CN105757459B - 一种瓦斯抽采管网参数监测系统及漏点精确定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种瓦斯抽采管网参数监测系统及漏点精确定位方法，包括监控分站、光通信设备、监控中心，所述监控分站设置在瓦斯抽采管网关键节点位置，主要负责压力、流量等信号的采集并实时监测，当管道发生泄漏后进行声光报警，所述监控中心通过光通信设备与监控分站进行通信，从监控分站获得数据，并在发生泄漏时进行漏点定位。本发明通过设在瓦斯抽采管路的传感器，将管路内的各类参数信号变为电信号，通过监控分站PLC控制器对信号进行处理，利用光通信设备进行信号发送，监控中心的上位机处理监控分站所采集的数据，发生泄漏时，上位机将泄漏信号显示给用户并进行漏点定位，用户通过上位机发出控制指令，实现对设备的远程控制。

Description

一种瓦斯抽采管网参数监测系统及漏点精确定位方法

技术领域

本发明属于监测系统技术领域，具体涉及一种瓦斯抽采管网参数监测系统及漏点精确定位方法。

背景技术

随着我国煤矿开采技术的迅速发展，煤矿机械化水平越来越高，同时煤矿生产更加高效化、集约化，但伴随着采煤速度加快，煤矿开采深度加深，导致矿井瓦斯涌出量一直处于上升状态，瓦斯对煤矿安全生产构成重大危险。但是瓦斯又是优质的清洁能源，因此加大煤矿瓦斯的抽采利用能够使瓦斯变废为宝，具有重大意义。然而，在我国部分矿井中，瓦斯抽采管路大多铺设于回风巷中，巷道维护能力差，抽采管路存在老化生锈以至于漏气的情况。在抽采负压的情况下，管道容易混入空气，不仅使抽采效率降低，而且混入氧气后在一定条件下会造成瓦斯爆炸。因此，瓦斯抽采主管道泄漏监测与漏点定位技术已经成为煤矿瓦斯抽采管道安全运行，提高抽采效率和避免事故发生亟需解决的问题。

自上个世纪七十年代末，国内外众多学者进行了长期的管道泄露基础理论研究和科学实验，形成了两类方法：一是基于硬件的方法，基于硬件的方法是对泄漏物进行直接检测的方法。根据光学，声学，化学等不同的原理设计出硬件装置，对管道周围或管壁的状况进行监测，如人工巡视法，检漏电缆法，管内探测球法，光纤泄漏监测法，声学监测法和示踪剂泄漏监测法等。这类监测方法具有直接准确，误报率低，灵敏度好等优点，但是由于造价昂贵，并且受煤矿瓦斯抽采状况和地质条件的影响，应用到煤矿瓦斯抽采的实践中去有很大的难度，另一方面在实际情况中发生泄漏是无法预知的，而这些方法不能连续的监测管道，这是这类方法的普遍缺点，而且不能反复利用，更换困难；二是基于软件的方法，随着计算机软件技术的发展，以数据采集与监控系统(SCADA)为基础的实时检漏监测技术逐步兴起，由于其成本较低，可控性强，而且直接准确地发现故障，逐步发展成了管道泄漏监测技术的主流和趋势，该系统将计算机技术，信号处理技术和传感技术等融合在一起。通过安置在管道上的传感器实时采集温度，流量，压力等信号，并在上位机中对信号进行实时的分析和处理来判断管道是否发生泄漏，若泄漏则确定泄漏位置。但是有些方法运用到瓦斯抽放管道进行泄漏监测时，误差大，精度不高，不能对泄漏点进行定位，受到管道运行工况和监测设备的影响，首末两端的流量变化有时滞性。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何创新的提出一种系统或方法，能够准确的判断管道是否泄漏以及泄漏的位置，同时确保精度高、灵敏度高、误报率低、节约成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种测试方便，精度高，灵敏度高，使用效果好的一种瓦斯抽采管网参数监测系统及漏点精确定位方法。

本发明公开了一种瓦斯抽采管网参数监测系统进行漏点精确定位方法，所述漏点精确定位方法是基于瓦斯抽采管网参数监测系统来完成，且所述漏点精确定位方法包括以下步骤：

S1：对瓦斯抽采管路长度及抽采管网结构进行分析，在关键管网节点上放一套监控分站，监控分站的压力传感器、流量传感器、温度传感器、CH4浓度传感器连接瓦斯抽采管路，每个传感器相距1-2米，沿直线排开，并设置冗余；

S2：监控分站中的传感器实时采集瓦斯抽采管道的压力、流量、温度、CH₄浓度信号，设置参数告警阈值，判断瓦斯抽采管道是否发生泄漏，在采样值大于阈值以后与声光报警器通信并报警；

S3：监控中心PLC控制器中的泄露定位系统平时处于休眠状态，等待外部请求，当监控分站监测到泄露，与监控中心PLC控制器中的泄露定位系统进行通信，外部请求启动，监控中心PLC控制器中的泄露定位系统唤醒；

S4：监控中心的上位机将监控分站所采集的数据进行处理，将传感器的数据和输出端口的控制情况通过上位机的程序进行存储和显示，监控中心PLC控制器中的泄露定位系统唤醒，上位机软件中将泄漏信号显示给用户并进行漏点的定位，供用户采取措施，用户通过上位机软件按钮发出控制指令，上位机将控制指令写入监控中心，实现对真空泵的远程控制。

优选的，所述步骤S2判断瓦斯抽采管道是否发生泄漏包括以下步骤：

S21：利用管道首末端监控分站测得的压力信号序列P(x)、流量信号序列Q(x)和CH4浓度信号序列ρ(x)，x＝1,2,3,…,n进行泄露检测；

S22：瓦斯抽采管网参数检测系统测得管路无泄漏时的压力信号序列P’(x)流量信号序列、流量信号序列Q’(x)和CH4浓度信号序列ρ'(x)；

S23：判断是否发生泄漏，当瓦斯抽采管网参数监测系统实时测得的参数信号满足ρ'(x)-ρ(x)＞ε、|Q’(x)-Q(x)|>σ且|P’(x)-P(x)|>δ，ε、σ、δ为设置的阈值，则管路发生泄露；

优选的，所述步骤S4对进行漏点的定位方法包括以下步骤：

S41：量取管道沿程管壁粗糙度、管径，量取管构异件分布中标准阀开度、角阀开度、管接方式，检查有无三通，检测弯头类型的信号；

S42：监控分站检测管网关键节点两端压力、流量等信号，测量记录管网关键节点两端气体流量Q，计算管道沿程摩阻系数λ；

S43：将两个监控分站之间的管道建立为一维元胞自动机模型：

(1)划分元胞空间：假设两个监控分站之间的管道直径D、长度L，D/L＝N，将两个监控分站之间的管道内空间划分为一维单元格，每个单元格是边长为D的方格，即为一个元胞，依次用i＝1，2，3...N表示元胞；

(2)管道气体元胞属性：元胞属性是用于描述管道中各空间位置的温度T和压力P，其中表示元胞i在t时刻的温度，表示元胞i在t时刻的压力。

(3)管道气体元胞状态：管道气体元胞状态用于描述t时刻元胞i的状态，其状态为空闲状态、生长状态、繁殖状态或成熟状态，分别取值0，1，2或3。时，元胞处于空闲状态，即空元胞；时，元胞处于生长状态，即生长元胞；时，元胞处于繁殖状态，即热交换元胞；时，元胞处于成熟状态，即稳态元胞，此时该元胞的温度属性和压力属性均恒定。

(4)管道气体元胞约束规则：基于管道气体元胞属性，其元胞状态和属性随时间变化更新。为表征管道气体流动，特将元胞约束如下：

如果元胞i为空元胞，即且元胞i-1的状态值则t+1时刻元胞i状态仍为空闲状态，元胞温度属性和压力属性

如果元胞i为空闲状态，即且元胞i-1的状态值则t+1时刻元胞i状态由空闲状态转为生长状态，此时

如果元胞i为生长状态，即且元胞i-1的状态值则t+1时刻元胞i的状态由生长状态转为热交换状态，此时

如果元胞i为热交换状态，即且元胞i-1的状态则t+1时刻元胞i的状态由热交换状态变为恒温状态，此时元胞属性：

其中，T₀为管道周围介质温度；K为总传热系数，单位W/(m²·K)；D为管径，单位m；M为质量流量，单位kg/s；c_p为元胞气体的比定压热容；R是气体参数；λ_i为管道内元胞i的摩阻系数；为管道内气体的平均压缩系数；G为管道内气体的质量流速G＝ρW。

(5)管道气体元胞模型：管道中气体元胞传热是由温差引起的热能传递。输气管的温度分布取决于气体运动的物理条件以及气体与周围介质的热交换。当元胞i与其相邻气体元胞i+1的热能差ΔE高于能量传递消耗值ΔW时，相邻元胞就会进行热交换，此时元胞i+1的温度为当元胞i与其相邻气体元胞i+1的热能差ΔE小于等于能量传递消耗值ΔW时，相邻元胞不进行热交换，此时元胞i+1的温度不变。

S44：将监控分站测得的管道首端压力、温度和流量信号作为初始元胞属性值，利用元胞自动机模型从首端向末端预测管道沿程压力信号序列P₂(i)，其中i＝1,2,3，…，n；

S45：将监控分站测得的管道末端压力、温度和流量信号作为初始元胞属性值，利用元胞自动机模型从末端向首端预测管道沿程压力信号序列P₃(i)，其中i＝1,2,3，…，n；

S46：根据模型计算得到的管道沿程压力信号序列P₂(i)和P₃(i)绘制曲线，两曲线交点的x坐标即为泄露位置。

一种瓦斯抽采管网参数监测系统进行漏点精确定位方法所采用的瓦斯抽采管网参数监测系统，所述瓦斯抽采管网参数监测系统，包括：监控分站、光通信设备、监控中心，所述监控分站设置在瓦斯抽采管网关键节点位置，主要负责压力、流量等信号的采集并对其连续监测，在监测出管道发生泄漏后还要进行声光报警，所述监控中心通过光通信设备与监控分站进行通信，从监控分站获得数据，并在发生泄漏时进行漏点定位。

优选的，所述监控分站包括：传感器、声光报警器、涡街流量计、监控分站PLC控制器；所述监控中心包括：上位机和监控中心主机；所述监控中心主机包括监控中心PLC控制器。

优选的，所述传感器包括：MC20A型压力传感器、MCT80S温度传感器、CH₄浓度传感器。

优选的，所述涡街流量计为JCLUGB涡街流量计；所述监控分站PLC控制器的CPU为CPU224CN控制器；所述监控中心PLC控制器的CPU为S7-226CNPLC控制器；所述声光报警器为KXB-127型矿用语音声光报警器。

优选的，所述光通信设备为TCF-142-S型MOX光端机。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明通过设在瓦斯抽采管路的压力、温度、流量和CH₄浓度传感器，将瓦斯抽采管路内的各类待测参数信号变为电信号，通过监控分站PLC控制器对信号进行处理，利用光通信设备进行信号发送，监控中心的上位机将监控分站所采集的数据进行处理，发生泄漏时，上位机软件将泄漏信号显示给用户并进行漏点的定位，用户通过上位机软件发出控制指令，实现对真空泵的远程控制。该监测技术与现有技术相比结构简单，造价低，传感器分辨率高，测量数据精确，通信方式简单，可靠性高，能提供更加全面准确的压力、温度、流量和CH4参数值，使得对煤矿井下瓦斯抽采管路的泄露连续监测及漏点定位更加准确，从而可以及时对泄漏点进行处理。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是本发明的漏点精确定位方法流程图

图中：1、监控分站；11、传感器；12、声光报警器；13、涡街流量计；14、监控分站PLC控制器；2、光通信设备；3、监控中心；31、上位机；32、监控中心主机。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

如图1所示，一种瓦斯抽采管网参数监测系统，包括：监控分站1、光通信设备2、地面监控中心3，所述监控分站1设置在瓦斯抽采管网关键节点位置，主要负责压力、流量等信号的采集并对其连续监测，在监测出管道发生泄漏后还要进行声光报警，所述监控中心3通过光通信设备2与监控分站1进行通信，从监控分站1获得数据，并在发生泄漏时进行漏点定位。所述监控分站1包括：传感器11、声光报警器12、涡街流量计13、监控分站PLC控制器14；所述监控中心3包括：上位机31和监控中心主机32；所述监控中心主机32包括监控中心PLC控制器。所述传感器11包括：MC20A型压力传感器、MCT80S温度传感器、CH₄浓度传感器。所述涡街流量计13为JCLUGB涡街流量计。所述监控分站PLC控制器14的CPU为CPU224CN控制器。所述监控中心PLC控制器的CPU为S7-226CNPLC控制器。所述光通信设备2为TCF-142-S型MOX光端机。所述声光报警器12为KXB-127型矿用语音声光报警器。

如图2所示，一种使用所述瓦斯抽采管网参数监测系统进行漏点精确定位方法，包括以下步骤：

S1：对瓦斯抽采管路长度及抽采管网结构进行分析，在关键管网节点上放一套监控分站，监控分站的压力传感器、流量传感器、温度传感器、CH4浓度传感器连接瓦斯抽采管路，每个传感器相距1-2米，沿直线排开，并设置冗余；

S2：监控分站中的传感器实时采集瓦斯抽采管道的压力、流量、温度、CH₄浓度信号，设置参数告警阈值，判断瓦斯抽采管道是否发生泄漏，在采样值大于阈值以后与声光报警器通信并报警；

S3：监控中心PLC控制器中的泄露定位系统平时处于休眠状态，等待外部请求，当监控分站监测到泄露，与监控中心PLC控制器中的泄露定位系统进行通信，外部请求启动，监控中心PLC控制器中的泄露定位系统唤醒；

S4：监控中心的上位机将监控分站所采集的数据进行处理，将传感器的数据和输出端口的控制情况通过上位机的程序进行存储和显示，监控中心PLC控制器中的泄露定位系统唤醒，上位机软件中将泄漏信号显示给用户并进行漏点的定位，供用户采取措施，用户通过上位机软件按钮发出控制指令，上位机将控制指令写入监控中心，实现对真空泵的远程控制。

所述步骤S2判断瓦斯抽采管道是否发生泄漏包括以下步骤：

S21：利用管道首末端监控分站测得的压力信号序列P(x)、流量信号序列Q(x)和CH4浓度信号序列ρ(x)，x＝1,2,3,…,n进行泄露检测；

S22：瓦斯抽采管网参数检测系统测得管路无泄漏时的压力信号序列P’(x)流量信号序列、流量信号序列Q’(x)和CH4浓度信号序列ρ'(x)；

S23：判断是否发生泄漏，当瓦斯抽采管网参数监测系统实时测得的参数信号满足ρ'(x)-ρ(x)＞ε、|Q’(x)-Q(x)|>σ且|P’(x)-P(x)|>δ，ε、σ、δ为设置的阈值，则管路发生泄露；

所述步骤S4对进行漏点的定位方法是利用预先测得的管壁粗糙度、管径、管构异件等管道工况以及监控分站采集的管道压力、流量等信号，以流体动力学模型为基础，利用元胞自动机理论并根据管网关键节点两端的信号变化对管道沿线压力和流量等参数变化进行预测以定位泄漏点，包括以下步骤：

S41：量取管道沿程管壁粗糙度、管径，量取管构异件分布中标准阀开度、角阀开度、管接方式，检查有无三通，检测弯头类型的信号；

S42：监控分站检测管网关键节点两端压力、流量等信号，测量记录管网关键节点两端气体流量Q，计算管道沿程摩阻系数λ，计算管道沿程摩阻系数λ分以下三种情况：

(1)无管构异件的水平管道:

当时，λ＝0.3164*Re^-0.25；

当时，

式中R_e为雷诺数；Q为管道内气体流量，单位是m³/s；D为管道直径，单位是米；υ为气体粘度，单位是m²/s。

(2)有管构异件的水平管道：由于地势、焊接、阀门、弯头、三通、过滤器等管件引起了局部摩阻，势必造成管道阻力分布不均。对于常见结构的管件，其阻力系数λ如下表所示。

名称	阻力系数λ	当量长度与管径之比lλ/D
			弯头,45°	0.35	17
弯头,90°	0.75	35
			回弯头	1.5	75
三通	1	50
			管接头	0.04	2
活接头	0.04	2
			标准阀全开	6.0	300
标准阀半开	9.5	475
			角阀全开	2.0	100
闸阀全开	0.17	9
			闸阀半开	4.5	225

(3)转弯管道：可由经验公式计算

式中：θ为弯管的角度，单位：度；R为曲率变径，单位毫米。

S43：将两个监控分站之间的管道建立为一维元胞自动机模型：

(1)划分元胞空间：假设两个监控分站之间的管道直径D、长度L，D/L＝N，将两个监控分站之间的管道内空间划分为一维单元格，每个单元格是边长为D的方格，即为一个元胞，依次用i＝1，2，3...N表示元胞；

(2)管道气体元胞属性：元胞属性是用于描述管道中各空间位置的温度T和压力P，其中表示元胞i在t时刻的温度，表示元胞i在t时刻的压力。

(3)管道气体元胞状态：管道气体元胞状态用于描述t时刻元胞i的状态，其状态为空闲状态、生长状态、繁殖状态或成熟状态，分别取值0，1，2或3。时，元胞处于空闲状态，即空元胞；时，元胞处于生长状态，即生长元胞；时，元胞处于繁殖状态，即热交换元胞；时，元胞处于成熟状态，即稳态元胞，此时该元胞的温度属性和压力属性均恒定。

(4)管道气体元胞约束方法：基于管道气体元胞属性，其元胞状态和属性随时间变化更新。为表征管道气体流动，特将元胞约束如下：

如果元胞i为空元胞，即且元胞i-1的状态值则t+1时刻元胞i状态仍为空闲状态，元胞温度属性和压力属性

如果元胞i为空闲状态，即且元胞i-1的状态值则t+1时刻元胞i状态由空闲状态转为生长状态，此时

如果元胞i为生长状态，即且元胞i-1的状态值则t+1时刻元胞i的状态由生长状态转为热交换状态，此时

如果元胞i为热交换状态，即且元胞i-1的状态则t+1时刻元胞i的状态由热交换状态变为恒温状态，此时元胞属性：

其中，T₀为管道周围介质温度；K为总传热系数，单位W/(m²·K)；D为管径，单位米；M为质量流量，单位kg/s；c_p为元胞气体的比定压热容；R是气体参数；λ_i为管道内元胞i的摩阻系数；为管道内气体的平均压缩系数；G为管道内气体的质量流速G＝ρW。

(5)管道气体元胞模型：管道中气体元胞传热是由温差引起的热能传递。输气管的温度分布取决于气体运动的物理条件以及气体与周围介质的热交换。当元胞i与其相邻气体元胞i+1的热能差ΔE高于能量传递消耗值ΔW时，相邻元胞就会进行热交换，此时元胞i+1的温度为当元胞i与其相邻气体元胞i+1的热能差ΔE小于等于能量传递消耗值ΔW时，相邻元胞不进行热交换，此时元胞i+1的温度不变。

S44：将监控分站测得的管道首端压力、温度和流量信号作为初始元胞属性值，利用元胞自动机模型从首端向末端预测管道沿程压力信号序列P₂(i)，其中i＝1,2,3，…，n；

S45：将监控分站测得的管道末端压力、温度和流量信号作为初始元胞属性值，利用元胞自动机模型从末端向首端预测管道沿程压力信号序列P₃(i)，其中i＝1,2,3，…，n；

S46：根据模型计算得到的管道沿程压力信号序列P₂(i)和P₃(i)绘制曲线，两曲线交点的x坐标即为泄露位置。

以上对本发明所提供的一种瓦斯抽采管网参数监测系统及漏点精确定位方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种瓦斯抽采管网参数监测系统进行漏点精确定位方法，所述漏点精确定位方法是基于瓦斯抽采管网参数监测系统来完成，且所述漏点精确定位方法包括以下步骤：

S1：对瓦斯抽采管路长度及抽采管网结构进行分析，在关键管网节点上放一套监控分站，监控分站的压力传感器、流量传感器、温度传感器、CH4浓度传感器连接瓦斯抽采管路，每个传感器相距1-2米，沿直线排开，并设置冗余；

S2：监控分站中的传感器实时采集瓦斯抽采管道的压力、流量、温度、CH₄浓度信号，设置参数告警阈值，判断瓦斯抽采管道是否发生泄漏，在采样值大于阈值以后与声光报警器通信并报警；

S3：监控中心PLC控制器中的泄露定位系统平时处于休眠状态，等待外部请求，当监控分站监测到泄露，与监控中心PLC控制器中的泄露定位系统进行通信，外部请求启动，监控中心PLC控制器中的泄露定位系统唤醒；

S4：监控中心的上位机将监控分站所采集的数据进行处理，将传感器的数据和输出端口的控制情况通过上位机的程序进行存储和显示，监控中心PLC控制器中的泄露定位系统唤醒，上位机软件中将泄漏信号显示给用户并进行漏点的定位，供用户采取措施，用户通过上位机软件按钮发出控制指令，上位机将控制指令写入监控中心，实现对真空泵的远程控制。

2.根据权利要求1所述的漏点精确定位方法，其特征在于，所述步骤S2判断瓦斯抽采管道是否发生泄漏包括以下步骤：

S21：利用管道首末端监控分站测得的压力信号序列P(x)、流量信号序列Q(x)和CH4浓度信号序列ρ(x)，x＝1,2,3,…,n进行泄露检测；

S22：瓦斯抽采管网参数检测系统测得管路无泄漏时的压力信号序列P’(x)流量信号序列、流量信号序列Q’(x)和CH4浓度信号序列ρ'(x)；

S23：判断是否发生泄漏，当瓦斯抽采管网参数监测系统实时测得的参数信号满足ρ'(x)-ρ(x)＞ε、|Q’(x)-Q(x)|>σ且|P’(x)-P(x)|>δ，ε、σ、δ为设置的阈值，则管路发生泄露。

3.根据权利要求1所述的漏点精确定位方法，其特征在于，所述步骤S4对进行漏点的定位方法包括以下步骤：

S41：量取管道沿程管壁粗糙度、管径，量取管构异件分布中标准阀开度、角阀开度、管接方式，检查有无三通，检测弯头类型的信号；

S42：监控分站检测管网关键节点两端压力、流量等信号，测量记录管网关键节点两端气体流量Q，计算管道沿程摩阻系数λ；

S43：将两个监控分站之间的管道建立为一维元胞自动机模型：

(1)划分元胞空间：假设两个监控分站之间的管道直径D、长度L，D/L＝N，将两个监控分站之间的管道内空间划分为一维单元格，每个单元格是边长为D的方格，即为一个元胞，依次用i＝1，2，3...N表示元胞；

(2)管道气体元胞属性：元胞属性是用于描述管道中各空间位置的温度T和压力P，其中T_i ^t表示元胞i在t时刻的温度，P_i ^t表示元胞i在t时刻的压力；

(3)管道气体元胞状态：管道气体元胞状态用于描述t时刻元胞i的状态，其状态为空闲状态、生长状态、繁殖状态或成熟状态，分别取值0，1，2或3；时，元胞处于空闲状态，即空元胞；时，元胞处于生长状态，即生长元胞；时，元胞处于繁殖状态，即热交换元胞；时，元胞处于成熟状态，即稳态元胞，此时该元胞的温度属性和压力属性均恒定；

(4)管道气体元胞约束规则：基于管道气体元胞属性，其元胞状态和属性随时间变化更新；为表征管道气体流动，特将元胞约束如下：

如果元胞i为空元胞，即且元胞i-1的状态值则t+1时刻元胞i状态仍为空闲状态，元胞温度属性T_i ^t+1＝0和压力属性P_i ^t+1＝0；

如果元胞i为空闲状态，即且元胞i-1的状态值则t+1时刻元胞i状态由空闲状态转为生长状态，此时T_i ^t+1＝0，P_i ^t+1＝0；

如果元胞i为生长状态，即且元胞i-1的状态值则t+1时刻元胞i的状态由生长状态转为热交换状态，此时T_i ^t+1＝0，P_i ^t+1＝0；

如果元胞i为热交换状态，即且元胞i-1的状态则t+1时刻元胞i的状态由热交换状态变为恒温状态，此时元胞属性：

其中，T₀为管道周围介质温度；K为总传热系数，单位W/(m²·K)；D为管径，单位m；M为质量流量，单位kg/s；c_p为元胞气体的比定压热容；R是气体参数；λ_i为管道内元胞i的摩阻系数；为管道内气体的平均压缩系数；G为管道内气体的质量流速G＝ρW；

(5)管道气体元胞模型：管道中气体元胞传热是由温差引起的热能传递；输气管的温度分布取决于气体运动的物理条件以及气体与周围介质的热交换；当元胞i与其相邻气体元胞i+1的热能差ΔE高于能量传递消耗值ΔW时，相邻元胞就会进行热交换，此时元胞i+1的温度为当元胞i与其相邻气体元胞i+1的热能差ΔE小于等于能量传递消耗值ΔW时，相邻元胞不进行热交换，此时元胞i+1的温度不变；

S44：将监控分站测得的管道首端压力、温度和流量信号作为初始元胞属性值，利用元胞自动机模型从首端向末端预测管道沿程压力信号序列P₂(i)，其中i＝1,2,3，…，n；

S45：将监控分站测得的管道末端压力、温度和流量信号作为初始元胞属性值，利用元胞自动机模型从末端向首端预测管道沿程压力信号序列P₃(i)，其中i＝1,2,3，…，n；

S46：根据模型计算得到的管道沿程压力信号序列P₂(i)和P₃(i)绘制曲线，两曲线交点的x坐标即为泄露位置。

4.一种由权利要求1-3任意一项所述的瓦斯抽采管网参数监测系统进行漏点精确定位方法中所采用的瓦斯抽采管网参数监测系统，其特征在于，包括：监控分站、光通信设备、监控中心，所述监控分站设置在瓦斯抽采管网关键节点位置，主要负责压力、流量等信号的采集并对其连续监测，在监测出管道发生泄漏后还要进行声光报警，所述监控中心通过光通信设备与监控分站进行通信，从监控分站获得数据，并在发生泄漏时进行漏点定位。

5.根据权利要求4所述瓦斯抽采管网参数监测系统，其特征在于，所述监控分站包括：传感器、声光报警器、涡街流量计、监控分站PLC控制器；所述监控中心包括：上位机和监控中心主机；所述监控中心主机包括监控中心PLC控制器。

6.根据权利要求4所述瓦斯抽采管网参数监测系统，其特征在于，所述传感器包括：MC20A型压力传感器、MCT80S温度传感器、CH₄浓度传感器。

7.根据权利要求5所述瓦斯抽采管网参数监测系统，其特征在于，所述涡街流量计为JCLUGB涡街流量计；所述监控分站PLC控制器的CPU为CPU224CN控制器；所述监控中心PLC控制器的CPU为S7-226CNPLC控制器；所述声光报警器为KXB-127型矿用语音声光报警器。

8.根据权利要求4所述瓦斯抽采管网参数监测系统，其特征在于，所述光通信设备为TCF-142-S型MOX光端机。