监测风速指标并结合分量浓度关系曲线计算得到室内空间不同的风向以及风速环境下报警阈值的变化，优势在于，基于风向以及风速的改变，第一监测点以及第二监测点的报警阈值能够实时更新以适应危险气体的扩散，提高了可燃气体检测的可靠性以及及时性。

55、本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。