CN105115859A - 用于监测泄漏气体扩散浓度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于监测泄漏气体扩散浓度的方法及装置。该方法包括：采集泄漏源和地理区域上与监测点对应的位置点在地理坐标系中的坐标，以及泄漏源的泄漏强度；根据泄漏源和与监测点对应的位置点在地理坐标系中的坐标、以及地理区域的平均风向角，确定泄漏源和监测点在笛卡尔坐标系中的坐标；根据泄漏源在地理坐标系中的坐标、地理区域的气象参数、监测时间、以及监测点在笛卡尔坐标系中的坐标，确定监测点处的实际扩散系数；根据监测点处的实际扩散系数、泄漏源在笛卡尔坐标系中的坐标、监测点在笛卡尔坐标系中的坐标和泄漏强度，确定监测点处的泄漏气体扩散浓度。由此，能够在地形起伏变化较大的条件下，准确监测出泄漏气体的扩散浓度。

Description

用于监测泄漏气体扩散浓度的方法及装置

技术领域

本发明涉及泄漏气体浓度监测领域，具体地，涉及一种用于监测泄漏气体扩散浓度的方法及装置。

背景技术

随着工业技术的不断进步，人类将面临越来越多的安全生产问题、污染排放问题等，气体(特别是有毒气体)泄漏问题则是其中之一。泄漏的有毒气体会在风力的作用下快速传播，导致大面积人员中毒、伤亡，甚至导致重大、特大事故。因此，一旦有毒气体泄漏事故发生，需要在迅速控制住泄漏的同时，迅速疏散泄漏源周围一定范围内的居民，并进行中毒人员救援，而这些都需要首先确定气体扩散范围、趋势，从而确定警戒与疏散范围、撤离路线以及救援资源分配等。上述这些工作均需要建立在对气体扩散浓度的准确监测的基础上。因此如何准确、有效地监测泄漏气体扩散浓度是社会安全保障的基础，也是提升应急救援的效率的前提之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于监测泄漏气体扩散浓度的方法及装置，该方法及装置能够在地形起伏变化较大的条件下，准确监测出泄漏气体的扩散浓度。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于监测泄漏气体扩散浓度的方法，该方法包括：采集泄漏源和地理区域上与监测点对应的位置点在地理坐标系中的坐标，以及所述泄漏源的泄漏强度；根据所述泄漏源和所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标、以及所述地理区域的平均风向角，确定所述泄漏源和所述监测点在笛卡尔坐标系中的坐标，其中，所述右手笛卡尔坐标系为以所述泄漏源向地面的铅直投影点为原点，以所述地理区域的平均风向为x轴正向，以垂直所述泄漏源所在地的海平面、指向地球外部为z轴正向的右手笛卡尔坐标系；根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的气象参数、监测时间、以及所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点处的实际扩散系数；根据所述监测点处的实际扩散系数、所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标和所述泄漏源的泄漏强度，确定所述监测点处的泄漏气体扩散浓度。

本发明还一种用于监测泄漏气体扩散浓度的装置，该装置包括：采集模块，用于采集泄漏源和地理区域上与监测点对应的位置点在地理坐标系中的坐标，以及所述泄漏源的泄漏强度；笛卡尔坐标确定模块，用于根据所述泄漏源和所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标、以及所述地理区域的平均风向角，确定所述泄漏源和所述监测点在笛卡尔坐标系中的坐标，其中，所述右手笛卡尔坐标系为以所述泄漏源向地面的铅直投影点为原点，以所述地理区域的平均风向为x轴正向，以垂直所述泄漏源所在地的海平面、指向地球外部为z轴正向的右手笛卡尔坐标系；实际扩散系数确定模块，用于根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的气象参数、监测时间、以及所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点处的实际扩散系数；泄漏气体扩散浓度确定模块，用于根据所述监测点处的实际扩散系数、所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标和所述泄漏源的泄漏强度，确定所述监测点处的泄漏气体扩散浓度。

通过上述技术方案，可进行大范围泄漏气体扩散浓度的监测，适用性强，能够与地理信息系统相结合。通过获取泄漏源相关参数以及气象参数，能够快速确定出监测点处的泄漏气体扩散浓度，并快速确定出泄漏气体的污染区域，特别是在高起伏地形条件下，也能够准确地确定泄漏气体扩散浓度分布，从而为确定警戒与疏散范围、撤离路线以及救援资源分配等提供准确、可靠的数据支持。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的方法的流程图；

图2是泄漏源、监测点与一地理区域的示意图；

图3是根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的方法的流程图；

图4是根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的方法的流程图；

图5是根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的方法的流程图；

图6是泄漏源、监测点、泄漏源的镜像位置与一地理区域的示意图；

图7是根据本发明的实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的装置的框图；

图8是根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的装置的框图；

图9是根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的装置的框图；

图10是根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的装置的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1示出了根据本发明的实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括：

在步骤S101中，采集泄漏源和地理区域上与监测点对应的位置点在地理坐标系中的坐标，以及所述泄漏源的泄漏强度。其中，所述地理区域的范围可以被预先设定，例如，可以根据实际的监测需求进行设定。

图2示出了泄漏源、监测点与一地理区域的示意图。如图2所示，泄漏源所在位置可以由点L表示。监测点为点P所指示的位置，在本发明中，监测点可以是位于地理区域上方的监测点。在监测点位于地理区域上方的情况下，监测点P在地理区域上存在一个对应的位置点W，例如，监测点P垂直投射到地理区域上的点。

泄漏源L在地理坐标系中的坐标可以表示为(Lo₀，La₀，H₀)，其中，Lo₀表示泄漏源L的经度(单位为度，°)，La₀表示泄漏源L的纬度(单位为度，°)，H₀表示泄漏源L的有效海拔高度(单位为m)。Lo₀、La₀可以通过GPS(全球定位系统)接收机进行测量，或者可以通过手机定位和地图进行数值提取。H₀可以通过H₀₀及泄漏源L距地面的有效高度进行叠加得到，其中，H₀₀表示泄漏源L所在位置的地面海拔高度(单位为m)，并且H₀₀可以通过GPS接收机进行测量，或通过手机定位和地图进行数值提取。

与监测点P对应的位置点W在地理坐标系中的坐标可以表示为(Lo_ij，La_ij，H_ij)，其中，Lo_ij表示经度(单位为度，°)，La_ij表示纬度(单位为度，°)，H_ij表示海拔(单位为m)，Lo_ij，La_ij，H_ij可以通过GPS接收机进行测量，或者可以通过手机定位和地图进行数值提取。

在步骤S102中，根据所述泄漏源和所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标、以及所述地理区域的平均风向角，确定所述泄漏源和所述监测点在笛卡尔坐标系中的坐标，其中，所述右手笛卡尔坐标系为以所述泄漏源向地面的铅直投影点为原点，以所述地理区域的平均风向为x轴正向，以垂直所述泄漏源所在地的海平面、指向地球外部为z轴正向的右手笛卡尔坐标系。

通过这一步骤，可以将泄漏源在地理坐标系中的坐标(Lo₀，La₀，H₀)转换为在笛卡尔坐标系中的坐标(X₀，Y₀，Z₀)，以及将与监测点对应的位置点在地理坐标系中的坐标(Lo_ij，La_ij，H_ij)转换为在笛卡尔坐标系中的坐标(X_ij，Y_ij，Z_ij)，并且，可以根据与监测点对应的位置点在笛卡尔坐标系中的坐标(X_ij，Y_ij，Z_ij)，得出监测点在笛卡尔坐标系中的坐标(X_ij，Y_ij，Zp_ij)。

在步骤S103中，根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的气象参数、监测时间、以及所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点处的实际扩散系数。其中，所述气象参数可以例如包括总云量、低云量、风速等参数。

在步骤S104中，根据所述监测点处的实际扩散系数、所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标和所述泄漏源的泄漏强度，确定所述监测点处的泄漏气体扩散浓度。

通过上述技术方案，可进行大范围泄漏气体扩散浓度的监测，适用性强，能够与地理信息系统相结合。通过获取泄漏源相关参数以及气象参数，能够快速确定出监测点处的泄漏气体扩散浓度，并快速确定出泄漏气体的污染区域，特别是在高起伏地形条件下，也能够准确地确定泄漏气体扩散浓度分布，从而为确定警戒与疏散范围、撤离路线以及救援资源分配等提供准确、可靠的数据支持。

图3示出了根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的方法的流程图。如图3所示，所述步骤S102可以包括：

在步骤S301中，根据所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的平均海拔、以及第一地理坐标与全球坐标的转换函数，确定所述与监测点对应的位置点在全球坐标系中的坐标。

所述地理区域中可以包括至少一个位置点，其中一个位置点为与所述监测点对应的位置点，如图2所示的位置点W。可以通过GPS接收机测量出(或者可以通过手机定位和地图进行数值提取出)地理区域中每一个位置点在地理坐标系中的坐标，即，可以得到每一个位置点的经度、纬度和海拔。所述每一个位置点的经度可以组成一个M×N的二阶经度矩阵Lo，即，

$Lo=\left[\begin{array}{cccccc}{\mathrm{Lo}}_{11}& {\mathrm{Lo}}_{12}& ...& {\mathrm{Lo}}_{1j}& ...& {\mathrm{Lo}}_{1N}\\ {\mathrm{Lo}}_{21}& {\mathrm{Lo}}_{22}& ...& {\mathrm{Lo}}_{2j}& ...& {\mathrm{Lo}}_{2N}\\ \begin{array}{c}\·\\ \·\\ \·\end{array}& & & & & \\ {\mathrm{Lo}}_{i1}& {\mathrm{Lo}}_{i2}& ...& {\mathrm{Lo}}_{ij}& ...& {\mathrm{Lo}}_{iN}\\ \begin{array}{c}\·\\ \·\\ \·\end{array}& & & & & \\ {\mathrm{Lo}}_{M1}& {\mathrm{Lo}}_{M2}& ...& {\mathrm{Lo}}_{Mj}& ...& {\mathrm{Lo}}_{MN}\end{array}\right]$

其中，i＝1，2，……，M；j＝1，2，……，N，M×N可以表示所述地理区域上的位置点的总数。同理，所述每一个位置点的纬度可以组成一个M×N的二阶纬度矩阵La，所述每一个位置点的海拔可以组成一个M×N的二阶海拔矩阵H，即，

$La=\left[\begin{array}{cccccc}{\mathrm{La}}_{11}& {\mathrm{La}}_{12}& ...& {\mathrm{La}}_{1j}& ...& {\mathrm{La}}_{1N}\\ {\mathrm{La}}_{21}& {\mathrm{La}}_{22}& ...& {\mathrm{La}}_{2j}& ...& {\mathrm{La}}_{2N}\\ \begin{array}{c}\·\\ \·\\ \·\end{array}& & & & & \\ {\mathrm{La}}_{i1}& {\mathrm{La}}_{i2}& ...& {\mathrm{La}}_{ij}& ...& {\mathrm{La}}_{iN}\\ \begin{array}{c}\·\\ \·\\ \·\end{array}& & & & & \\ {\mathrm{La}}_{M1}& {\mathrm{La}}_{M2}& ...& {\mathrm{La}}_{Mj}& ...& {\mathrm{La}}_{MN}\end{array}\right]$ $H=\left[\begin{array}{cccccc}{H}_{11}& H_{12}& ...& H_{1j}& ...& H_{1N}\\ H_{21}& H_{22}& ...& H_{2j}& ...& H_{2N}\\ \begin{array}{c}\·\\ \·\\ \·\end{array}& & & & & \\ H_{i1}& H_{i2}& ...& H_{ij}& ...& H_{iN}\\ \begin{array}{c}\·\\ \·\\ \·\end{array}& & & & & \\ H_{M1}& H_{M2}& ...& H_{Mj}& ...& H_{MN}\end{array}\right]$

这样，就可以根据地理区域中每一个位置点的海拔确定出该地理区域的平均海拔H_avg，即：

$H_{avg}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{H}_{ij}/\left(MN\right)---\left(1\right)$

其中，H_ij可以表示地理区域中任一个位置点的海拔。

之后，就可以根据所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标Lo_ij，La_ij，H_ij、所述地理区域的平均海拔H_avg、以及第一地理坐标与全球坐标的转换函数，确定所述与监测点对应的位置点在全球坐标系中的坐标。其中，所述全球坐标系为以所述地理区域内海拔高度为0的地球椭球表面这个近似平面为xoy平面，以与监测点对应的位置点指向地心方向的反方向为z轴正方向的O₁xyz坐标系。

在一个实施方式中，所述第一地理坐标与全球坐标的转换函数可以包括：

$\left\{\begin{array}{c}L{X}_{ij}=(N_{gl}+H_{avg})cos(\mathrm{\π}L{o}_{ij}/180)cos(\mathrm{\π}L{a}_{ij}/180)\\ L{Y}_{ij}=(N_{gl}+H_{avg})cos(\mathrm{\π}L{o}_{ij}/180)sin(\mathrm{\π}L{a}_{ij}/180)\\ L{Z}_{ij}=H_{ij}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，LX_ij、LY_ij、LZ_ij表示所述与监测点对应的位置点在所述全球坐标系中的坐标；H_avg表示所述地理区域的平均海拔；Lo_ij、La_ij、H_ij表示所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标；N_gl表示地球的卯酉圈曲率半径，并且a_gl表示地球椭球长半轴(例如，a_gl＝6378.137×10³m)，W_gl为中间变量，并且e表示地球椭球的第一偏心率，b_gl表示地球椭球的短半轴(例如，b_gl＝6356.7523141×10³m)。

这样，就可以将与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标转换为在全球坐标系O₁xyz中的坐标。

在步骤S302中，根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的平均海拔、以及第二地理坐标与全球坐标的转换函数，确定所述泄漏源在全球坐标系中的坐标。

在一个实施方式中，所述第二地理坐标与全球坐标的转换函数可以包括：

$\left\{\begin{array}{c}L{X}_0=(N_{gl}+H_{avg})cos(\mathrm{\π}L{o}_0/180)cos(\mathrm{\π}L{a}_0/180)\\ L{Y}_0=(N_{gl}+H_{avg})cos(\mathrm{\π}L{o}_0/180)sin(\mathrm{\π}L{a}_0/180)\\ L{Z}_0=H_0\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，LX₀、LY₀、LZ₀表示所述泄漏源在所述全球坐标系中的坐标；Lo₀、La₀、H₀表示所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标。

这样，就可以将泄漏源在所述地理坐标系中的坐标转换为在全球坐标系O₁xyz中的坐标。

在步骤S303中，根据所述与监测点对应的位置点在所述全球坐标系中的坐标、所述泄漏源在所述全球坐标系中的坐标、所述地理区域的平均风向角、以及第一全球坐标与笛卡尔坐标的转换函数，确定所述与监测点对应的位置点在所述笛卡尔坐标系中的坐标。

在一个实施方式中，所述第一全球坐标与笛卡尔坐标的转换函数可以包括：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_{ij}={\mathrm{LX}}_{ij}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0)+{\mathrm{LY}}_{ij}\sin (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0)-\left({\mathrm{LX}}_0\cos \right(\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0)+{\mathrm{LY}}_0\sin (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0\left)\right)\\ Y_{ij}={\mathrm{LY}}_{ij}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0)-{\mathrm{LX}}_{ij}\sin (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0)-\left({\mathrm{LY}}_0\cos \right(-{\mathrm{\θ}}_0)-{\mathrm{LX}}_0\sin (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0\left)\right)\\ Z_{ij}=H_{ij}-H_{00}\end{array}\right.---\left(4\right)$

其中，X_ij、Y_ij、Z_ij表示所述与监测点对应的位置点在所述笛卡尔坐标系中的坐标；θ₀表示所述全球坐标系O₁xyz的x轴正向与正东方向的夹角；H₀₀表示所述泄漏源所在位置的地面海拔高度，α表示所述地理区域的平均风向角(即，风向与正东方向的夹角)，其中，α∈[0,2π)，单位为弧度(rad)。

在一个实施方式中，可以通过风向测定仪测得所述地理区域的平均风向角。或者，在另一个实施方式中，可以通过气象资料或气象预报得到的所述地理区域的风向，来确定所述地理区域的平均风向角，其中，风向所对应的平均风向角α如下：

以及

在一个实施方式中，可以通过以下方式来确定θ₀：

首先，采集所述地理区域内的任意两个位置点在地理坐标系中的坐标，例如，第一位置点(Lo₁₁，La₁₁，H₁₁)和第二位置点(Lo₁₂，La₁₂，H₁₂)。

接下来，根据等式(2)，可以得出这两个位置点在全球坐标系中的坐标(LX₁₁，LY₁₁，H₁₁)和(LX₁₂，LY₁₂，H₁₂)。

接下来，利用以下等式(5)和等式(6)构建向量v₁和v₂，其中，v₁表示在地理坐标系中第二个位置点到第一个位置点的向量，v₂表示在全球坐标系中第二个位置点到第一个位置点的向量：

v₁＝(Lo₁₂-Lo₁₁,La₁₂-La₁₁)(|v₁|≠0)(5)

v₂＝(LX₁₂-LX₁₁,LY₁₂-LY₁₁)(|v₂|≠0)(6)

之后，可以根据向量v₁和v₂，利用等式(7)，确定出全球坐标系O₁xyz的x轴正向与正东方向的夹角θ₀(单位为度，°)：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\θ}}_0=\arccos \left(\frac{v_1\·v_2}{\left|v_1\right|\left|v_2\right|}\right)\\ =\arccos \left(\frac{({\mathrm{Lo}}_{12}-{\mathrm{Lo}}_{11})({\mathrm{LX}}_{12}-{\mathrm{LX}}_{11})+({\mathrm{La}}_{12}-{\mathrm{La}}_{11})({\mathrm{LY}}_{12}-{\mathrm{LY}}_{11})}{\sqrt{{({\mathrm{Lo}}_{12}-{\mathrm{Lo}}_{11})}^2+{({\mathrm{La}}_{12}-{\mathrm{La}}_{11})}^2}\sqrt{{({\mathrm{LX}}_{12}-{\mathrm{LX}}_{11})}^2+{({\mathrm{LY}}_{12}-{\mathrm{LY}}_{11})}^2}}\right)\end{array}---\left(17\right)$

将O₁xyz坐标系绕z轴旋转至x轴正向指向与所述地理区域的平均风向一致的方向，且原点平移至泄漏源向地面的铅直投影点处，得到新坐标系O₂xyz，即，所述右手笛卡尔坐标系。

之后，再利用(4)，可以将与监测点对应的位置点在所述全球坐标系O₁xyz中的坐标转换为在所述笛卡尔坐标系O₂xyz中的坐标。

在步骤S304中，根据所述与监测点对应的位置点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标。

如上所述，监测点在地理区域上存在一个对应的位置点，例如，监测点垂直投射到地理区域上的点。因此，监测点及其相对应的位置点可以具有相同的经、纬度，并且仅在海拔上有所不同。可以根据与监测点对应的位置点在笛卡尔坐标系中的z轴坐标、利用等式(8)来确定监测点在笛卡尔坐标系中的z轴坐标：

Zp_ij＝Z_ij+hp_ij(8)

其中，Z_ij表示与监测点对应的位置点在笛卡尔坐标系中的z轴坐标；hp_ij表示监测点距所述与监测点对应的位置点的高度(单位为m)，并且，hp_ij∈(0,100]，该hp_ij的值可以根据实际的监测需求进行设定；Zp_ij表示监测点在笛卡尔坐标系中的z轴坐标。

这样，就可以确定出监测点在笛卡尔坐标系中的坐标为(X_ij，Y_ij，Zp_ij)。

在步骤S305中，根据所述泄漏源在所述全球坐标系中的坐标、以及第二全球坐标与笛卡尔坐标的转换函数，确定所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标。

在一个实施方式中，所述第二全球坐标与笛卡尔坐标的转换函数可以包括：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_0=0\\ Y_0=0\\ Z_0={\mathrm{LZ}}_0-H_{00}=H_0-H_{00}\end{array}\right.---\left(9\right)$

其中，X₀、Y₀、Z₀表示所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标。

图4示出了根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的方法的流程图。如图4所示，所述步骤S103可以包括：

在步骤S401中，根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、泄漏发生的时刻、监测日期序数、以及太阳高度角计算函数，确定太阳高度角。

在一个实施方式中，太阳高度角计算函数可以包括：

θ＝360d_n/365

$\mathrm{\σ}=\left[\begin{array}{c}0.006918-0.39912cos\mathrm{\θ}+0.070257sin\mathrm{\θ}-0.006758cos2\mathrm{\θ}\\ +0.000907sin2\mathrm{\θ}-0.002697cos3\mathrm{\θ}+0.00148\sin 3\mathrm{\θ}\end{array}\right]180/\mathrm{\π}---\left(10\right)$

h_sun＝arcsin[sinLo₀sinσ+cosLo₀cosσcos(15T₀)+La₀-300]

其中，h_sun表示所述太阳高度角(单位为度，°)；d_n表示所述监测日期序数(d_n＝0～364，其中，针对元月1日d_n＝0，以此类推)；θ为中间变量；σ表示泄漏源所在地的太阳倾角；Lo₀、La₀表示所述泄漏源在所述地理坐标系中的x轴坐标和y轴坐标，即，泄漏源的经度和纬度；T₀表示泄漏发生的时刻(单位为小时)，例如，针对时刻15时30分，T₀＝15.5小时。

在步骤S402中，根据所述太阳高度角、所述总云量、所述低云量和所述监测时间，确定太阳辐射等级。

首先，可以根据地理区域的气象条件以及表1，确定出地理区域的天空的总云量和低云量。

表1

之后，可以根据在步骤S401中确定的太阳高度角h_sun、根据表1确定的总云量、低云量、以及监测时间，按照表2，确定太阳辐射等级SL。

表2

表2中的“夜间”指日落后1小时至日出前1小时的时间范围。

例如，在总云量≤4并且低云量≤4的情况下，如果监测时间属于夜间，那么确定太阳辐射等级SL＝-2。如果监测时间不属于夜间，那么如果太阳高度角h_sun≤15°，则确定太阳辐射等级SL＝-1。

接下来，在步骤S403中，根据所述地理区域的风速和所述太阳辐射等级，确定大气稳定度。

地理区域的风速U(单位为m/s)可以例如通过风速测定仪获得。在获得地理区域的风速U后，可以结合太阳辐射等级SL、按照表3确定出大气稳定度，其中，表3中的A、A～B、C、C～D、D、E、F表示大气稳定度。

表3

在步骤S404中，根据所述大气稳定度和所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点处的实际扩散系数。

在一个实施方式中，所述步骤S404可以包括以下步骤：

首先，根据所述大气稳定度、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、以及基础扩散系数计算函数，确定所述监测点处的基础扩散系数(单位为m，x/y/z分别代表x/y/z方向)。

在一个实施方式中，所述基础扩散系数计算函数可以包括：

${\mathrm{\σ}}_{ij}^{bx}={\mathrm{\σ}}_{ij}^{by}---\left(11\right)$

${\mathrm{\σ}}_{ij}^{by}=\left\{\begin{array}{cc}0.22X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,A\\ \frac{0.22X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}+0.16X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,A~B\\ 0.16X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,B\\ \frac{0.16X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}+0.11X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,B~C\\ 0.11X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,C\\ \frac{0.11X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}+0.08X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,C~D\\ 0.08X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,D\\ \frac{0.08X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}+0.06X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,D~E\\ 0.06X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,E\\ \frac{0.06X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}+0.04X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,E~F\\ 0.04X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,F\end{array}\right.---\left(12\right)$

${\mathrm{\σ}}_{ij}^{bz}=\left\{\begin{array}{cc}0.20X_{ij}& ,A\\ \frac{0.20X_{ij}+0.12X_{ij}}{2}& ,A~B\\ 0.12X_{ij}& ,B\\ \frac{0.12X_{ij}+0.08X_{ij}{(1+0.002X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,B~C\\ 0.08X_{ij}{(1+0.002X_{ij})}^{-1/2}& ,C\\ \frac{0.08X_{ij}{(1+0.002X_{ij})}^{-1/2}+0.06X_{ij}{(1+0.0015X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,C~D\\ 0.06X_{ij}{(1+0.0015X_{ij})}^{-1/2}& ,D\\ \frac{0.06X_{ij}{(1+0.0015X_{ij})}^{-1/2}+0.03X_{ij}{(1+0.0003X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,D~E\\ 0.03X_{ij}{(1+0.0003X_{ij})}^{-1/2}& ,E\\ \frac{0.03X_{ij}{(1+0.0003X_{ij})}^{-1/2}+0.016X_{ij}{(1+0.0003X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,E~F\\ 0.016X_{ij}{(1+0.0003X_{ij})}^{-1/2}& ,F\end{array}\right.---\left(13\right)$

其中，表示所述监测点处的基础扩散系数；A、A～B、B、B～C、C、C～D、D、D～E、E、E～F、F表示所述大气稳定度；X_ij表示所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的x轴坐标。

这样，在确定出大气稳定度后，可以首先根据等式(11)、(12)和(13)确定出监测点处的基础扩散系数

接下来，根据所述大气稳定度、所述地理区域上所有位置点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、以及修正系数计算函数，确定修正系数。

在一个实施方式中，所述修正系数计算函数可以包括：

f_y＝1+a₀dif_max(14)

其中，f_y表示所述修正系数；dif_max表示所述地理区域上的所有位置点在所述笛卡尔坐标系中的z轴坐标与所述所有位置点在所述笛卡尔坐标系中的z轴坐标的平均值之间的差值中的最大值，其中，dif_max＞0；a₀表示预定系数，并且a₀与所述大气稳定度相对应。

在一个实施方式中，可以通过以下方式确定dif_max：

${\mathrm{dif}}_{max}=max(Z_{ij}-\stackrel{\‾}{Z})---\left(15\right)$

$\stackrel{\‾}{Z}=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{Z}_{ij}/M*N---\left(16\right)$

其中，Z_ij表示地理区域上的任一位置点在笛卡尔坐标系中的z轴坐标；表示地理区域上的所有位置点在所述笛卡尔坐标系中的z轴坐标的平均值。

a₀可以与所述大气稳定度相对应。例如，可以根据大气稳定度、按照以下等式(17)确定a₀的值：

$a_0=\left\{\begin{array}{cc}0.042& ,A\\ 0.0785& ,A~B\\ 0.115& ,B\\ 0.1325& ,B~C\\ 0.15& ,C\\ 0.265& ,C~D\\ 0.38& ,D\\ 0.34& ,D~E\\ 0.3& ,E\\ 0.435& ,E~F\\ 0.57& ,F\end{array}\right.---\left(17\right)$

最后，可以根据所述修正系数f_y、所述监测点处的基础扩散系数 以及基础扩散系数修正函数，得出所述监测点处的实际扩散系数

在一个实施方式中，所述基础扩散系数修正函数可以包括：

${\mathrm{\σ}}_{ij}^x={\mathrm{\σ}}_{ij}^y$

${\mathrm{\σ}}_{ij}^y={\mathrm{\σ}}_{ij}^{by}*f_y---\left(18\right)$

${\mathrm{\σ}}_{ij}^z={\mathrm{\σ}}_{ij}^{zy}*f_y$

由此，就可以确定出监测点处的实际扩散系数(单位为m，x/y/z分别代表x/y/z方向)。

图5示出了根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的方法的流程图。如图5所示，所述步骤S104可以包括：

在步骤S501中，根据所述监测点处的实际扩散系数、所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述泄漏源的泄漏强度、以及第一泄漏气体扩散浓度计算函数，确定所述泄漏源在所述监测点处产生的第一泄漏气体扩散子浓度。

在一个实施方式中，所述第一泄漏气体扩散浓度计算函数可以包括：

${\mathrm{cr}}_{ij}=\frac{Q}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^{3/2}}\exp (-\frac{X_{ij}^2}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^x\right)}^2})\exp (-\frac{Y_{ij}^2}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^y\right)}^2})\exp (-\frac{({\mathrm{Zp}}_{ij}-Z_0)}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^z\right)}^2})---\left(19\right)$

其中，cr_ij表示所述第一泄漏气体扩散子浓度(单位为mg/m³)；X_ij、Y_ij、Zp_ij表示所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标；表示所述监测点处的实际扩散系数；Z₀表示所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的z轴坐标；Q表示所述泄漏源的泄漏强度(单位为kg/min)。

在步骤S502中，以与所述监测点对应的位置点所在的平原为镜面，确定所述泄漏源相对于所述镜面的镜像位置，并得出所述镜像位置在所述笛卡尔坐标系中的坐标。

例如，如图6所示，所述监测点P对应的位置点W所在的平原可以由MF表示。以该MF为镜面，泄漏源L相对于该镜面的镜像位置为点V所示，该点V可以称为泄漏源L的虚源点，该镜像位置在所述笛卡尔坐标系中的坐标可以为(0，0，Zv_ij)，Zv_ij＝2Z_ij-Z₀，其中，Zv_ij表示泄漏源的镜像位置在笛卡尔坐标系中的z轴坐标，Z_ij表示与监测点对应的位置点在笛卡尔坐标系中的z轴坐标；Z₀表示泄漏源在笛卡尔坐标系中的z轴坐标。

在步骤S503中，根据所述监测点处的实际扩散系数、所述镜像位置在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述泄漏源的泄漏强度、以及第二泄漏气体扩散浓度计算函数，确定所述镜像位置在所述监测点处产生的第二泄漏气体扩散子浓度。

在一个实施方式中，所述第二泄漏气体扩散浓度计算函数可以包括：

${\mathrm{cv}}_{ij}=\frac{Q}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^{3/2}}\exp (-\frac{X_{ij}^2}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^x\right)}^2})\exp (-\frac{Y_{ij}^2}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^y\right)}^2})\exp (-\frac{{({\mathrm{Zp}}_{ij}-{\mathrm{Zv}}_{ij})}^2}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^z\right)}^2})---\left(20\right)$

其中，cv_ij表示所述第二泄漏气体扩散子浓度(单位为mg/m³)。

在步骤S504中，根据所述第一泄漏气体扩散子浓度cr_ij、所述第二泄漏气体扩散子浓度cv_ij和泄漏气体扩散浓度计算函数，确定所述监测点处的泄漏气体扩散浓度。

在一个实施方式中，所述泄漏气体扩散浓度计算函数可以包括：

c_ij＝cr_ij+cv_ij(21)

其中，c_ij表示监测点处的泄漏气体扩散浓度(单位为mg/m³)。

这样，就可以监测出监测点处的泄漏气体扩散浓度。可以通过上述方法监测出任意期望的地理区域上方的任意期望的监测点处的泄漏气体扩散浓度，这样，可进行大范围泄漏气体扩散浓度的监测。

此外，通过上述用于监测泄漏气体扩散浓度的方法，能够快速确定出监测点处的泄漏气体扩散浓度，并快速确定出泄漏气体的污染区域，特别是在高起伏地形条件下，也能够准确地确定泄漏气体扩散浓度分布，从而为确定警戒与疏散范围、撤离路线以及救援资源分配等提供准确、可靠的数据支持。

图7是根据本发明的实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的装置的框图。如图7所示，该装置可以包括：采集模块701，用于采集泄漏源和地理区域上与监测点对应的位置点在地理坐标系中的坐标，以及所述泄漏源的泄漏强度；笛卡尔坐标确定模块702，用于根据所述泄漏源和所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标、以及所述地理区域的平均风向角，确定所述泄漏源和所述监测点在笛卡尔坐标系中的坐标，其中，所述右手笛卡尔坐标系为以所述泄漏源向地面的铅直投影点为原点，以所述地理区域的平均风向为x轴正向，以垂直所述泄漏源所在地的海平面、指向地球外部为z轴正向的右手笛卡尔坐标系；实际扩散系数确定模块703，用于根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的气象参数、监测时间、以及所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点处的实际扩散系数；泄漏气体扩散浓度确定模块704，用于根据所述监测点处的实际扩散系数、所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标和所述泄漏源的泄漏强度，确定所述监测点处的泄漏气体扩散浓度。

图8是根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的装置的框图。如图8所示，所述笛卡尔坐标确定模块702可以包括：第一全球坐标确定子模块801，用于根据所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的平均海拔、以及第一地理坐标与全球坐标的转换函数，确定所述与监测点对应的位置点在全球坐标系中的坐标；第二全球坐标确定子模块802，用于根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的平均海拔、以及第二地理坐标与全球坐标的转换函数，确定所述泄漏源在全球坐标系中的坐标；第一笛卡尔坐标确定子模块803，用于根据所述与监测点对应的位置点在所述全球坐标系中的坐标、所述泄漏源在所述全球坐标系中的坐标、所述地理区域的平均风向角、以及第一全球坐标与笛卡尔坐标的转换函数，确定所述与监测点对应的位置点在所述笛卡尔坐标系中的坐标；第二笛卡尔坐标确定子模块804，用于根据所述与监测点对应的位置点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标；以及第三笛卡尔坐标确定子模块805，用于根据所述泄漏源在所述全球坐标系中的坐标、以及第二全球坐标与笛卡尔坐标的转换函数，确定所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标。

图9是根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的装置的框图。在图9所示的实施方式中，所述地理区域的气象参数包括总云量、低云量和风速；以及，所述实际扩散系数确定模块703可以包括：太阳高度角确定子模块901，用于根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、泄漏发生的时刻、监测日期序数、以及太阳高度角计算函数，确定太阳高度角；太阳辐射等级确定子模块902，用于根据所述太阳高度角、所述总云量、所述低云量和所述监测时间，确定太阳辐射等级；大气稳定度确定子模块903，用于根据所述风速和所述太阳辐射等级，确定大气稳定度；实际扩散系数确定子模块904，用于根据所述大气稳定度和所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点处的实际扩散系数。

其中，所述实际扩散系数确定子模块904可以包括：基础扩散系数确定单元，用于根据所述大气稳定度、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、以及基础扩散系数计算函数，确定所述监测点处的基础扩散系数；修正系数确定单元，用于根据所述大气稳定度、所述地理区域上所有位置点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、以及修正系数计算函数，确定修正系数；实际扩散系数确定单元，用于根据所述修正系数、所述监测点处的基础扩散系数、以及基础扩散系数修正函数，得出所述监测点处的实际扩散系数。

图10是根据本发明的另一实施方式的用于监测泄漏气体扩散浓度的装置的框图。如图10所示，所述泄漏气体扩散浓度确定模块704可以包括：第一泄漏气体扩散子浓度确定子模块1001，用于根据所述监测点处的实际扩散系数、所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述泄漏源的泄漏强度、以及第一泄漏气体扩散浓度计算函数，确定所述泄漏源在所述监测点处产生的第一泄漏气体扩散子浓度；镜像位置确定子模块1002，用于以与所述监测点对应的位置点所在的平原为镜面，确定所述泄漏源相对于所述镜面的镜像位置，并得出所述镜像位置在所述笛卡尔坐标系中的坐标；第二泄漏气体扩散子浓度确定子模块1003，用于根据所述监测点处的实际扩散系数、所述镜像位置在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述泄漏源的泄漏强度、以及第二泄漏气体扩散浓度计算函数，确定所述镜像位置在所述监测点处产生的第二泄漏气体扩散子浓度；泄漏气体扩散浓度确定子模块1004，用于根据所述第一泄漏气体扩散子浓度、所述第二泄漏气体扩散子浓度和泄漏气体扩散浓度计算函数，确定所述监测点处的泄漏气体扩散浓度。

本发明的用于监测泄漏气体扩散浓度的装置对应于用于监测泄漏气体扩散浓度的方法，因此相同的内容不再赘述。

综上所述，通过本发明的用于监测泄漏气体扩散浓度的方法及装置，可进行大范围泄漏气体扩散浓度的监测，适用性强，能够与地理信息系统相结合。通过获取泄漏源相关参数以及气象参数，能够快速确定出监测点处的泄漏气体扩散浓度，并快速确定出泄漏气体的污染区域，特别是在高起伏地形条件下，也能够准确地确定泄漏气体扩散浓度分布，从而为确定警戒与疏散范围、撤离路线以及救援资源分配等提供准确、可靠的数据支持。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本发明的实施方式可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于监测泄漏气体扩散浓度的方法，其特征在于，该方法包括：

采集泄漏源和地理区域上与监测点对应的位置点在地理坐标系中的坐标，以及所述泄漏源的泄漏强度；

根据所述泄漏源和所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标、以及所述地理区域的平均风向角，确定所述泄漏源和所述监测点在笛卡尔坐标系中的坐标，其中，所述右手笛卡尔坐标系为以所述泄漏源向地面的铅直投影点为原点，以所述地理区域的平均风向为x轴正向，以垂直所述泄漏源所在地的海平面、指向地球外部为z轴正向的右手笛卡尔坐标系；

根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的气象参数、监测时间、以及所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点处的实际扩散系数；

根据所述监测点处的实际扩散系数、所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标和所述泄漏源的泄漏强度，确定所述监测点处的泄漏气体扩散浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述泄漏源和所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标、以及所述地理区域的平均风向角，确定所述泄漏源和所述监测点在笛卡尔坐标系中的坐标包括：

根据所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的平均海拔、以及第一地理坐标与全球坐标的转换函数，确定所述与监测点对应的位置点在全球坐标系中的坐标；

根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的平均海拔、以及第二地理坐标与全球坐标的转换函数，确定所述泄漏源在全球坐标系中的坐标；

根据所述与监测点对应的位置点在所述全球坐标系中的坐标、所述泄漏源在所述全球坐标系中的坐标、所述地理区域的平均风向角、以及第一全球坐标与笛卡尔坐标的转换函数，确定所述与监测点对应的位置点在所述笛卡尔坐标系中的坐标；

根据所述与监测点对应的位置点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标；以及

根据所述泄漏源在所述全球坐标系中的坐标、以及第二全球坐标与笛卡尔坐标的转换函数，确定所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一地理坐标与全球坐标的转换函数包括：

$\left\{\begin{array}{c}L{X}_{ij}=(N_{gl}+H_{avg})cos(\mathrm{\π}L{o}_{ij}/180)cos(\mathrm{\π}L{a}_{ij}/180)\\ L{Y}_{ij}=(N_{gl}+H_{avg})cos(\mathrm{\π}L{o}_{ij}/180)sin(\mathrm{\π}L{a}_{ij}/180)\\ L{Z}_{ij}=H_{ij}\end{array}\right.$

其中，LX_ij、LY_ij、LZ_ij表示所述与监测点对应的位置点在所述全球坐标系中的坐标；H_avg表示所述平均海拔；Lo_ij、La_ij、H_ij表示所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标；N_gl表示地球的卯酉圈曲率半径，并且a_gl表示地球椭球长半轴，W_gl为中间变量，并且 $W_{gl}=\sqrt{1-e^2{\sin }^2({\mathrm{\πLa}}_{ij}/180)},$ e表示地球椭球的第一偏心率， $e=\frac{a_{gl}^2-b_{gl}^2}{a_{gl}^2},$ b_gl表示地球椭球的短半轴；

所述第二地理坐标与全球坐标的转换函数包括：

$\left\{\begin{array}{c}L{X}_0=(N_{gl}+H_{avg})cos(\mathrm{\π}L{o}_0/180)cos(\mathrm{\π}L{a}_0/180)\\ L{Y}_0=(N_{gl}+H_{avg})cos(\mathrm{\π}L{o}_0/180)sin(\mathrm{\π}L{a}_0/180)\\ L{Z}_0=H_0\end{array}\right.$

其中，LX₀、LY₀、LZ₀表示所述泄漏源在所述全球坐标系中的坐标；Lo₀、La₀、H₀表示所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标；

所述第一全球坐标与笛卡尔坐标的转换函数包括：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_{ij}={\mathrm{LX}}_{ij}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0)+{\mathrm{LY}}_{ij}\sin (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0)-\left({\mathrm{LX}}_0\cos \right(\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0)+{\mathrm{LY}}_0\sin (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0\left)\right)\\ Y_{ij}={\mathrm{LY}}_{ij}\cos (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0)-{\mathrm{LX}}_{ij}\sin (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0)-\left({\mathrm{LY}}_0\cos \right(-{\mathrm{\θ}}_0)-{\mathrm{LX}}_0\sin (\mathrm{\α}-{\mathrm{\θ}}_0\left)\right)\\ Z_{ij}=H_{ij}-H_{00}\end{array}\right.$

其中，X_ij、Y_ij、Z_ij表示所述与监测点对应的位置点在所述笛卡尔坐标系中的坐标；θ₀表示所述全球坐标系的x轴正向与正东方向的夹角；H₀₀表示所述泄漏源所在位置地面海拔高度，α表示所述地理区域的平均风向角；

所述第二全球坐标与笛卡尔坐标的转换函数包括：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_0=0\\ Y_0=0\\ Z_0=L{Z}_0-H_{00}=H_0-H_{00}\end{array}\right.$

其中，X₀、Y₀、Z₀表示所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地理区域的气象参数包括总云量、低云量和风速；以及

所述根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的气象参数、监测时间、以及所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点处的实际扩散系数包括：

根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、泄漏发生的时刻、监测日期序数、以及太阳高度角计算函数，确定太阳高度角；

根据所述太阳高度角、所述总云量、所述低云量和所述监测时间，确定太阳辐射等级；

根据所述风速和所述太阳辐射等级，确定大气稳定度；

根据所述大气稳定度和所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点处的实际扩散系数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述太阳高度角计算函数包括：

θ＝360d_n/365

$\mathrm{\σ}=\left[\begin{array}{c}0.006918-0.39912cos\mathrm{\θ}+0.070257sin\mathrm{\θ}-0.006758cos2\mathrm{\θ}\\ +0.000907sin2\mathrm{\θ}-0.002697cos3\mathrm{\θ}+0.00148\sin 3\mathrm{\θ}\end{array}\right]180/\mathrm{\π}$

h_sun＝arcsin[sinLo₀sinσ+cosLo₀cosσcos(15T₀)+La₀-300]

其中，h_sun表示所述太阳高度角；d_n表示所述监测日期序数；θ为中间变量；σ表示泄漏源所在地的太阳倾角；Lo₀、La₀表示所述泄漏源在所述地理坐标系中的x轴坐标和y轴坐标；T₀表示所述泄漏发生的时刻。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述大气稳定度和所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点处的实际扩散系数包括：

根据所述大气稳定度、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、以及基础扩散系数计算函数，确定所述监测点处的基础扩散系数；

根据所述大气稳定度、所述地理区域上所有位置点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、以及修正系数计算函数，确定修正系数；

根据所述修正系数、所述监测点处的基础扩散系数、以及基础扩散系数修正函数，得出所述监测点处的实际扩散系数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基础扩散系数计算函数包括：

${\mathrm{\σ}}_{ij}^{bx}={\mathrm{\σ}}_{ij}^{by}$

${\mathrm{\σ}}_{ij}^{by}=\left\{\begin{array}{cc}0.22X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,A\\ \frac{0.22X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}+0.16X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,A~B\\ 0.16X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,B\\ \frac{0.16X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}+0.11X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,B~C\\ 0.11X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,C\\ \frac{0.11X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}+0.08X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,C~D\\ 0.08X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,D\\ \frac{0.08X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}+0.06X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,D~E\\ 0.06X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,E\\ \frac{0.06X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}+0.04X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,E~F\\ 0.04X_{ij}{(1+0.001X_{ij})}^{-1/2}& ,F\end{array}\right.$

${\mathrm{\σ}}_{ij}^{bz}=\left\{\begin{array}{cc}0.20X_{ij}& ,A\\ \frac{0.20X_{ij}+0.12X_{ij}}{2}& ,A~B\\ 0.12X_{ij}& ,B\\ \frac{0.12X_{ij}+0.08X_{ij}{(1+0.002X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,B~C\\ 0.08X_{ij}{(1+0.002X_{ij})}^{-1/2}& ,C\\ \frac{0.08X_{ij}{(1+0.002X_{ij})}^{-1/2}+0.06X_{ij}{(1+0.0015X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,C~D\\ 0.06X_{ij}{(1+0.0015X_{ij})}^{-1/2}& ,D\\ \frac{0.06X_{ij}{(1+0.0015X_{ij})}^{-1/2}+0.03X_{ij}{(1+0.0003X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,D~E\\ 0.03X_{ij}{(1+0.0003X_{ij})}^{-1/2}& E\\ \frac{0.03X_{ij}{(1+0.0003X_{ij})}^{-1/2}+0.016X_{ij}{(1+0.0003X_{ij})}^{-1/2}}{2}& ,E~F\\ 0.016X_{ij}{(1+0.0003X_{ij})}^{-1/2}& ,F\end{array}\right.$

其中，表示所述监测点处的基础扩散系数；A、A～B、B、B～C、C、C～D、D、D～E、E、E～F、F表示所述大气稳定度；X_ij表示所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的x轴坐标；

所述修正系数计算函数包括：

f_y＝1+a₀dif_max

其中，f_y表示所述修正系数；dif_max表示所述地理区域上的所有位置点在所述笛卡尔坐标系中的z轴坐标与所述所有位置点在所述笛卡尔坐标系中的z轴坐标的平均值之间的差值中的最大值；a₀表示预定系数，并且a₀与所述大气稳定度相对应；

所述基础扩散系数修正函数包括：

${\mathrm{\σ}}_{ij}^x={\mathrm{\σ}}_{ij}^y$

${\mathrm{\σ}}_{ij}^y={\mathrm{\σ}}_{ij}^{by}*f_y$

${\mathrm{\σ}}_{ij}^z={\mathrm{\σ}}_{ij}^{zy}*f_y$

其中，表示所述监测点处的实际扩散系数。

8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述根据所述监测点处的实际扩散系数、所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标和所述泄漏源的泄漏强度，确定所述监测点处的泄漏气体扩散浓度包括：

根据所述监测点处的实际扩散系数、所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述泄漏源的泄漏强度、以及第一泄漏气体扩散浓度计算函数，确定所述泄漏源在所述监测点处产生的第一泄漏气体扩散子浓度；

以与所述监测点对应的位置点所在的平原为镜面，确定所述泄漏源相对于所述镜面的镜像位置，并得出所述镜像位置在所述笛卡尔坐标系中的坐标；

根据所述监测点处的实际扩散系数、所述镜像位置在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述泄漏源的泄漏强度、以及第二泄漏气体扩散浓度计算函数，确定所述镜像位置在所述监测点处产生的第二泄漏气体扩散子浓度；

根据所述第一泄漏气体扩散子浓度、所述第二泄漏气体扩散子浓度和泄漏气体扩散浓度计算函数，确定所述监测点处的泄漏气体扩散浓度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一泄漏气体扩散浓度计算函数包括：

${\mathrm{cr}}_{ij}=\frac{Q}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^{3/2}}\exp (-\frac{X_{ij}^2}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^x\right)}^2})\exp (-\frac{Y_{ij}^2}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^y\right)}^2})\exp (-\frac{({\mathrm{Zp}}_{ij}-Z_0)}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^z\right)}^2})$

其中，cr_ij表示所述第一泄漏气体扩散子浓度；X_ij、Y_ij、Zp_ij表示所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标；表示所述监测点处的实际扩散系数；Z₀表示所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的z轴坐标；Q表示所述泄漏源的泄漏强度；

所述第二泄漏气体扩散浓度计算函数包括：

${\mathrm{cv}}_{ij}=\frac{Q}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^{3/2}}\exp (-\frac{X_{ij}^2}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^x\right)}^2})\exp (-\frac{Y_{ij}^2}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^y\right)}^2})\exp (-\frac{{({\mathrm{Zp}}_{ij}-{\mathrm{Zv}}_{ij})}^2}{2{\left({\mathrm{\σ}}_{ij}^z\right)}^2})$

其中，cv_ij表示所述第二泄漏气体扩散子浓度；Zv_ij表示所述镜像位置在所述笛卡尔坐标系中的z轴坐标；

所述泄漏气体扩散浓度计算函数包括：

c_ij＝cr_ij+cv_ij

其中，c_ij表示所述泄漏气体扩散浓度。

10.一种用于监测泄漏气体扩散浓度的装置，其特征在于，该装置包括：

采集模块，用于采集泄漏源和地理区域上与监测点对应的位置点在地理坐标系中的坐标，以及所述泄漏源的泄漏强度；

笛卡尔坐标确定模块，用于根据所述泄漏源和所述与监测点对应的位置点在所述地理坐标系中的坐标、以及所述地理区域的平均风向角，确定所述泄漏源和所述监测点在笛卡尔坐标系中的坐标，其中，所述右手笛卡尔坐标系为以所述泄漏源向地面的铅直投影点为原点，以所述地理区域的平均风向为x轴正向，以垂直所述泄漏源所在地的海平面、指向地球外部为z轴正向的右手笛卡尔坐标系；

实际扩散系数确定模块，用于根据所述泄漏源在所述地理坐标系中的坐标、所述地理区域的气象参数、监测时间、以及所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标，确定所述监测点处的实际扩散系数；

泄漏气体扩散浓度确定模块，用于根据所述监测点处的实际扩散系数、所述泄漏源在所述笛卡尔坐标系中的坐标、所述监测点在所述笛卡尔坐标系中的坐标和所述泄漏源的泄漏强度，确定所述监测点处的泄漏气体扩散浓度。