泄漏源定位装置和系统的制作方法

本申请涉及危险化学品事故现场处理和定位技术领域，特别是涉及一种泄漏源定位装置和系统。

背景技术：

危险化学品往往具有扩散性和毒害性，一旦发生泄漏，将造成严重的财产损失和人员伤亡。在危化品泄漏事故发生后，第一时间对危化品泄漏源进行定位，是事故应急处置、应急救援以及评估事故潜在危害的基础。危化品泄漏事故发生后，可以根据危化品泄漏事故中的气体泄漏情况来定位危化品泄漏源。

传统的危化气体泄漏源定位方法是根据区域内危化气体的浓度梯度和扩散方向对危化气体泄漏源进行定位，常常会理想化泄漏事故现场环境。然而，危化品泄漏事故中往往伴随着爆炸、燃烧和复杂气流的发生，这些爆炸、燃烧和复杂气流的发生使得现场环境多数情况下并不理想化，非理想化的现场环境致使对危化气体泄漏源无法进行精确定位。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种泄漏源定位装置和系统。

一种泄漏源定位装置，所述装置包括：可移动平台、流量控制设备、气体检测设备、导航定位设备、控制器和通信设备；

所述流量控制设备、所述气体检测设备、所述导航定位设备、所述控制器和所述通信设备均设置于所述可移动平台上；所述可移动平台、所述流量控制设备、所述气体检测设备、所述导航定位设备和所述通信设备均与所述控制器电连接；所述流量控制设备和所述气体检测设备通过导管连接；

所述可移动平台，用于带动所述定位装置移动；

所述流量控制设备，用于对进样气体进行流量检测，并将流量检测结果发送至所述控制器，使所述控制器根据所述流量检测结果对通过所述导管的进样气体进行流量控制；

所述气体检测设备，用于对进行流量控制后的进样气体进行浓度检测，并将浓度检测结果发送至所述控制器；

所述导航定位设备，用于对所述定位装置进行定位，并将定位结果发送至所述控制器；

所述控制器，用于对接收到的所述浓度检测结果和所述定位结果进行分析，确定泄漏源强度和泄漏源位置；

所述通信设备，用于获取所述可移动平台、所述流量控制设备、所述气体检测设备、所述导航定位设备和所述控制器的运行信息。

在其中一个实施例中，所述可移动平台包括：承载板、驱动电机和驱动结构；所述驱动电机、所述流量控制设备、所述气体检测设备、所述导航定位设备、所述控制器和所述通信设备设置于所述承载板上；所述驱动电机与所述驱动结构电连接，所述驱动电机用于为所述驱动结构提供动力；所述驱动结构与所述承载板可转动连接，所述驱动结构用于带动所述承载板运动。

在其中一个实施例中，所述流量控制设备包括流量计和气泵；所述导管分别与所述流量计和所述气泵连接；所述流量计，用于对所述进样气体进行流量检测，并将所述流量检测结果发送至所述控制器，使所述控制器根据所述流量检测结果控制所述气泵的运转速度，对通过所述导管的进样气体进行流量控制。

在其中一个实施例中，所述气体检测设备包括离子迁移谱仪和可燃气体检测仪；所述流量计包括第一流量计和第二流量计；所述气泵包括第一气泵和第二气泵；所述导管包括第一导管和第二导管；所述第一导管分别与所述第一流量计、所述第一气泵和所述离子迁移谱仪相连接，所述第二导管分别与所述第二流量计、所述第二气泵连接和所述可燃气体检测仪相连接；所述第一流量计，用于对通过所述离子迁移谱仪的进样气体进行第一流量检测，并将第一流量检测结果发送至所述控制器，使所述控制器根据所述第一流量检测结果控制所述第一气泵的运转速度，对通过所述第一导管的进样气体进行流量控制；所述第二流量计，用于对通过所述可燃气体检测仪的进样气体进行第二流量检测，并将第二流量检测结果发送至所述控制器，使所述控制器根据所述第二流量检测结果控制所述第二气泵的运转速度，对通过所述第二导管的进样气体进行流量控制。

在其中一个实施例中，所述气体检测设备包括进样结构、离子迁移谱仪和可燃气体检测仪；所述进样结构包括：进样口和伸缩器，所述进样口与所述伸缩器通过导管连接，所述伸缩器分别与所述离子迁移谱仪和所述可燃气体检测仪通过导管连接；所述离子迁移谱仪，用于监测由所述进样结构进入的危化气体的浓度；所述可燃气体检测仪，用于检测由所述进样结构进入的可燃气体的浓度。

在其中一个实施例中，所述进样结构包括多个进样口和多个伸缩器，每个所述进样口对应一个所述伸缩器。

在其中一个实施例中，所述气体检测设备还包括警报设备；所述警报设备与所述可燃气体检测仪电连接，用于根据所述可燃气体检测仪的所述浓度检测结果发出警报。

在其中一个实施例中，所述伸缩器包括：第一动力机构、第二动力机构、第一机械臂和第二机械臂；所述第一机械臂与所述第一动力机构转动连接，所述第一动力机构固定设置于所述第二机械臂上，所述第二机械臂与所述第二动力机构转动连接，所述第一动力机构的转动轴与所述第二动力机构的转动轴相交。

在其中一个实施例中，所述导航定位设备包括gps定位器、惯性导航元件，还包括激光雷达和/或视觉摄像头；所述gps定位器、所述惯性导航元件、所述激光雷达和所述视觉摄像头分别与所述控制器电连接；所述gps定位器，用于获取所述定位装置的位置数据，对所述定位装置进行定位；所述激光雷达，用于获取所述定位装置与周边障碍物的第一距离信息，并将所述第一距离信息发送至所述控制器；所述视觉摄像头，用于获取所述定位装置周边的图像，并根据所述图像确定与所述周边障碍物的第二距离信息，并将所述第二距离信息发送至所述控制器；所述惯性导航元件，用于获取所述定位装置的速度和姿态，根据所述速度和所述姿态对所述定位装置进行路径推算，并将路径推算结果发送至所述控制器；所述控制器，用于根据所述第一距离信息和所述第二距离信息中的至少之一，以及所述路径推算结果，控制所述定位装置的移动。

在其中一个实施例中，包括上述任一项所述的定位装置以及地面工作站；所述地面工作站通过移动通信传输线路与所述通信设备通信连接。

上述定位装置和系统，包括可移动平台、流量控制设备、气体检测设备、导航定位设备、控制器和通信设备，控制器可通过可移动平台控制定位装置及设置于定位装置上设备的移动，进一步地，控制器与可移动平台、流量控制设备、气体检测设备、导航定位设备和通信设备电连接，获取可移动平台、流量控制设备、气体检测设备、导航定位设备的实时信息，根据获取到的信息确定危化品泄漏源强度和泄漏源位置，进一步地，流量控制设备能够控制进样气体的流量，实现气体检测设备对危化气体进行精确的检测，控制器进一步根据获取到的检测信息对泄漏源进行精确的定位。

附图说明

图1为一个实施例中泄漏源定位装置的结构示意图；

图2为一个实施例中流量控制设备200和气体检测设备300的结构示意图；

图3为一个实施例中泄漏源定位系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供一种泄漏源定位装置10，包括可移动平台100、流量控制设备200、气体检测设备300、导航定位设备400、控制器500和通信设备600。

流量控制设备200、气体检测设备300、导航定位设备400、控制器500和通信设备600均设置于可移动平台100上。

其中，可移动平台100可以是移动式机器人、汽车模型等可以灵活移动的装置，整个泄漏源定位装置10装载在可移动平台100上，通过可移动平台100的移动带动整个泄漏源定位装置10运动。

可移动平台100、流量控制设备200、气体检测设备300、导航定位设备400和通信设备600均与控制器500电连接。

其中，控制器500用于实时获取可移动平台100的状态信息，完成对可移动平台100的控制，控制可移动平台100实现运动及旋转、自主寻踪、自动避障、自主导航定位、远程通讯。可选地，控制器500还可以通过流量控制设备200控制进样气体的流量，并根据气体检测设备300和导航定位设备400的检测定位结果反推出泄漏源的强度和位置。

流量控制设备200，用于对进样气体进行流量检测，并将流量检测结果发送至控制器500，使控制器500根据流量检测结果对通过导管的进样气体进行流量控制。

其中，进样气体是指由定位装置10周围环境进入到定位装置10中的待检测气体。控制器500接收到流量控制设备200发送的流量检测结果，并根据流量检测结果对进样气体的流量进行动态控制，以提供均匀稳定的待检测气体，进一步，提高检测精度。

气体检测设备300，用于对进行流量控制后的进样气体进行浓度检测，并将浓度检测结果发送至控制器500。

其中，气体检测设备300和流量控制设备200通过导管连接，气体检测设备300检测到的气体为经过流量控制设备200和控制器500进行调控后的气体，能够提高其检测精度。

导航定位设备400，用于对定位装置10进行定位，并将定位结果发送至控制器500。

其中，导航定位设备400，用于完成可移动平台100自身位置、姿态的确定以及障碍物和周边环境的感知。具体地，导航定位设备500可以采用不同的检测单元完成对可移动平台100位置及姿态的确定，障碍物及周边环境的感知。

控制器500，用于对接收到的浓度检测结果和定位结果进行分析，确定泄漏源强度和泄漏源位置。

具体地，控制器500可以根据可移动平台100和气体检测设备300的实时信息控制可移动平台100的运动轨迹，并根据实时信息控制反推出泄漏源的强度和位置。

通信设备600，用于获取可移动平台100、流量控制设备200、气体检测设备300、导航定位设备400和控制器500的运行信息。

具体地，通信设备600能够实现气体检测定位信息及可移动平台100状态信息的远距离实时回传。通信设备600还可以将控制器500的控制指令传送给可移动平台100。可选地，通信设备600能实现可移动平台100和接收端之间带宽大于2m的通信。如果配备3g/4g及射频电台冗余通讯链路，可视条件下最大通讯距离将大于500m。

上述定位装置包括可移动平台、流量控制设备、气体检测设备、导航定位设备、控制器和通信设备，控制器可通过可移动平台控制定位装置及设置于定位装置上设备的移动，进一步地，控制器与可移动平台、流量控制设备、气体检测设备、导航定位设备和通信设备电连接，获取可移动平台、流量控制设备、气体检测设备、导航定位设备的实时信息，根据获取到的信息确定危化品泄漏源强度和泄漏源位置，进一步地，流量控制设备能够控制进样气体的流量，实现气体检测设备对危化气体进行精确的检测，控制器进一步根据获取到的检测信息对泄漏源进行精确的定位。

在其中一个实施例中，可移动平台包括：承载板、驱动电机和驱动结构；驱动电机、流量控制设备、气体检测设备、导航定位设备、控制器和通信设备设置于承载板上。

具体地，承载板的材料和形状大小并不限定，以承载板能够承载驱动电机以及流量控制设备、气体检测设备、导航定位设备、控制器和通信设备即可。

驱动电机与驱动结构电连接，驱动电机用于为驱动结构提供动力。

具体地，驱动电机为驱动结构提供动力。

驱动结构与承载板可转动连接，驱动结构用于带动承载板运动。

具体地，驱动结构的具体构成并不限定，驱动结构可以是滚轮、轨道或者履带式结构，以驱动结构能够带动承载板灵活运动即可。

可选地，移动平台包括壳体，壳体与承载板固定连接。

具体地，壳体的设置起到保护壳体内部结构不受损坏的作用。

可选地，壳体外设保护层，保护层为反辐射隔热材料。

具体地，保护层可以设置1-5mm厚的反辐射隔热材料防止定位装置在危化品事故现场工作时由于温度过高而损坏。进一步地，为位于壳体内部的流量控制设备、气体检测设备、导航定位设备、控制器和通信设备设置的保护层采用阻燃隔热材料的内保护层。

定位装置配备阻燃隔热与反辐射隔热材料，以确保能在高温工作环境下可靠工作。可移动平台的壳体内衬有隔热材料，外部覆盖有铝箔复合阻燃辐射隔热膜。综合利用外层的热辐射反射和内层的隔热来改善定位装置对高温环境的适用性。上述实施例中，可移动平台包括：承载板、驱动电机、驱动结构和壳体，承载板能够承载驱动电机、流量控制设备、气体检测设备、导航定位设备、控制器和通信设备，壳体保护设置于其中的设备，进一步，驱动电机和驱动结构配合实现带动承载板运动，以实现在不同位置对泄漏源泄漏出来的气体进行采集和检测。

在其中一个实施例中，如图2所示，为流量控制设备200和气体检测设备300的结构示意图，其中，流量控制设备200包括流量计210和气泵220；导管分别与流量计210和气泵220连接；

流量计210，用于对进样气体进行流量检测，并将流量检测结果发送至控制器500，使控制器500根据流量检测结果控制气泵220的运转速度，对通过导管的进样气体进行流量控制。

其中，流量计210用来计量进样气体的流量，安装在进样口或导管中记录流过的气体量。气泵220可以为电动气泵，气泵220通过电力不停压缩空气，产生不同的气压，以调节进样气体的进气速度和进气量，确保进气的稳定性。

具体地，控制器500根据流量计210的流量检测结果以及流量需求情况，通过控制气泵220的运转速度来调节通过导管的进样气体的流量。

可选地，气体检测设备300包括离子迁移谱仪310和可燃气体检测仪320；流量计210包括第一流量计211和第二流量计212；气泵220包括第一气泵221和第二气泵222；导管包括第一导管和第二导管；第一导管分别与第一流量计211、第一气泵221和离子迁移谱仪310相连接，第二导管分别与第二流量计212、第二气泵222和可燃气体检测仪相连接320；

第一流量计211，用于对通过离子迁移谱仪310的进样气体进行第一流量检测，并将第一流量检测结果发送至控制器500，使控制器500根据第一流量检测结果控制第一气泵221的运转速度，对通过第一导管的进样气体进行流量控制；

第二流量计212，用于对通过可燃气体检测仪320的进样气体进行第二流量检测，并将第二流量检测结果发送至控制器500，使控制器500根据第二流量检测结果控制第二气泵222的运转速度，对通过第二导管的进样气体进行流量控制。

其中，第一流量计211、第一气泵221和离子迁移谱仪310的采样点分别设置于第一导管上，可以利用三通管的形式从第一导管中采集气体。类似地，第二流量计212、第二气泵222和可燃气体检测仪相连接320的采样点分别设置于第二导管上。

具体地，控制器500对通过第一导管的进样气体进行流量的控制可以对通过离子迁移谱仪310的气体流量进行调节，对通过第二导管的进样气体进行流量的控制可以对通过可燃气体检测仪320的气体流量进行调节。

上述实施例中，流量控制设备200包括流量计210和气泵220，进一步地，流量计210包括第一流量计211和第二流量计212，气泵220包括第一气泵221和第二气泵222，控制器500根据第一流量计211的检测结果对第一气泵221的运转速度进行调节以对通过离子迁移谱仪310的气体流量进行调节，控制器500根据第二流量计212的检测结果对第二气泵222的运转速度进行调节以对可燃气体检测仪320的气体流量进行调节。

在其中一个实施例中，气体检测设备包括进样结构、离子迁移谱仪和可燃气体检测仪；

进样结构包括：进样口和伸缩器，进样口与伸缩器通过导管连接，伸缩器分别与离子迁移谱仪和可燃气体检测仪通过导管连接。

其中，进样结构用于从多角度不同高度获取进样气体。具体地，伸缩器可以设置多个可旋转的自由度。伸缩器还可以设置不同长度的机械臂。通过伸缩器可以带动进样口移动至不同的位置以实现对不同高度、不同距离范围内样品的采集。同时，伸缩器还可以带动进样口移动至相对狭窄的区域，使得离子迁移谱仪和可燃气体检测仪能够实现对于狭窄区域的气体样品的采集。通过操作伸缩器可以使离子迁移谱仪和可燃气体检测仪能够实现更大范围的气体采集。待检测气体由进样口进入，通过连接进样口与伸缩器的导管进入离子迁移谱仪和可燃气体检测仪，由离子迁移谱仪和可燃气体检测仪进行危化气体和可燃气体的检测。由于危化品事故现场烟尘和杂质较多，尽可能降低烟尘杂质等对离子迁移谱仪和可燃气体检测仪检测精度的影响。针对离子迁移谱仪和可燃气体检测仪的特点，设计的气体进样结构还包括粉尘过滤装置、气体泵送装置和高度调节装置，实现对进样气体的采集和净化。将净化后的气体输入离子迁移谱仪和可燃气体检测仪的进样口，从而避免了粉尘、杂质等对测量造成的干扰，并能实现在可移动平台保持静止的情况下不同高度气体的采集和测量。采用进样结构实现危化品事故现场烟尘弥漫的环境下危化气体的有效检测。

可选地，进样结构包括多个进样口和多个伸缩器，每个进样口对应一个伸缩器。

在本发明实施例中，多个进样口和多个伸缩器组成的进样结构获取进样气体的范围更广泛。进样结构可以根据不同的气体浓度进行调整。使得在气体浓度较高时，可以通过控制器和通信设备配合调整定位装置的运动轨迹以及位置。进样结构固定设置于离子迁移谱仪和可燃气体检测仪上，可以完成对进样气体的过滤和净化，提升离子迁移谱仪和可燃气体检测仪对气体的检测精度。可选地，多个进样结构可通过远端进行控制，进样口高度连续可调(0<h<1m)，以采集所需高度的气体样品。

可选地，伸缩器包括：第一动力机构、第二动力机构、第一机械臂和第二机械臂；第一机械臂与第一动力机构转动连接，第一动力机构固定设置于第二机械臂上，第二机械臂与第二动力机构转动连接，第一动力机构的转动轴与第二动力机构的转动轴相交。

其中，伸缩器用于完成进样口及导管的主动导向，伸缩器可以具有多个自由度。进样口设置于第一机械臂上，导管可以绑定在伸缩器的第一机械臂和第二机械臂上。利用伸缩器可将进样口和导管移动至伸缩器轴径范围内的任一位置，实现不同高度、不同距离样品的采集。另外，还可以利用伸缩器将进样口移动至狭窄区域，实现一些大型设备无法进入的狭窄巷道内气体的测量。第一动力机构的转动轴与第二动力机构的转动轴相交。可以理解，设置第一动力机构与第二动力机构的转动轴相交是为了保证伸缩器的多自由度旋转及伸缩。

离子迁移谱仪，用于监测由进样结构进入的危化气体的浓度。

其中，离子迁移谱(ionmobilityspectroscopy，ims)以离子迁移时间的差别来进行离子的分离定性，能够实现多组分危化气体的精确定量测量，可以极大地提高气体的检测分辨率，检测下限能达到ppt级(10-12)。通过采用离子迁移谱仪进行检测，可以将气体浓度检测结果与相对应的监测时间相对应，得到二维数组[监测时间，与监测时间对应的气体浓度大小]。

可燃气体检测仪，用于检测由进样结构进入的可燃气体的浓度。

其中，可燃气体检测仪是对单一或多种可燃气体浓度响应的探测器。

可选地，气体检测设备还包括警报设备；警报设备与可燃气体检测仪电连接，用于根据可燃气体检测仪的浓度检测结果发出警报。

其中，警报设备的具体形式并不限制，警报设备可以包括声光电等形式的警报提醒装置。地面监控人员能够监控到警报设备的相关信息，能够及时维护并保证安全。具体地，当可燃气体检测仪检测到可燃气体浓度达到危险阈值时，警报设备启动，为危化品现场的人员或车辆提供警示。

上述实施例中，气体检测设备包括进样结构、离子迁移谱仪和可燃气体检测仪，其中离子迁移谱仪和可燃气体检测仪可以对危化气体和可燃气体进行浓度检测和流量检测，进一步地，设置多个进样结构，多个进样结构进样口高度连续可调，使得定位装置获取的进样气体范围更加广泛。

在其中一个实施例中，导航定位设备包括：导航定位设备包括gps定位器、惯性导航元件，还包括激光雷达和/或视觉摄像头；

gps定位器、惯性导航元件、激光雷达和视觉摄像头分别与控制器电连接；

gps定位器，用于获取定位装置的位置数据，对定位装置进行定位；

激光雷达，用于获取定位装置与周边障碍物的第一距离信息，并将第一距离信息发送至控制器；

视觉摄像头，用于获取定位装置周边的图像，并根据图像确定与周边障碍物的第二距离信息，并将第二距离信息发送至控制器；

惯性导航元件，用于获取定位装置的速度和姿态，根据速度和姿态对定位装置进行路径推算，并将路径推算结果发送至控制器；

控制器，用于根据第一距离信息和第二距离信息中的至少之一，以及路径推算结果，控制定位装置的移动。

其中，gps定位器主要用于获取定位装置的具体位置信息。得到二维数组[监测时间，与监测时间对应的气体浓度位置]，结合上述离子迁移谱仪得到的二维数据[监测时间，与监测时间对应的气体浓度大小]，可以得到三维数组[监测时间，与监测时间对应的气体浓度大小，与监测时间对应的气体浓度位置]。激光雷达可以配合视觉摄像头获取定位装置周边障碍物的距离信息。本发明实施例中，采用激光雷达配合视觉摄像头，融合激光雷达的深度信息和视觉摄像头的可见光图像信息，可探测危化品事故现场障碍物的距离、方位、高度、速度、姿态、形状等。惯性导航(inertialnavigation)元件安装在移动平台内部，主要用于获取定位装置的姿态数据，并进行路径推算。

具体地，控制器可以根据路径推算结果和距离信息(第一距离信息或者第二距离信息或者综合第一距离信息和第二距离信息)控制定位装置的移动，保证定位装置在移动过程中可以有效的避开障碍物。

可选地，导航定位设备还可以包括音频获取元件。音频获取元件用于获取各种现场语音信息。比如：在危化品事故现场可能存在外界探测不到的情况，如存在受困人员，通过音频获取元件能够快速准确的获取现场高清语音信息，通过音频来判断现场是否有受困人员。

上述实施例中，导航定位设备包括：gps定位器、惯性导航元件，还包括激光雷达和/或视觉摄像头，导航定位设备与控制器电连接，控制器可控制定位装置实现自主导航定位，控制器可接收地面站传来的路径规划数据，对驱动电机和驱动机构发出控制指令，实时调整移动平台的位置、速度和姿态，控制可移动平台准确沿着预先规划的路径行进。在沿规划路径行进过程中，控制器可根据激光雷达和视觉摄像头测得到的障碍物信息，自动调整行进路径以避开障碍物。

在一个实施例中，如图3所示，提供一种泄漏源定位系统20，包括上述定位装置10以及地面工作站700；

地面工作站700通过移动通信传输线路与通信设备600通信连接。

其中，地面工作站700包括与移动通信传输线路所对应的接收单元，通过移动通信传输线路和接收单元完成控制器500与地面工作站700之间的通信。

具体地，地面工作站700实现监测数据的接收和存储、可移动平台的远程控制和状态监控，可移动平台路径规划等。地面工作站700的接收单元采用高性能工作站，接收单元能够实现监测数据的接收和存储、可移动平台的远程控制、状态监控和路径规划等。

应用于上述泄漏源定位装置，采用如下定位方案，可根据离子迁移谱仪的监测数据和控制器的推算，得到泄漏源强度和泄漏源位置。其中，方案1具体实现方式如下：

在一个实施例中，提供一种泄漏源定位方法，包括以下步骤：

步骤s101，控制器根据预设的大气扩散模型构建与气体浓度信息关联的目标函数模型。

在本发明实施例中，大气扩散模型是一种计算模拟实际情况下的气体扩散迁移状况的数学模型。其中，大气扩散模型可以根据泄漏源所处的环境状态进行选择，例如，针对特殊气象条件和地形的扩散模型、封闭型扩散模型、熏烟型扩散模型、山区大气扩散模型和沿海大气扩散模式型，在此不做具体限定。

其中，气体浓度信息指危化品泄漏源处释放出的气体在泄漏源周围空间中的浓度信息，此处的气体浓度信息是一种标识符号，不是实测的数据。

步骤s102，离子迁移谱仪监测当前气体的浓度信息，控制器根据当前气体的浓度信息和大气扩散模型，得到大气扩散模型计算浓度序列。

在本发明实施例中，当前气体的浓度信息为监测到的当前时刻的监测时间、与当前时刻的监测时间对应的气体浓度大小和与当前时刻的监测时间对应的气体浓度位置。其中，当前时刻的监测时间、与当前时刻的监测时间对应的气体浓度大小和与当前时刻的监测时间对应的气体浓度位置存在着一一对应关系。可选地，与监测时间对应的气体浓度大小是由离子迁移谱仪监测到的，与监测时间对应的气体浓度位置是由导航定位设备定位到的。

在本发明实施例中，将当前气体的浓度信息输入大气扩散模型，可以得到大气扩散模型计算浓度序列。

步骤s103，控制器根据目标函数模型、当前气体的浓度信息和大气扩散模型计算浓度序列，得到目标函数模型计算值。

在本发明实施例中，将监测到的当前气体的浓度信息和大气扩散模型计算浓度序列输入目标函数模型，得到的是一个包含若干函数模型计算值的序列，对该序列进行排序和搜索，可以得到一个最优的函数模型计算值，将这个最优的函数模型计算值作为上述目标函数模型计算值。

步骤s104，控制器根据目标函数模型计算值，确定泄漏源强度和泄漏源位置。

具体地，可以根据最终确定的目标函数计算值反推得到一个与目标函数计算值对应的气体浓度大小和气体浓度位置，并将这个对应的气体浓度大小和气体浓度位置作为该方法最终确定的泄漏源强度和泄漏源位置。

上述实施例中，目标函数模型可表示为：

其中，l0表示待求的泄漏源位置，q0表示待求的气体泄漏源强度，ti表示第i个时刻，li表示时间为ti时监测点的位置li＝(xi，yi)，cmol(li，ti)表示在时间ti时、位置(xi，yi)处的大气扩散模型计算浓度，cims(li，ti)表示在时间ti时、位置(xi，yi)处离子迁移谱仪监测到的气体浓度大小。可选地，采用全球定位系统(globalpositionsystem，gps)定位时(xi，yi)表示监测点在全球坐标系下的经度和纬度。

上泄漏源定位方法，通过根据预设的大气扩散模型构建与气体浓度信息关联的目标函数模型，监测当前气体的浓度信息，并根据监测到的当前气体的浓度信息和预设的大气扩散模型获得大气扩散模型计算浓度序列，并根据目标函数模型、当前气体的浓度信息和大气扩散模型计算浓度序列，得到目标函数模型计算值，进一步根据目标函数模型计算值实现对泄漏源强度和泄漏源位置的定位。上述方法能够根据目标函数模型计算值获得泄漏源强度和泄漏源位置，实现对危化气体泄漏源进行精确定位。

在其中一个实施例中，当前气体的浓度信息包括监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置；步骤s102，监测当前气体的浓度信息，根据当前气体的浓度信息和大气扩散模型，得到大气扩散模型计算浓度序列，包括：

将获取到的与大气扩散模型相关的模型参数、监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置输入大气扩散模型，得到大气扩散模型计算浓度序列。

可选地，大气扩散模型可以为高斯烟团模型。高斯烟团模型可表示为:

其中，c(x，y，t)表示时间为t时位置(x，y)处的大气模型计算浓度，v为风速，σx、σy、和σz分别为气体在x(水平轴)、y(水平轴)、z(竖直方向)方向的扩散系数。其中风速v包含风的速度和方向等信息，由超声波风速仪测得。

上述实施例中，选取高斯烟团模型作为实施对象，将与高斯烟团模型相关的模型参数(例如，气体在水平方向、竖直方向的扩散系数以及与监测时间对应的风速信息等)、监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置输入高斯烟团模型，得到高斯烟团模型计算浓度序列，此时的高斯烟团模型计算浓度序列中仅包含q0一个未知参量，其中，将仅包含未知参量q0的高斯烟团模型计算浓度序列作为大气扩散模型计算浓度序列，将大气扩散模型计算浓度序列作为确定目标函数中的泄漏源强度和泄漏源位置的基础。

在其中一个实施例中，将获取到的与大气扩散模型相关的模型参数、监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置输入大气扩散模型，之前还包括：

根据当前气体在水平方向、竖直方向的扩散系数以及与监测时间对应的风速信息，得到与大气扩散模型相关的模型参数。

其中，与监测时间对应的风速信息是指在当前监测时间下，与监测时间对应的气体浓度位置处的风的速度和方向。

上述实施例中，大气扩散模型与当前气体在水平方向和竖直方向的扩散成都相关，并且与监测点当时的风向和风速相关，因此，在计算过程中，需要先获取与大气扩散模型相关的模型参数。

在其中一个实施例中，当前气体的浓度信息包括监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置；步骤s103，根据目标函数模型、当前气体的浓度信息和大气扩散模型计算浓度序列，得到目标函数模型计算值，包括：

步骤s1031，根据目标函数模型、当前气体的浓度信息和大气扩散模型计算浓度序列，得到第一目标函数适应度序列。

其中，第一目标函数适应度序列同与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置存在第一对应关系。

具体地，将监测到的当前气体的浓度信息和大气扩散模型计算浓度序列输入目标函数模型，可以得到第一目标函数适应度序列，因此第一目标函数适应度序列同当前气体的浓度信息(监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置)之间存在着一个一一对应的关系，可以把这个一一对应的关系称作第一对应关系。例如，当前气体的浓度信息序列可以表示为aa1、aa2……aan，第一目标函数适应度序列可以表示为tt1、tt2……ttn，其中，an等于tn，aa1与tt1对应，aa2与tt2对应，aan与ttn对应。

步骤s1032，对第一目标函数适应度序列进行排序及筛选，得到第二目标函数适应度序列。

将第一目标函数适应度序列进行排序，剔除极值后，得到第二目标函数适应度序列，此时的第二目标函数适应度序列与第一目标函数适应度序列中的元素相对应。因此，第二目标函数适应度序列同当前气体的浓度信息(监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置)之间也存在着一个对应的关系。例如，得到的第二目标函数适应度序列可以表示为ttt1、ttt2……tttn，其中，ttn小于等于tn，ttt1、ttt2……tttn中的每一元素均与第一目标函数适应度序列tt1、tt2……ttn中的唯一一个元素相对应，而第一目标函数适应度序列tt1、tt2……ttn中的每个元素也与当前气体的浓度信息序列aa1、aa2……aan中的唯一一个元素相对应，因此，ttt1、ttt2……tttn中的每一元素均与当前气体的浓度信息序列aa1、aa2……aan中的唯一一个元素相对应。

步骤s1033，对第二目标函数适应度序列执行预设次数遗传算法，得到中间种群适应度序列。

其中，中间种群适应度序列与第二目标函数适应度序列存在第二对应关系。

可选地，在本步骤中当执行了60代遗传算法迭代后，得到一个中间种群，在实际操作中对执行遗传算法的预设次数并不做具体限定。其中，得到的中间种群适应度序列与第二目标函数适应度序列中的元素相对应，也存在着一个对应的关系，而第二目标函数适应度序列与第一目标函数适应度序列中的元素相对应，第一目标函数适应度序列与当前气体的浓度信息(监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置)之间也存在着一个对应的关系。因此，中间种群适应度与当前气体的浓度信息也存在着一个一一对应的关系。例如，得到的中间种群适应度序列可以表示为mm1、mm2……mmn，其中mn小于等于ttn，ttn小于等于tn，mm1、mm2……mmn中的每一元素均与第二目标函数适应度序列ttt1、ttt2……tttn中的唯一一个元素相对应，ttt1、ttt2……tttn中的每一元素均与第一目标函数适应度序列tt1、tt2……ttn中的唯一一个元素相对应，也与当前气体的浓度信息序列aa1、aa2……aan中的唯一一个元素相对应，因此，mm1、mm2……mmn中的每一元素均与当前气体的浓度信息序列aa1、aa2……aan中的唯一一个元素相对应。

步骤s1034，对中间种群适应度序列进行局部寻优，得到最优中间种群适应度。

本发明实施例中，对中间种群适应度序列进行排序，选取中间种群适应度处于预设比例的个体执行模式搜索算法进行局部寻优，得到最优的中间种群适应度，由步骤s1033中的解释可知，此时的最优中间种群适应度与当前气体的浓度信息序列aa1、aa2……aan中的唯一一个元素相对应，即对应唯一一组与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置。可选地，中间种群适应度处于预设比例的个体可以根据具体实施情况设定，可以为处于前20％的中间种群适应度。

步骤s1035，根据第一对应关系、第二对应关系、最优中间种群适应度和目标函数模型，得到目标函数模型计算值。

其中，步骤s1034得到最优中间种群适应度后，因为最优中间种群适应度包含于中间种群适应度序列中，且中间种群适应度序列与第二目标函数适应度序列存在第二对应关系，则根据第二对应关系可以从第二目标函数适应度序列中查找出与最优中间种群适应度对应的第二目标函数适应度中的元素(其中，为了便于后续描述，将第二目标函数适应度序列中与最优中间种群适应度对应的第二目标函数适应度中的元素统称为第二目标元素)，进一步地，因为第二目标函数适应度序列与第一目标函数适应度序列中的元素相对应，则可以从第一目标函数适应度序列中查找出与第一目标函数适应度中的元素(其中，为了便于后续描述，将第一目标函数适应度序列中与第一目标元素对应的元素统称为第一目标元素)，进一步地，因为第一目标函数适应度序列同与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置之间存在第一对应关系，则根据第一对应关系，可以确定与第一目标元素对应的当前气体的浓度信息(监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置)，将与第一目标元素对应的当前气体的浓度信息输入目标函数模型，得到确定的目标函数模型计算值。

上述实施例中，根据目标函数模型、气体的浓度大小和大气扩散模型计算浓度序列，得到第一目标函数适应度序列，并对第一目标函数适应度序列进行预处理后执行预设次数的遗传算法，得到中间种群适应度序列，进一步，运用局部寻优得到最优中间种群适应度。根据第一对应关系、第二对应关系、最优中间种群适应度和目标函数模型得到特定的与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置对应的目标函数模型计算值。

在其中一个实施例中，步骤s1031，根据目标函数模型、当前气体的浓度信息和大气扩散模型计算浓度序列，得到第一目标函数适应度序列，包括：

步骤s1036，根据与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置，确定初始泄漏源强度集和初始泄漏源位置集。

其中，对泄漏源位置l＝(x，y)和泄漏源强度q0进行实数编码，并进行随机初始化，可以得到初始泄漏源强度集和初始泄漏源位置集。可选地，对泄漏源位置l＝(x，y)和泄漏源强度q0进行实数编码和随机初始化这一步骤，是根据与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置进行实数编码和随机初始化的，此时与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置是指监测到当前气体的浓度信息后，与任意监测时间对应的气体浓度大小和与任意监测时间对应的气体浓度位置。

步骤s1037，根据初始泄漏源强度集和大气扩散模型计算浓度序列，得到初始大气扩散模型计算浓度集。

其中，大气扩散模型计算浓度序列仅包含未知参量泄漏源强度q0，步骤s102中对泄漏源强度q0进行了初始化，将初始化后的q0输入大气扩散模型计算浓度序列，能够得到不含未知参量的初始大气扩散模型计算浓度集。

步骤s1038，根据初始泄漏源强度集、初始泄漏源位置集、当前气体的浓度信息和初始大气扩散模型计算浓度集，得到第一目标函数适应度序列。

将泄漏源强度集、初始泄漏源位置集、当前气体的浓度信息和初始大气扩散模型计算浓度集输入目标函数模型式(1)中，得到第一目标函数适应度序列。

上述实施例中，得到第一目标函数适应度序列为确定目标函数中的泄漏源强度和泄漏源位置提供基础。

在其中一个实施例中，步骤s104，根据目标函数模型计算值确定泄漏源强度和泄漏源位置，包括：

若目标函数模型计算值小于或等于预设阈值，则将与目标函数模型计算值对应的气体浓度大小确定为泄漏源强度，将与目标函数模型计算值对应的气体浓度位置确定为泄漏源位置。

其中，目标函数模型计算值小于或等于预设阈值为预设收敛条件，表示大气扩散模型计算浓度cmol(li，ti)与离子迁移谱仪监测浓度cims(li，ti)差的平方和小于或等于设定的误差限，平方和小于或等于误差限表明反推结果非常接近真实泄漏源的实际信息，则将满足该收敛条件所对应的气体浓度大小确定为泄漏源强度，将满足该收敛条件所对应的气体浓度位置确定为泄漏源位置。

可选地，目标函数模型计算值大于预设阈值，则返回执行监测当前气体的浓度信息的步骤。

其中，返回执行监测当前气体的浓度信息的步骤，包括更新当前气体的浓度信息，更新当前气体的浓度信息是指重新采集或者更新用于计算的当前气体的浓度信息的采集时间和位置，并将新的当前气体的浓度信息输入预设大气扩散模型，得到更新后的大气扩散模型计算浓度序列，并将更新后的当前气体的浓度信息和更新后的大气扩散模型计算浓度序列输入目标函数模型，得到更新后的目标函数模型计算值。比较更新后的目标函数模型计算值与预设阈值的大小关系，直到更新后的目标函数模型计算值小于或等于预设阈值，则将与目标函数模型计算值对应的气体浓度大小确定为泄漏源强度，将与目标函数模型计算值对应的气体浓度位置确定为泄漏源位置。

上述实施例中，能够根据目标函数模型计算值和预设收敛条件获得泄漏源强度和泄漏源位置，并在目标函数模型计算值不满足预设收敛条件的情况下不断修正定位方法中涉及模型的参数，获得泄漏源强度和泄漏源位置，实现对危化气体泄漏源进行精确定位。

应用于上述泄漏源定位装置，采用如下定位方案，可根据离子迁移谱仪的监测数据和控制器的推算，得到泄漏源强度和泄漏源位置。其中，方案2具体实现方式如下：

在一个实施例中，提供一种泄漏源定位方法，包括以下步骤：

步骤s2100，控制器根据预设的大气扩散模型构建与气体浓度信息关联的目标函数模型。

步骤s2200，离子迁移谱仪监测当前位置的气体浓度信息，控制器根据当前位置的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到当前位置的目标函数模型计算值。

其中，当前位置的气体浓度信息包括监测到的监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置等信息。离子迁移谱仪监测在其周围空间中不断地监测气体浓度大小，当离子迁移谱仪首次捕获到泄漏源气体的浓度信息时，则将首次捕获到泄漏源气体的位置视作当前位置。

在本发明实施例中，目标函数模型计算值是指根据监测到的当前位置的气体浓度信息计算得到的目标函数模型的值。可选地，将前位置的气体浓度信息和大气扩散模型输入目标函数模型可以得到目标函数模型计算值。

步骤s2300，离子迁移谱仪监测下一位置的气体浓度信息，控制器根据下一位置的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到下一位置的目标函数模型计算值。

其中，下一位置的气体浓度信息与步骤s2200中的当前位置的气体浓度信息所监测的对象相同，下一位置的气体浓度信息也包括在下一位置处监测到的监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置。其中，监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置存在着一一对应关系。同样地，下一位置的目标函数模型计算值与步骤s2200中当前位置的目标函数模型计算值的计算方式相同，在此不再赘述。

步骤s2400，控制器根据当前位置的目标函数模型计算值和下一位置的目标函数模型计算值，确定泄漏源强度和泄漏源位置。

具体地，可以根据最终确定的当前位置的目标函数模型计算值和下一位置的目标函数计算值反推得到与当前位置的目标函数计算值对应和与下一位置的目标函数计算值对应的气体浓度大小和气体浓度位置。进一步，根据与当前位置的目标函数计算值对应的气体浓度位置和与下一位置的目标函数计算值对应的气体浓度位置之间的距离关系，确定出泄漏源位置，并将该泄漏源位置处的气体浓度大小确定为泄漏源强度。

上述实施例中，目标函数模型的表现形式如上述公式(1)所示，在此不再赘述。

上泄漏源定位方法，通过根据预设的大气扩散模型构建与气体浓度信息关联的目标函数模型，监测当前位置的气体浓度信息，并根据当前位置的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到当前位置的目标函数模型计算值，监测下一位置的气体浓度信息，并根据下一位置的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到下一位置的目标函数模型计算值，进一步根据当前位置的目标函数模型计算值和下一位置的目标函数模型计算值，实现对泄漏源强度和泄漏源位置的定位。上述方法能够根据当前位置的目标函数模型计算值和下一位置的目标函数模型计算值获得泄漏源强度和泄漏源位置，实现对危化气体泄漏源进行精确定位。

在其中一个实施例中，当前位置的气体浓度信息包括监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置；步骤s2200，监测当前位置的气体浓度信息，根据当前位置的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到当前位置的目标函数模型计算值，具体包括以下步骤：

步骤s2210，监测当前位置的气体浓度信息，根据当前位置的气体浓度信息和大气扩散模型，得到当前位置的大气扩散模型计算浓度序列。

步骤s2220，根据目标函数模型、当前位置的气体浓度信息和当前位置的大气扩散模型计算浓度序列，得到当前位置的目标函数模型计算值。

在其中一个实施例中，步骤s2210，监测当前位置的气体浓度信息，根据当前位置的气体浓度信息和大气扩散模型，得到当前位置的大气扩散模型计算浓度序列，包括：

将获取到的与大气扩散模型相关的模型参数、监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置输入大气扩散模型，得到当前位置的大气扩散模型计算浓度序列。

可选地，大气扩散模型可以为高斯烟团模型。高斯烟团模型的表现形式如上述公式(2)所示，在此不再赘述。

上述实施例中，选取高斯烟团模型作为实施对象，将与高斯烟团模型相关的模型参数(例如，气体在水平方向、竖直方向的扩散系数以及与监测时间对应的风速信息等)、监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置输入高斯烟团模型，得到高斯烟团模型计算浓度序列，此时的高斯烟团模型计算浓度序列中仅包含q0一个未知参量，其中，将仅包含未知参量q0的高斯烟团模型计算浓度序列作为大气扩散模型计算浓度序列，将大气扩散模型计算浓度序列作为确定目标函数中的泄漏源强度和泄漏源位置的基础。

在其中一个实施例中，将获取到的与大气扩散模型相关的模型参数、监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置输入大气扩散模型，之前还包括：

根据当前气体在水平方向、竖直方向的扩散系数以及与监测时间对应的风速信息，得到与大气扩散模型相关的模型参数。

上述实施例中，大气扩散模型与当前气体在水平方向和竖直方向的扩散成都相关，并且与监测点当时的风向和风速相关，因此，在计算过程中，需要先获取与大气扩散模型相关的模型参数。

在其中一个实施例中，当前位置的气体浓度信息包括监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置；步骤s2220，根据目标函数模型、当前位置的气体浓度信息和当前位置的大气扩散模型计算浓度序列，得到当前位置的目标函数模型计算值，具体包括以下步骤：

步骤s2221，根据目标函数模型、当前位置的气体浓度信息和当前位置的大气扩散模型计算浓度序列，得到第一目标函数适应度序列。其中，第一目标函数适应度序列同与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置存在第一对应关系。

步骤s2222，对第一目标函数适应度序列进行排序及筛选，得到第二目标函数适应度序列。

步骤s2223，对第二目标函数适应度序列执行预设次数遗传算法，得到中间种群适应度序列。其中，中间种群适应度序列与第二目标函数适应度序列存在第二对应关系。

步骤s2224，对中间种群适应度序列进行局部寻优，得到最优中间种群适应度。

步骤s2225，根据第一对应关系、第二对应关系、最优中间种群适应度和目标函数模型，得到目标函数模型计算值。

上述实施例中，根据目标函数模型、气体的浓度大小和大气扩散模型计算浓度序列，得到第一目标函数适应度序列，并对第一目标函数适应度序列进行预处理后执行预设次数的遗传算法，得到中间种群适应度序列，进一步，运用局部寻优得到最优中间种群适应度。根据第一对应关系、第二对应关系、最优中间种群适应度和目标函数模型得到特定的与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置对应的目标函数模型计算值。

在其中一个实施例中，根据目标函数模型、当前位置的气体浓度信息和大气扩散模型计算浓度序列，得到第一目标函数适应度序列，具体包括以下步骤：

步骤s22211，根据与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置，确定初始泄漏源强度集和初始泄漏源位置集。

步骤s22212，根据初始泄漏源强度集和大气扩散模型计算浓度序列，得到初始大气扩散模型计算浓度集。

步骤s22213，根据初始泄漏源强度集、初始泄漏源位置集、当前位置的气体浓度信息和初始大气扩散模型计算浓度集，得到第一目标函数适应度序列。

上述实施例中，得到第一目标函数适应度序列为确定目标函数中的泄漏源强度和泄漏源位置提供基础。

在其中一个实施例中，步骤s2400，根据当前位置的目标函数模型计算值和下一位置的目标函数模型计算值，确定泄漏源强度和泄漏源位置，包括：

将与当前位置的目标函数模型计算值对应的气体浓度位置确定为第一泄漏源位置，将与下一位置的目标函数模型计算值对应的气体浓度位置确定为第二泄漏源位置；确定第一泄漏源位置和第二泄漏源位置之间的距离值；若距离值小于或等于第一预设阈值，则将与第二泄漏源位置对应的气体浓度大小确定为泄漏源强度，将第二泄漏源位置确定为泄漏源位置。

可选地，下一位置的确定方式为：

其中，δl(i)为第i个时步的行进步长，κi为一随机生成数(κk∈[0，1])，α为最小步长，ρ∈(1，3]为步长调节因子；δθ(i)为第i个时步的行进方向，∈i为一随机生成数(∈i∈[0，1])，θk为方向调节因子。

从初始位置开始，按式(3)和(4)生成的步长和方向逐步向前进行气体搜索，当i＝1时，取方向调节因子θ1为上风方向，当i大于等于2时，方向调节因子θi方向为由当前位置指向第一泄漏源位置。此后每一行进时步，随机生成数κi和∈i均不相同，从而使得行进过程中的步长和方向实现动态调整。

其中，确定泄漏源强度和泄漏源位置的依据为，当第一泄漏源位置与第二泄漏源位置之间的距离小于或等于一个预设的阈值时，说明两次反推出的泄漏源位置非常相近，表明泄漏源估算结果已足够稳定，则将与第二泄漏源位置对应的气体浓度大小确定为泄漏源强度，将第二泄漏源位置确定为泄漏源位置。

可选地，若上述距离值大于第一预设阈值，则将所述下一位置作为更新后的当前位置，并返回执行监测下一位置的气体浓度信息，根据下一位置的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到下一位置的目标函数模型计算值的步骤。

在本发明实施例中，若第一泄漏源位置与第二泄漏源位置之间的距离大于第一预设阈值时，说明两次反推出的泄漏源位置相距很远，表明泄漏源估算结果还不够稳定。此时，则将所述下一位置的气体浓度信息作为更新后的当前位置的气体浓度信息，下一位置的下一位置的目标函数模型计算值作为更新后的当前位置的目标函数模型计算值，下一位置确定的第二泄漏源强度和第二泄漏源位置作为更新后的第一泄漏源强度和第一泄漏源位置。进一步地，并按上述下一位置的确定方式，重新获取下一位置的气体浓度信息，重新计算并确定第二泄漏源位置和第二泄漏源位置，直到第一泄漏源位置和第二泄漏源位置之间的距离值小于等于第一预设阈值，则将与第二泄漏源位置对应的气体浓度大小确定为泄漏源强度，将第二泄漏源位置确定为泄漏源位置。

上述实施例中，能够根据当前位置的目标函数模型计算值和下一位置的目标函数模型计算值，获得泄漏源强度和泄漏源位置，实现对危化气体泄漏源进行精确定位。

应用于上述泄漏源定位装置，采用如下定位方案，可根据离子迁移谱仪的监测数据和控制器的推算，得到泄漏源强度和泄漏源位置。其中，方案3具体实现方式如下：

在一个实施例中，提供一种泄漏源定位方法，包括以下步骤：

步骤s3100，控制器根据预设的大气扩散模型构建与气体浓度信息关联的目标函数模型。

步骤s3200，离子迁移谱仪监测当前周期的气体浓度信息，控制器根据当前周期的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到当前周期的目标函数模型计算值。

本发明实施例中，当监测到一定时长的监测数据之后才进行一次目标函数模型的计算，当前周期中的“周期”是指监测气体浓度信息的时间段，其中，并不对当前周期的时长做具体限定，可选地，当前周期的时长可以为1分钟到10分钟。当前周期的气体浓度信息包括监测到的监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置等信息。离子迁移谱仪监测在其周围空间中不断地监测气体浓度大小，当离子迁移谱仪首次捕获到泄漏源气体的浓度信息时，则将首次捕获到泄漏源气体对应的监测时间视作当前周期的开始时间。其中，需要说明的是当前周期的气体浓度信息是离子迁移谱仪按照气体浓度升高的方向进行监测的。

在本发明实施例中，目标函数模型计算值是指根据监测到的当前周期的气体浓度信息计算得到的目标函数模型的值。可选地，将前位置的气体浓度信息和大气扩散模型输入目标函数模型可以得到目标函数模型计算值。

在本发明实施例中，假设周期为5分钟，离子迁移谱仪首次捕获到泄漏源气体浓度信息时的时间点为10:00，则当前周期为10:00-10:05，离子迁移谱仪按照气体浓度升高的方向进行监测，监测到10:05的时候，结束当前周期的监测，并得到当前周期的目标函数模型计算值。

步骤s3300，离子迁移谱仪监测下一周期的气体浓度信息，控制器根据下一周期的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到下一周期的目标函数模型计算值。

在本发明实施例中，下一周期中的“周期”与步骤s3200中的“周期”相似，是指监测气体浓度信息的时间段，此处不做详细介绍。在本发明实施例中，假设下一周期为10:05-10:10，根据当前周期的目标函数模型计算值，会反推出一个与当前周期的气体浓度信息对应的泄漏源位置，离子迁移谱仪沿着反推出的与当前周期的气体浓度信息对应的泄漏源位置的方向移动并进行监测，监测到10:10的时候，结束所述下一周期的监测。

其中，下一周期的气体浓度信息与步骤s3200中的当前周期的气体浓度信息所监测的对象相同，下一周期的气体浓度信息也包括在下一周期中监测到的监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置。其中，监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置存在着一一对应关系。同样地，下一周期的目标函数模型计算值与步骤s3200中当前周期的目标函数模型计算值的计算方式相同，在此不再赘述。

步骤s3400，控制器根据当前周期的目标函数模型计算值和下一周期的目标函数模型计算值，确定泄漏源强度和泄漏源位置。

具体地，可以根据当前周期的目标函数模型计算值和下一周期的目标函数计算值反推得到与当前周期的目标函数计算值对应和与下一周期的目标函数计算值对应的气体浓度大小和气体浓度位置。进一步，根据与当前周期的目标函数计算值对应的气体浓度大小和与下一周期的目标函数计算值对应的气体浓度大小之间的强度关系，以及与当前周期的目标函数计算值对应的气体浓度位置和与下一周期的目标函数计算值对应的气体浓度位置之间的距离关系，确定出泄漏源强度和泄漏源位置。

上述实施例中，目标函数模型的表现形式如上述公式(1)所示，在此不再赘述。

上泄漏源定位方法，通过根据预设的大气扩散模型构建与气体浓度信息关联的目标函数模型，监测当前周期的气体浓度信息，并根据当前周期的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到当前周期的目标函数模型计算值，监测下一周期的气体浓度信息，并根据下一周期的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到下一周期的目标函数模型计算值，进一步根据当前周期的目标函数模型计算值和下一周期的目标函数模型计算值，实现对泄漏源强度和泄漏源位置的定位。上述方法能够根据当前周期的目标函数模型计算值和下一周期的目标函数模型计算值获得泄漏源强度和泄漏源位置，实现对危化气体泄漏源进行精确定位。

在其中一个实施例中，当前周期的气体浓度信息包括监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置；步骤s3200，监测当前周期的气体浓度信息，根据当前周期的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到当前周期的目标函数模型计算值，具体包括以下步骤：

步骤s3210，监测当前周期的气体浓度信息，根据当前周期的气体浓度信息和大气扩散模型，得到当前周期的大气扩散模型计算浓度序列。

步骤s3220，根据目标函数模型、当前周期的气体浓度信息和当前周期的大气扩散模型计算浓度序列，得到当前周期的目标函数模型计算值。

在其中一个实施例中，步骤s3210，监测当前周期的气体浓度信息，根据当前周期的气体浓度信息和大气扩散模型，得到当前周期的大气扩散模型计算浓度序列，包括：

将获取到的与大气扩散模型相关的模型参数、监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置输入大气扩散模型，得到当前周期的大气扩散模型计算浓度序列。

可选地，大气扩散模型可以为高斯烟团模型。高斯烟团模型的表现形式如上述公式(2)所示，在此不再赘述。

上述实施例中，选取高斯烟团模型作为实施对象，将与高斯烟团模型相关的模型参数(例如，气体在水平方向、竖直方向的扩散系数以及与监测时间对应的风速信息等)、监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置输入高斯烟团模型，得到高斯烟团模型计算浓度序列，此时的高斯烟团模型计算浓度序列中仅包含q0一个未知参量，其中，将仅包含未知参量q0的高斯烟团模型计算浓度序列作为大气扩散模型计算浓度序列，将大气扩散模型计算浓度序列作为确定目标函数中的泄漏源强度和泄漏源位置的基础。

在其中一个实施例中，将获取到的与大气扩散模型相关的模型参数、监测时间和与监测时间对应的气体浓度位置输入大气扩散模型，之前还包括：

根据当前气体在水平方向、竖直方向的扩散系数以及与监测时间对应的风速信息，得到与大气扩散模型相关的模型参数。

上述实施例中，大气扩散模型与当前气体在水平方向和竖直方向的扩散成都相关，并且与监测点当时的风向和风速相关，因此，在计算过程中，需要先获取与大气扩散模型相关的模型参数。

在其中一个实施例中，当前周期的气体浓度信息包括监测时间、与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置；步骤s3220，根据目标函数模型、当前周期的气体浓度信息和当前周期的大气扩散模型计算浓度序列，得到当前周期的目标函数模型计算值，具体包括以下步骤：

步骤s3221，根据目标函数模型、当前周期的气体浓度信息和当前周期的大气扩散模型计算浓度序列，得到第一目标函数适应度序列。其中，第一目标函数适应度序列同与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置存在第一对应关系。

步骤s3222，对第一目标函数适应度序列进行排序及筛选，得到第二目标函数适应度序列。

步骤s3223，对第二目标函数适应度序列执行预设次数遗传算法，得到中间种群适应度序列。其中，中间种群适应度序列与第二目标函数适应度序列存在第二对应关系。

步骤s3224，对中间种群适应度序列进行局部寻优，得到最优中间种群适应度。

步骤s3225，根据第一对应关系、第二对应关系、最优中间种群适应度和目标函数模型，得到目标函数模型计算值。

上述实施例中，根据目标函数模型、气体的浓度大小和大气扩散模型计算浓度序列，得到第一目标函数适应度序列，并对第一目标函数适应度序列进行预处理后执行预设次数的遗传算法，得到中间种群适应度序列，进一步，运用局部寻优得到最优中间种群适应度。根据第一对应关系、第二对应关系、最优中间种群适应度和目标函数模型得到特定的与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置对应的目标函数模型计算值。

在其中一个实施例中，根据目标函数模型、当前周期的气体浓度信息和大气扩散模型计算浓度序列，得到第一目标函数适应度序列，具体包括以下步骤：

步骤s32211，根据与监测时间对应的气体浓度大小和与监测时间对应的气体浓度位置，确定初始泄漏源强度集和初始泄漏源位置集。

步骤s32212，根据初始泄漏源强度集和大气扩散模型计算浓度序列，得到初始大气扩散模型计算浓度集。

步骤s32213，根据初始泄漏源强度集、初始泄漏源位置集、当前周期的气体浓度信息和初始大气扩散模型计算浓度集，得到第一目标函数适应度序列。

上述实施例中，得到第一目标函数适应度序列为确定目标函数中的泄漏源强度和泄漏源位置提供基础。

在其中一个实施例中，步骤s3400，根据当前周期的目标函数模型计算值和下一周期的目标函数模型计算值，确定泄漏源强度和泄漏源位置，包括：

将与当前周期的目标函数模型计算值对应的气体浓度大小确定为第一泄漏源强度，将与当前周期的目标函数模型计算值对应的气体浓度位置确定为第一泄漏源位置，以及将与下一周期的目标函数模型计算值对应的气体浓度大小确定为第二泄漏源强度，将与下一周期的目标函数模型计算值对应的气体浓度位置确定为第二泄漏源位置。

在本发明实施例中，离子迁移谱仪以列维分布生成的路径进行对泄漏源气体进行监测，一旦监测到气体浓度信息，就将得到气体浓度信息的第一时刻作为当前周期的初始时刻，进一步，按照气体浓度升高的方向进行监测，直至时刻tn，其中n为所确定的定位周期的长度，n可以为1分钟到10分钟。由当前周期监测到的数据可以得到与当前周期的目标函数模型计算值，并将与当前周期的目标函数模型计算值对应的气体浓度大小确定为第一泄漏源强度，将与当前周期的目标函数模型计算值对应的气体浓度位置确定为第一泄漏源位置。

可选地，下一周期的确定方式为以tn的监测位置为基准，向着第一泄漏源位置行进，直至时刻t2n，tn至t2n为下一周期的监测时段。

可选地，确定第一泄漏源强度和第二泄漏源强度之间的强度偏差值，确定第一泄漏源位置和第二泄漏源位置之间的距离偏差值；若强度偏差值与距离偏差值的加权和小于或等于第一预设阈值，则将第二泄漏源强度确定为泄漏源强度，将第二泄漏源位置确定为泄漏源位置。

其中，确定泄漏源强度和泄漏源位置的依据为，当强度偏差值与距离偏差值的加权和小于或等于一个预设的阈值时，说明两次反推出的泄漏源位置非常相近，表明泄漏源估算结果已足够稳定，则将第二泄漏源强度确定为泄漏源强度，将第二泄漏源位置确定为泄漏源位置。

可选地，第一泄漏源强度与第二泄漏源强度之间的强度偏差值可以表示为其中，表示第二泄漏源强度，表示第一泄漏源强度，δqk表示第二泄漏源强度与第一泄漏源强度的差值的绝对值，将δqk称为强度偏差值。其中，第一泄漏源位置与第二泄漏源位置之间的距离偏差值可以表示为其中，δlk表示距离偏差值，表示表示第二泄漏源位置，表示第一泄漏源位置。

可选地，强度偏差值与距离偏差值的加权和可以表示为δsk＝ξδlk+(1-ξ)δqk，其中，δsk表示强度偏差值与距离偏差值的加权和，ξ为预设的权值参数，ξ的大小为0到1，(当ξ大于0.5时，表示泄漏源位置的权重大于泄漏源强度的权重；当ξ小于0.5时，表示泄漏源强度的权重大于泄漏源位置的权重；当ξ等于0.5时，表示泄漏源位置的权重与泄漏源强度的权重相当)，可以根据需求对ξ进行设置。当δsk低于某一误差限δ时，表明反推结果非常接近真实泄漏源的实际信息，则将第二泄漏源位置所对应的气体浓度大小确定为预估的泄漏源强度，将第二泄漏源位置确定为预估的泄漏源位置。

可选地，若上述加权和大于第一预设阈值，则将所述下一周期作为更新后的当前周期，并返回执行监测下一周期的气体浓度信息，根据下一周期的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到下一周期的目标函数模型计算值的步骤。

在本发明实施例中，若加权和大于第一预设阈值时，说明两次反推出的泄漏源位置相距很远，表明泄漏源估算结果还不够稳定。此时，则将所述下一周期的气体浓度信息作为更新后的当前周期的气体浓度信息，将所述下一周期的目标函数模型计算值作为更新后的当前周期的目标函数模型计算值，下一周期确定的第二泄漏源强度和第二泄漏源位置作为更新后的第一泄漏源强度和第一泄漏源位置。上述信息更新之后，离子迁移谱仪以当前所处位置为基准，向着更新前的第一泄漏源位置和更新后的第一泄漏源位置(即更新前的第二泄漏源位置)的中点位置行进，重新监测气体浓度信息并执行确定目标函数模型计算值等步骤，直到得到泄漏源强度和泄漏源位置。

其中，为了方便理解，对上述方案举例说明，例如，第一周期时段为0到tn，第二周期时段为tn到t2n，第三周期时段为t2n到t3n，第四周期时段为t3n到t4n……第k周期时段为tkn-1到tkn。以第一周期为当前周期，第二周期为下一周期，此时，离子迁移谱仪从0时刻对应的位置，沿着气体浓度升高的方向行进至tn时刻，用0到tn时段内监测到的气体浓度信息反推出一个泄漏源强度和泄漏源位置，可以称作第一周期泄漏源强度和第一周期泄漏源位置。接下来，离子迁移谱仪以tn时刻对应的位置为起点，以第一周期泄漏源位置为终点，行进至t2n时刻，用tn到t2n时段内监测到的气体浓度信息反推出一个泄漏源强度和泄漏源位置，可以称作第二周期泄漏源强度和第二周期泄漏源位置。此时，若第一周期与第二周期确定的强度偏差值与距离偏差值的加权和(其中，强度偏差值表示第二周期确定的泄漏源强度与第一周期确定的漏源强度差值的绝对值，距离偏差值表示第二周期确定的泄漏源位置与第一周期确定的漏源位置的距离)小于或等于第一预设阈值，则确定第二周期泄漏源强度为泄漏源强度，确定第二周期泄漏源位置为泄漏源位置。

若第一周期与第二周期确定的强度偏差值与距离偏差值的加权和大于第一预设阈值，则返回执行监测下一周期的气体浓度信息，根据下一周期的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到下一周期的目标函数模型计算值的步骤。具体地：以第二周期为更新后的当前周期，第三周期为更新后的下一周期，离子迁移谱仪以t2n时刻对应的位置为起点，以第一周期泄漏源位置和第二周期泄漏源位置的中点为终点，行进至t3n时刻，用t2n到t3n时段内监测到的气体浓度信息反推出一个泄漏源强度和泄漏源位置，可以称作第三周期泄漏源强度和第三周期泄漏源位置。

此时，若第二周期与第三周期确定的强度偏差值与距离偏差值的加权和小于或等于第一预设阈值，则确定第三周期泄漏源强度为泄漏源强度，确定第三周期泄漏源位置为泄漏源位置。

若第二周期与第三周期确定的强度偏差值与距离偏差值的加权和大于第一预设阈值，则返回执行监测下一周期的气体浓度信息，根据下一周期的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到下一周期的目标函数模型计算值的步骤。具体地：以第三周期为更新后的当前周期，第四周期为更新后的下一周期，此时，离子迁移谱仪以t3n时刻对应的位置为起点，以第一周期泄漏源位置、第二周期泄漏源位置和第三周期泄漏源位置的中心点为终点，行进至t4n时刻，用t3n到t4n时段内监测到的气体浓度信息反推出一个泄漏源强度和泄漏源位置，可以称作第四周期泄漏源强度和第四周期泄漏源位置。

此时，若第三周期与第四周期确定的强度偏差值与距离偏差值的加权和小于或等于第一预设阈值，则确定第四周期泄漏源强度为泄漏源强度，确定第四周期泄漏源位置为泄漏源位置。

若第三周期与第四周期确定的强度偏差值与距离偏差值的加权和大于第一预设阈值，则返回执行监测下一周期的气体浓度信息，根据下一周期的气体浓度信息、大气扩散模型和目标函数模型，得到下一周期的目标函数模型计算值的步骤。具体地，按照上述方式依次更新，将以第四周期为更新后的当前周期，第五周期为更新后的下一周期进行数据监测和反推，在此不再赘述。

上述实施例中，能够根据当前周期的目标函数模型计算值和下一周期的目标函数模型计算值，获得泄漏源强度和泄漏源位置，实现对危化气体泄漏源进行精确定位，并且这种当得到一定时长的监测数据之后才进行一次泄漏源定位，可以大幅降低了运算量，并避免了因环境噪声引起的监测数据非平稳波动对泄漏源定位反推的不利影响。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。