天然气管道多角度泄漏浓度场及火焰形态测试方法及系统与流程

本发明涉及天然气管道安全，尤其涉及一种天然气管道多角度泄漏浓度场及火焰形态测试方法及系统。

背景技术：

1、天然气管道在运营过程中，泄漏事故时有发生。现有技术通常会基于预先搭建的天然气管道泄漏测试模型模拟不同的泄漏情形进行测试，以得到天然气管道泄漏状态数据，并在天然气管道安全监测过程中，基于实时监测数据参照测试得到的天然气管道泄漏状态数据进行天然气管道安全评估及应急响应策略的制定。

2、然而上述测试方法往往难以全面反映泄漏事故的复杂性和动态变化，导致得到的天然气管道泄漏状态数据不准确，进而导致天然气管道安全评估结果及制定的应急响应策略错误，严重情况下可能造成无法挽回的安全事故。

技术实现思路

1、本发明提供一种天然气管道多角度泄漏浓度场及火焰形态测试方法及系统，用以解决现有技术难以全面反映泄漏事故的复杂性和动态变化，导致得到的天然气管道泄漏状态数据不准确，进而导致天然气管道安全评估结果及制定的应急响应策略错误的问题。

2、一方面，本发明提供一种天然气管道多角度泄漏浓度场及火焰形态测试方法，包括：

3、以天然气管道的最小监测单元为目标，基于所述最小监测单元的结构数据及环境特征数据构建天然气管道泄漏模型；

4、基于所述天然气管道泄漏模型及计算流体动力学软件进行数值模拟仿真计算，确定所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数及仿真火焰状态参数；

5、基于所述天然气管道泄漏模型、所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数及仿真火焰状态参数设置天然气管道泄漏实测平台，并通过所述天然气管道泄漏实测平台进行天然气管道泄漏过程实测，以获得所述最小监测单元不同泄漏状态对应的实测泄漏气体状态参数及实测火焰状态参数；

6、基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的实测泄漏气体状态参数、仿真泄漏气体状态参数、实测火焰状态参数及仿真火焰状态参数，生成天然气管道多角度泄漏浓度场及火焰形态知识库。

7、在本技术的一种可选实施例中，所述结构数据包括长度、直径、材质和壁厚，所述环境特征数据包括所述最小监测单元周围预设范围内的地形数据、建筑物数据、植被数据、环境风速及风向数据；

8、相应的，所述基于所述最小监测单元的结构数据及环境特征数据构建天然气管道泄漏模型，具体包括：

9、基于所述最小监测单元的结构数据构建天然气管道子模型，基于所述最小监测单元的环境特征数据构建环境子模型，并将所述天然气管道子模型与所述环境子模型进行组合得到天然气管道泄漏模型。

10、在本技术的一种可选实施例中，所述基于所述天然气管道泄漏模型、所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数及仿真火焰状态参数设置天然气管道泄漏实测平台，具体包括：

11、基于所述天然气管道泄漏模型，确定所述最小监测单元实物及环境模拟组件的设置方式；

12、基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数及仿真火焰状态参数，确定监测设备的设置方式；

13、基于所述最小监测单元实物、环境模拟组件及监测设备的设置方式设置天然气管道泄漏实测平台。

14、在本技术的一种可选实施例中，所述监测设备包括光谱气体成像仪、普通摄像机、红外热成像仪、高速摄影仪和摄影无人机阵列；

15、相应的，所述基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数及仿真火焰状态参数，确定监测设备的设置方式，具体包括：

16、基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数，确定光谱气体成像仪的设置位置；

17、基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真火焰状态参数，确定普通摄像机、红外热成像仪、高速摄影仪和摄影无人机阵列的设置位置。

18、在本技术的一种可选实施例中，所述基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数，确定光谱气体成像仪的设置位置，具体包括：

19、基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数，确定所述最小监测单元不同泄漏状态对应的浓度场范围；

20、基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体浓度场范围，确定所述最小监测单元对应的仿真泄漏气体区域边界；

21、基于所述最小监测单元对应的仿真泄漏气体区域边界及所述最小监测单元实物的轴线方向，确定光谱气体成像仪的设置位置。

22、在本技术的一种可选实施例中，所述基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真火焰状态参数，确定普通摄像机、红外热成像仪、高速摄影仪和摄影无人机阵列的设置位置，具体包括：

23、基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真火焰状态参数，确定所述最小监测单元不同泄漏状态对应的火焰范围及温度场范围；

24、基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的火焰范围，确定不同泄漏状态对应的普通摄像机、高速摄影仪和摄影无人机阵列的设置位置；

25、基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的温度场范围，确定不同泄漏状态对应的红外热成像仪的设置位置。

26、在本技术的一种可选实施例中，所述基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的实测泄漏气体状态参数、仿真泄漏气体状态参数、实测火焰状态参数及仿真火焰状态参数，生成天然气管道多角度泄漏浓度场及火焰形态知识库，具体包括：

27、基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的实测泄漏气体状态参数、仿真泄漏气体状态参数、实测火焰状态参数及仿真火焰状态参数，确定所述最小监测单元不同泄漏状态对应的泄漏气体状态参数标准值及火焰状态参数标准值；

28、基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的泄漏气体状态参数标准值及火焰状态参数标准值构建天然气管道多角度泄漏浓度场及火焰形态知识库。

29、在本技术的一种可选实施例中，所述基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的实测泄漏气体状态参数、仿真泄漏气体状态参数、实测火焰状态参数及仿真火焰状态参数，确定所述最小监测单元不同泄漏状态对应的泄漏气体状态参数标准值及火焰状态参数标准值，具体包括：

30、确定所述最小监测单元目标泄漏状态对应的实测泄漏气体状态参数与仿真泄漏气体状态参数的比较结果及实测火焰状态参数与仿真火焰状态参数的比较结果；

31、基于所述最小监测单元目标泄漏状态对应的实测泄漏气体状态参数与仿真泄漏气体状态参数的比较结果及实测火焰状态参数与仿真火焰状态参数的比较结果，确定所述最小监测单元不同泄漏状态对应的泄漏气体状态参数标准值及火焰状态参数标准值。

32、在本技术的一种可选实施例中，所述基于所述天然气管道泄漏模型及计算流体动力学软件进行数值模拟仿真计算，具体包括：

33、基于所述天然气管道泄漏模型及对应的目标泄漏状态，确定泄漏源参数及环境参数，并进行参数设定；

34、通过预设的流动模型和燃烧模型进行目标泄漏状态对应的数值模拟仿真计算。

35、第二方面，本发明还提供一种天然气管道多角度泄漏浓度场及火焰形态测试系统，包括：

36、天然气管道泄漏模型构建模块，用于以天然气管道的最小监测单元为目标，基于所述最小监测单元的结构数据及环境特征数据构建天然气管道泄漏模型；

37、仿真泄漏参数确定模块，用于基于所述天然气管道泄漏模型及计算流体动力学软件进行数值模拟仿真计算，确定所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数及仿真火焰状态参数；

38、实测泄漏参数获取模块，用于基于所述天然气管道泄漏模型、所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数及仿真火焰状态参数设置天然气管道泄漏实测平台，并通过所述天然气管道泄漏实测平台进行天然气管道泄漏过程实测，以获得所述最小监测单元不同泄漏状态对应的实测泄漏气体状态参数及实测火焰状态参数；

39、知识库生成模块，用于基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的实测泄漏气体状态参数、仿真泄漏气体状态参数、实测火焰状态参数及仿真火焰状态参数，生成天然气管道多角度泄漏浓度场及火焰形态知识库。

40、本发明提供的一种天然气管道多角度泄漏浓度场及火焰形态测试方法及系统，通过以天然气管道的最小监测单元为目标，基于所述最小监测单元的结构数据及环境特征数据构建天然气管道泄漏模型；基于所述天然气管道泄漏模型及计算流体动力学软件进行数值模拟仿真计算，确定所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数及仿真火焰状态参数；基于所述天然气管道泄漏模型、所述最小监测单元不同泄漏状态对应的仿真泄漏气体状态参数及仿真火焰状态参数设置天然气管道泄漏实测平台，并通过所述天然气管道泄漏实测平台进行天然气管道泄漏过程实测，以获得所述最小监测单元不同泄漏状态对应的实测泄漏气体状态参数及实测火焰状态参数；基于所述最小监测单元不同泄漏状态对应的实测泄漏气体状态参数、仿真泄漏气体状态参数、实测火焰状态参数及仿真火焰状态参数，生成天然气管道多角度泄漏浓度场及火焰形态知识库，能够通过数值模拟结果指导天然气管道泄漏实测平台的设置，保证实测结果的准确性和全面性，进而解决现有技术难以全面反映泄漏事故的复杂性和动态变化，导致得到的天然气管道泄漏状态数据不准确，进而导致天然气管道安全评估结果及制定的应急响应策略错误的问题。