基于数据分析的化工园区危化气体泄漏扩散监测系统的制作方法

本发明涉及危化气体泄漏扩散监测，尤其涉及基于数据分析的化工园区危化气体泄漏扩散监测系统。

背景技术：

1、随着工业化进程的不断推进，各种气体在工业生产和人们日常生活中的应用越来越广泛，涉及能源、化工、电力等多个行业，例如空调制冷系统所使用的氟利昂、锅炉燃烧所生成的各种混合气体（no2、no、co）等，天然气的使用更是与每个人的生活息息相关，这些气体，尤其是部分易燃易爆的危险气体，一旦发生泄漏，将会对环境造成严重危害，甚至引发火灾、爆炸等重大安全事故，给企业、社会和个人带来不可估量的损失和伤害；

2、随着视觉技术的发展，对于气体泄漏的检测，传统的利用气体传感器探测气体，只能够定点探测，而利用特殊的红外探测仪能够对无色无味的气体泄漏进行大面积的监测，根据气体排出时与外界所产生的环境温度变化，对气体泄漏进行红外成像，根据红外热成像对气体泄漏位置和规模进行检测，但是，无法对危化气体泄漏扩散区域进行合理化的管理，且无法结合气体泄漏扩散区域的环境情况精准的对危化气体泄漏扩散情况进行全面性分析，进而影响分析结果的准确性，不利于对危化气体泄漏扩散管理合理性，同时不利于人员的合理安排；

3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于数据分析的化工园区危化气体泄漏扩散监测系统，去解决上述提出的技术缺陷，本发明通过对运行数据进行运行监管反馈分析，即从设备运行和信息传输两个角度对监测设备的运行状态进行分析，以保证分析结果的准确性，有助于为后续危化气体泄漏扩散监测进行支撑，而在监测设备正常的前提下，对环境数据进行扩散影响评估分析，以了解监测设备所监测区域环境对气体泄漏扩散的影响情况，以便结合环境影响情况进行合理、精准的预警，同时有助于合理、有针对性的对监测区域进行预警管理，且通过信息反馈的方式对危害数据进行扩散反馈分析，即结合环境对危害数据进行分析，以便了解气体扩散的严重情况，进而根据不同的等级进行合理的预警管理，以保证气体扩散管理的合理性和预警的精准性，且通过深入式划分管理分析，以提高对气体泄漏扩散管理的合理性，有助于合理的进行治理人员的调度。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于数据分析的化工园区危化气体泄漏扩散监测系统，包括监管平台、数据采集单元、运管反馈单元、预警管理单元、自检处理单元、环境影响单元、管控分析单元以及细化影响单元；

3、当监管平台生成运管指令后，立即将运管指令发送至数据采集单元，数据采集单元在接收到运管指令后，立即采集监测设备的运行数据，运行数据包括运行干扰值和传输风险值，并将运行数据发送至运管反馈单元，运管反馈单元在接收到运行数据后，立即对运行数据进行运行监管反馈分析，将得到的告警信号和异常信号发送至预警管理单元，将得到的反馈信号发送至自检处理单元和环境影响单元；

4、自检处理单元在接收到反馈信号后，立即采集监测设备所监测区域的红外特征图像，并对红外特征图像进行安全监管预警分析，将得到的泄漏信号发送至管控分析单元；

5、环境影响单元在接收到反馈信号后，立即采集监测设备所监测区域的环境数据，环境数据包括温变影响值和风速流量值，并对环境数据进行扩散影响评估分析，将得到的扩散影响值发送至管控分析单元；

6、管控分析单元在接收到泄漏信号和扩散影响值后，立即采集监测区域的危害数据，危害数据包括单位时间气体泄漏量、泄漏源面积以及内外压差，对危害数据进行扩散反馈分析，得到扩散危害评估值系数kp、一级预警信号、二级预警信号以及三级预警信号，将得到的二级预警信号发送至细化影响单元，并将得到的一级预警信号和三级预警信号经细化影响单元发送至预警管理单元；

7、细化影响单元在接收到二级预警信号后，立即对二级预警信号所对应的扩散危害评估值系数kp进行深入式划分管理分析，将得到的次级信号和高级信号发送至预警管理单元。

8、优选的，所述运管反馈单元的运行状态进行分析过程如下：

9、采集监测设备开始运行时刻到结束运行时刻之间的时长，并将其标记为时间阈值，将时间阈值划分为i个子时间段，i为大于零的自然数，获取到各个子时间段内监测设备的运行干扰值和传输风险值，其中，运行干扰值表示子时间段内监测设备的平均运行电压与运行温度变化值经数据归一化处理后得到的积值，传输风险值表示电磁干扰值与传输带宽经数据归一化处理后得到的比值，以此构建运行干扰值的集合a，获取到集合a中的最大子集和最小子集，并将集合a中的最大子集和最小子集之间的差值标记为风险跨度值，将风险跨度值与其内部录入存储的预设风险跨度值阈值进行比对分析：

10、若风险跨度值大于等于预设风险跨度值阈值，则生成告警信号；

11、若风险跨度值小于预设风险跨度值阈值，则生成正常指令。

12、优选的，所述运管反馈单元生成正常指令时：

13、获取到各个子时间段内监测设备的传输风险值，以子时间段的个数为x轴，以传输风险值为y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制传输风险值曲线，同时在该坐标系中绘制预设传输风险值阈值曲线，从坐标系中获取到传输风险值曲线位于预设传输风险值阈值曲线上方线段的长度与上方线段与预设传输风险值阈值曲线所围成的面积经数据归一化处理后得到的积值，并将其标记为风险影响值，将风险影响值与其内部录入存储的预设风险影响值阈值进行比对分析：

14、若风险影响值大于等于预设风险影响值阈值，则生成异常信号，并将异常信号发送至预警管理单元，预警管理单元在接收到异常信号后，立即做出异常信号所对应的预设预警操作；

15、若风险影响值小于预设风险影响值阈值，则生成反馈信号。

16、优选的，所述自检处理单元的安全监管预警分析过程如下：

17、获取到时间阈值内监测设备所监测区域的红外特征图像，并对红外特征图像进行预处理，进而获取到疑似气体区域，获取到疑似气体区域的气体浓度值，并将气体浓度值与其内部录入存储的预设气体浓度值阈值进行比对分析：

18、若气体浓度值小于预设气体浓度值阈值，则不生成任何信号；

19、若气体浓度值大于等于预设气体浓度值阈值，则生成泄漏信号。

20、优选的，所述环境影响单元的扩散影响评估分析过程如下：

21、获取到各个子时间段内监测设备所监测区域的温变影响值，温变影响值表示子时间段内监测区域的温度变化值超出预设温度变化值的部分与单位时间温度变化值经数据归一化处理后得到的积值，并将温变影响值标号为wbi；

22、将子时间段划分为k个子时间节点，k为大于零的自然数，获取到各个子时间节点内监测设备所监测区域的风速流量值，以时间为x轴，以风速流量值为y 轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制风速流量值曲线，从风速流量值曲线中获取到最大波峰值和最小波谷值，并将最大波峰值和最小波谷值之间差值的均值标记为风速影响均值，进而获取到各个子时间段内监测设备所监测区域的风速影响均值fji；

23、根据公式得到各个子时间段的扩散影响评估系数，其中，f1和f2分别为温变影响值和风速影响均值的权重因子系数，f1和f2均为大于零的正数，f3为预设补偿因子系数，取值为2.446，yxi为各个子时间段的扩散影响评估系数，以此构建扩散影响评估系数yxi的集合b，进而获取到集合b中的最大子集和最小子集，并将最大子集和最小子集之间差值的均值标记为扩散影响值。

24、优选的，所述管控分析单元的扩散反馈分析过程如下：

25、获取到时间阈值内监测区域的单位时间气体泄漏量，同时获取到各个子时间段内监测区域泄漏处的泄漏源面积，进而获取到泄漏源面积的最大值和最小值，并将泄漏源面积的最大值和最小值之间的差值标记为泄漏扩充值，以及获取到各个子时间段内监测区域泄漏处的内外压差，进而获取到时间阈值内监测区域泄漏处的内外压差的均值，并将其标记为影响压差值，同时获取到时间阈值内监测区域的扩散影响值，进而将单位时间气体泄漏量、泄漏扩充值、影响压差值以及扩散影响值分别标号为dq、xk、yy以及ky；

26、根据公式<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>kp</mi><mi>=</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><msqrt><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mi>dq</mi><mrow><mi>v</mi><mn>1</mn></mrow></mfrac><mo>+</mo><mi>xk</mi><mi>×</mi><mi>v</mi><mn>2</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>×</mi><mfrac><mi>yy</mi><mrow><mi>v</mi><mn>3</mn></mrow></mfrac></msqrt><mo>+</mo><mfrac><mi>ky</mi><mrow><mi>v</mi><mn>4</mn></mrow></mfrac></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>×</mi><mi>v</mi><mn>5</mn></mstyle>得到扩散危害评估值系数，其中，v1、v2、v3以及v4分别为单位时间气体泄漏量、泄漏扩充值、影响压差值以及扩散影响值预设比例因子系数，v1、v2、v3以及v4均为大于零的正数，v5为预设修正因子系数，取值为1.886，kp为扩散危害评估值系数，并将扩散危害评估值系数kp与其内部录入存储的预设扩散危害评估值系数区间进行比对分析：

27、若扩散危害评估值系数kp大于预设扩散危害评估值系数区间中的最大值，则生成一级预警信号；

28、若扩散危害评估值系数kp属于预设扩散危害评估值系数区间，则生成二级预警信号；

29、若扩散危害评估值系数kp小于预设扩散危害评估值系数区间中的最小值，则生成三级预警信号。

30、优选的，所述细化影响单元的深入式划分管理分析过程如下：

31、获取到监测设备开始投入使用时刻到当前时刻之间的时长，并将其标记为使用时长，获取到时间时长内监测设备的维护总次数和故障总次数之间的和值，并将其标记为部件老化值，同时获取到二级预警信号所对应的扩散危害评估值系数kp超出预设扩散危害评估值系数区间中的最小值的部分，并将其标记为扩散危害值，将部件老化值和扩散危害值经数据归一化处理后得到的积值标记为影响危害值，并将影响危害值与其内部录入存储的预设影响危害值阈值进行比对分析：

32、若影响危害值小于预设影响危害值阈值，则生成次级信号；

33、若影响危害值大于等于预设影响危害值阈值，则生成高级信号。

34、本发明的有益效果如下：

35、（1）本发明通过对运行数据进行运行监管反馈分析，即从设备运行和信息传输两个角度对监测设备的运行状态进行分析，以保证分析结果的准确性，有助于为后续危化气体泄漏扩散监测进行支撑，而在监测设备正常的前提下，对红外特征图像进行安全监管预警分析，以判断监测设备所监测区域是否发生气体泄漏，以便及时的进行预警管理，同时对环境数据进行扩散影响评估分析，以了解监测设备所监测区域环境对气体泄漏扩散的影响情况，以便结合环境影响情况进行合理、精准的预警，同时有助于合理、有针对性的对监测区域进行预警管理；

36、（2）本发明通过信息反馈的方式对危害数据进行扩散反馈分析，即结合环境对危害数据进行分析，以便了解气体扩散的严重情况，进而根据不同的等级进行合理的预警管理，以保证气体扩散管理的合理性和预警的精准性，且通过深入式划分管理分析，以提高对气体泄漏扩散管理的合理性，有助于合理的进行治理人员的调度。