CN107505267B - 一种气体探测器布点分析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体探测器布点分析方法及装置，该方法包括如下步骤：步骤一，定义并确定探测器布点区域的工况条件，所述工况条件包括物理模型、环境以及泄露；步骤二，将3D模型进行网格划分、数据离散，设置模拟计算模型与边界条件,于3D模型中标识泄露点，模拟分析泄漏点和泄漏状况下泄漏气体的流动路线；步骤三，根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算；步骤四，根据步骤三形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化，通过本发明，可实现石油化工等企业气体探测器布点的自动分析与布点，提高气体探测器布点的准确率与效率。

Description

一种气体探测器布点分析方法及装置

技术领域

本发明涉及火灾监测技术领域，特别是涉及一种气体探测器布点分析方法及装置。

背景技术

随着石油化工技术的不断发展，易燃易爆、有毒有害气体种类也日益增多，在日常操作过程中不按规定操作或设备密封性差都有可能造成气体泄漏，导致火灾和爆炸事故的发生，造成极其严重的后果。因此，长期以来, 石油化工企业关于有毒和可燃性气体的泄露以及火灾的检测和预防一直是困扰工程设计人员的问题。

目前，在石油化工生产中，一般利用可燃气体和有毒气体探测器来检测生产装置中的泄露情况，并及时采取相应的保护措施，以保证化工生产和人身安全。然而，目前对于可燃气体和有毒气体探测器的布点，一般石油化工企业都是依靠人工布点，即由有经验的设计师根据自己的经验，针对收集的数据进行分析判断可燃气体和有毒气体的可能泄露情况，进而实现气体探测器的布点，这种依靠人工进行探测器布点的方法具有如下缺点：一、人为因素影响较大，不同设计师其经验的不同都会导致探测器布点的不同，这样误差就会比较大，即便是最富经验的资深设计者也无法做到精确布点；二、由人工进行布点费时费力，效率也比较低。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种气体探测器布点分析方法及装置，以实现石油化工等企业气体探测器布点的自动分析与布点，提高气体探测器布点的准确率与效率。

为达上述及其它目的，本发明提出一种气体探测器布点分析方法，包括如下步骤：

步骤一，定义并确定探测器布点区域的工况条件，所述工况条件包括物理模型、环境以及泄露；

步骤二，将3D模型进行网格划分、数据离散，设置模拟计算模型与边界条件, 于3D模型中标识泄露点，模拟分析泄漏点和泄漏状况下泄漏气体的流动路线；

步骤三，根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算；

步骤四，根据步骤三形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化。

进一步地，步骤一进一步包括：

步骤S11，收集探测器布点区域的三维物理信息，建立探测器布点区域的3D模型；

步骤S12，定义装置区，将探测点区域分为各自独立的装置区；

步骤S13，根据布点区域的情况对环境参数进行定义；

步骤S14，对各装置区进行泄露定义，该泄漏定义包括泄漏位置、泄漏成分/介质以及泄漏流量；

步骤S15，根据环境定义及泄露定义进行场景定义。

进一步地，步骤三进一步包括：

步骤S31，创建并配置探测器类型；

步骤S32，在已建成的3-D物理模型中创建探测器并制定各探测器的坐标；

步骤S33，利用探测器进行全部场景泄露分析。

进一步地，于步骤S33中，依靠比较探测器所在位置的气云浓度与探测器的灵敏度所得出的探测率进行场景泄露分析。

进一步地，于步骤四中，对分析结果的优化根据探测率的大小决定，所述探测率是指探测器有效捕获危险气体或火灾的参数，由气体浓度，气云半径和探测器灵敏度等因素决定。本

为达到上述目的，本发明还提供一种气体探测器布点分析方法，包括如下步骤：

步骤一，定义物理分析目标，包括物理模型、分析目标/危险源、风险层级以及生成气云；

步骤二，根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算；

步骤三，根据步骤二形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化。

进一步地，步骤一进一步包括：

步骤S41，收集探测器布点区域的三维物理信息，建立探测器布点区域的3D模型;

步骤S42，定义装置区，将探测点区域分为各自独立的装置区;

步骤S43，定义分析目标/危险源；

步骤S44，根据不同的级别厚度生成风险层级；

步骤S45，根据不同气体及不同区域定义了气云尺寸。

进一步地，步骤二进一步包括：

步骤S51，创建并配置探测器类型；

步骤S52，在已建成的3-D物理模型中创建探测器并制定各探测器的坐标;

步骤S53，根据相关气云半径设置探测器有效半径，利用探测器对不同危险层级进行覆盖率分析。

为达到上述目的，本发明还提供一种气体探测器布点分析装置，包括：

目标定义单元，用于定义物理分析目标，包括物理模型、分析目标/危险源、风险层级以及生成气云；

覆盖分析单元，用于根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算；

优化单元，根据该覆盖分析单元形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化。

与现有技术相比，本发明一种气体探测器布点分析方法及装置通过对探测器布点区域建立3D模型，将3D模型进行网格划分、数据离散，计算模型与边界条件,模拟分析泄漏点和泄漏状况下泄漏气体的流动路线，并根据探测器的类型灵敏度, 进行覆盖分析计算,得出现有探测器可燃气体覆盖情况，并根据分析结果对安装位置优化，实现了 石油化工等企业气体探测器布点的自动分析与布点，提高了气体探测器布点的准确率与效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例一种气体探测器布点分析方法的步骤流程图；

图2为本发明第二实施例一种气体探测器布点分析装置的系统架构图；

图3为本发明第三实施例一种气体探测器布点分析方法的步骤流程图；

图4为本发明第四实施例一种气体探测器布点分析装置的系统架构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明第一实施例一种气体探测器布点分析方法的步骤流程图。如图1所示，本发明一种气体探测器布点分析方法，包括如下步骤：

步骤101，定义并确定探测器布点区域的工况条件。这里所说的工况条件分为3类元素：1、物理模型；2、环境；3 、泄漏。物理模型指的是建筑/设备的3D结构模型；环境即是对周围环境的描述（如风向风速，温度等）；泄漏则是对气体泄漏位置，流速及泄漏介质(单一或混合气体)的定义。

具体地，步骤101进一步包括：

步骤S11，收集探测器布点区域的三维物理信息，建立探测器布点区域的3D模型。在本发明具体实施例中，根据收集的三维物理信息利用AutoDesk Revit建模工具建立各类型压缩机厂房和通风设施的3D模型。为了准确完整地仿真出气体泄漏的真实情景，首先需要建立3-D模型。本发明支持Autocad格式3-D模型文件的直接导入，因此如果用户有现成的3-D模型文件将会非常方便，如用户不能提供现成3-D文件，则需要提供平面图结合剖面图同样可以通过相应软件来建立3-D模型。总而言之，3-D模型对于本发明是必不可少的先决条件。

需注意的是，对于不同类型的项目，其原始的数据不一定有三维图形系统，一些布点区域例如有些工厂只有平面图和立面图，有些工厂有三维图形，但可能会和现实情况会有所出入, 有些工厂则完全没有图纸。对于不同的情况，工程师或设计师应根据实际情况判断是否有必要进行现场勘察，以确定所建立的三维模型是符合工况实际条件的，这一点非常重要, 因为后续步骤的数值化设计的准确与否的第一步就是基于三维模型，模型的准确性将直接决定分析的准确性。因此, 无论是新建工厂还是已有项目，无论是已经具备三维图形系统，还是缺乏图纸数据,在执行火灾和气体探测器设计布点分析的第一步必须确定工厂三维物理信息是准确可靠的。在本发明具体实施例中，该三维物理信息来源于本身具有的三维图形系统且视为该三维物理信息来源是合理的。

步骤S12，定义装置区，将探测点区域分为各自独立的装置区。

一个工厂往往是由很多不同功能的装置区组成，这些装置区不仅物理位置不同,其工艺不同因而产生的危险因素也不相同，因此，需按照装置区域的物理位置、 危险因素种类综合考虑后, 将探测器布点区域（工厂）分为各自独立的一系列区域，以便于下一步的分析。

本发明对气体泄漏分析的研究是基于区域的，对于一个工厂或一套工艺生产装置而言可能存在一个或者多个区域。例如一个液化石油气（LPG）码头，有油罐区，增压泵房，码头，计量站，装车区等装置，每个装置/设备都能被定义为一个区域，它们之间相互独立。在本发明具体实施例中，装置区域被定义为3-D立方体/长方体的形状

步骤S13，根据布点区域的情况对环境参数进行定义。

环境通常是指周围环境条件，它包括风速,风向及年平均温度。风速和风向对气体的扩散产生至关重要的影响，而气温在一定程度上也会对此产生轻微的影响。

对于某个装置区而言，其可能处于开放式的空间中，也可能处于封闭的空间中,也可以是在半开式的空间中， 而其工厂所在的地区，气候条件也有各自不同的情况特点，比如说南方地区，温度比较高，靠近海洋处风力偏大，冬天时多吹北风，夏天时多吹南风，因此需要根据布点区域的情况对环境参数进行定义。

举例说明：某一区域，常年平均气温在20℃,平均湿度在70%，定义了6个风向和2个平均风速，因此这些因素排列组合后形成了：1（温度）x 6（风向）x 2（风速）=12个环境。

步骤S14，对各装置区进行泄露定义。

这里，泄漏的定义包括这三个因素：泄漏位置，泄漏成分/介质以及泄漏流量。

举例说明：某一特定区域，可能存在13个泄漏位置，一种泄漏气体（丙烯）以及一种流速（30升/秒），因此排列组合后形成了：13（位置）x 1（气体）x 1（流速）=13个泄漏点。

步骤S15，根据环境定义及泄露定义定义场景。

场景是指由确定的温度，湿度，风速，风向，泄漏位置，泄漏成分/介质以及泄漏流速等因素构成的特定环境条件，在明确这些因素后，本发明则根据每一个场景进行对气体泄漏分析。

场景由环境(Scene)定义和泄漏(Leak)定义所组成。每一个场景下其物理模型，环境和泄漏都是确定的，因而其产生的气云云团也是确定的, 每一个场景都有对应的气云分布，可称为Cloud Mapping。

步骤102，将3D模型进行网格划分、数据离散，设置模拟计算模型与边界条件, 于3D模型中标识泄露点，模拟分析泄漏点和泄漏状况下泄漏气体的流动路线。

本发明可根据场景定义，通过CFD软件计算出相关气云分布并将其结果导入到GCV软件中以用作下一步分析。

由于CFD技术为现有成熟技术，本发明重点在于对采用CFD技术获得的计算结果进行进一步分析，在此不予赘述。

举例说明，某一区域定义了12个场景和13个泄漏点，如此场景的数量即为12 x 13= 156个。通常来说，每个场景能确定一片气云，但是一些场景在实际情况中不可能发生或本身不构成潜在风险，这种情况下这些场景无需作分析

步骤103， 根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算，得出现有探测器可燃气体覆盖情况，并根据分析结果对安装位置优化给出结论。

具体地，步骤104进一步包括如下步骤：

步骤S31，创建并配置探测器类型，例如红外点式可燃气体探测器,或激光对射式可燃气体探测器等，或按照工艺要求创建其他气体探测器类型。本发明具体实施例中，在GCV软件中创建并配置探测器类型。

步骤S32，在已建成的3-D物理模型中创建探测器并制定各探测器的坐标。

例如，对于已有项目来说，则按照现场安装的测量位置输入即可，对于新建项目来说，按照设计者的经验来布设，该位置为临时位置，可根据分析的结果不断动态的调整。

步骤S33，利用探测器进行全部场景泄露分析。这里的分析是依靠比较探测器所在位置的气云浓度与探测器的灵敏度所得出的探测率，范围值在0~100%。例如当探测率的计算结果是0时意味着探测器灵敏度不足以探测到气云，则是失败的。

步骤104，形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化。

在本发明具体实施例中，通过GCV软件计算形成分析结果，对探测器的安装位置进行优化。

分析结果优化主要是根据探测率的大小来定的，探测率是指探测器有效捕获危险气体或火灾的参数，一般由气体浓度，气云半径和探测器灵敏度等因素决定，用%表示。例如：首先用户会定义探测器在不同危险区域探测率的最低要求，通常要求在80%以上。在本发明具体实施例中，利用GCV软件对原先位置上安装的探测器结合危险介质进行泄露分析，如得出的探测率计算结果低于80%，则需要在3-D模型中对探测器的安装位置即坐标进行调整，直到探测率计算结果达到80%甚至以上的最低要求。

图2为本发明第二实施例一种气体探测器布点分析装置的系统架构图。如图2所示，本发明一种气体探测器布点分析装置，包括：工况条件确定单元201、模拟计算单元202、覆盖分析单元203以及优化单元单元204。

工况条件确定单元201，用于定义并确定探测器布点区域的工况条件。这里所说的工况条件分为3类元素：1、物理模型；2、环境；3 、泄漏。物理模型指的是建筑/设备的3D结构模型；环境即是对周围环境的描述（如风向风速，温度等）；泄漏则是对气体泄漏位置，流速及泄漏介质(单一或混合气体)的定义。

具体地，工况条件确定单元201进一步包括：

3D模型建立单元2011，通过收集探测器布点区域的三维物理信息，建立探测器布点区域的3D模型。在本发明具体实施例中，根据收集的三维物理信息利用AutoDesk Revit建模工具建立各类型压缩机厂房和通风设施的3D模型。为了准确完整地仿真出气体泄漏的真实情景，首先需要建立3-D模型。本发明支持Autocad格式3-D模型文件的直接导入，因此如果用户有现成的3-D模型文件将会非常方便，如用户不能提供现成3-D文件，则需要提供平面图结合剖面图同样可以通过相应软件来建立3-D模型。总而言之，3-D模型对于本发明是必不可少的先决条件。

需注意的是，对于不同类型的项目，其原始的数据不一定有三维图形系统，一些布点区域例如有些工厂只有平面图和立面图，有些工厂有三维图形，但可能会和现实情况会有所出入, 有些工厂则完全没有图纸。对于不同的情况，工程师或设计师应根据实际情况判断是否有必要进行现场勘察，以确定所建立的三维模型是符合工况实际条件的，这一点非常重要, 因为后续步骤的数值化设计的准确与否的第一步就是基于三维模型，模型的准确性将直接决定分析的准确性。因此, 无论是新建工厂还是已有项目，无论是已经具备三维图形系统，还是缺乏图纸数据,在执行火灾和气体探测器设计布点分析的第一步必须确定工厂三维物理信息是准确可靠的。在本发明具体实施例中，该三维物理信息来源于本身具有的三维图形系统且视为该三维物理信息来源是合理的。

装置区域定义2012，用于定义装置区，将探测点区域分为各自独立的装置区。

一个工厂往往是由很多不同功能的装置区组成，这些装置区不仅物理位置不同,其工艺不同因而产生的危险因素也不相同，因此，需按照装置区域的物理位置、 危险因素种类综合考虑后, 将探测器布点区域（工厂）分为各自独立的一系列区域，以便于下一步的分析。

本发明对气体泄漏分析的研究是基于区域的，对于一个工厂或一套工艺生产装置而言可能存在一个或者多个区域。例如一个液化石油气（LPG）码头，有油罐区，增压泵房，码头，计量站，装车区等装置，每个装置/设备都能被定义为一个区域，它们之间相互独立。在本发明具体实施例中，装置区域被定义为3-D立方体/长方体的形状

环境定义单元2013，用于根据布点区域的情况对环境参数进行定义。

环境通常是指周围环境条件，它包括风速,风向及年平均温度。风速和风向对气体的扩散产生至关重要的影响，而气温在一定程度上也会对此产生轻微的影响。

对于某个装置区而言，其可能处于开放式的空间中，也可能处于封闭的空间中,也可以是在半开式的空间中， 而其工厂所在的地区，气候条件也有各自不同的情况特点，比如说南方地区，温度比较高，靠近海洋处风力偏大，冬天时多吹北风，夏天时多吹南风，因此需要根据布点区域的情况对环境参数进行定义。

举例说明：某一区域，常年平均气温在20℃,平均湿度在70%，定义了6个风向和2个平均风速，因此这些因素排列组合后形成了：1（温度）x 6（风向）x 2（风速）=12个环境。

泄露定义单元2014，用于对各装置区进行泄露定义。

这里，泄漏的定义包括这三个因素：泄漏位置，泄漏成分/介质以及泄漏流量。

举例说明：某一特定区域，可能存在13个泄漏位置，一种泄漏气体（丙烯）以及一种流速（30升/秒），因此排列组合后形成了：13（位置）x 1（气体）x 1（流速）=13个泄漏点。

场景定义单元2015，用于根据环境定义及泄露定义进行场景。

场景是指由确定的温度，湿度，风速，风向，泄漏位置，泄漏成分/介质以及泄漏流速等因素构成的特定环境条件，在明确这些因素后，本发明则根据每一个场景进行对气体泄漏分析。

场景由环境(Scene)定义和泄漏(Leak)定义所组成。每一个场景下其物理模型，环境和泄漏都是确定的，因而其产生的气云云团也是确定的, 每一个场景都有对应的气云分布，可称为Cloud Mapping。

模拟计算单元202，用于将3D模型进行网格划分、数据离散，设置模拟计算模型与边界条件，于3D模型中标识泄露点，模拟分析泄漏点和泄漏状况下泄漏气体的流动路线。

本发明可根据场景定义，通过CFD软件计算出相关气云分布并将其结果导入到GCV软件中以用作下一步分析。

由于CFD技术为现有成熟技术，本发明重点在于对采用CFD技术获得的计算结果进行进一步分析，在此不予赘述。

举例说明，某一区域定义了12个场景和13个泄漏点，如此场景的数量即为12 x 13= 156个。通常来说，每个场景能确定一片气云，但是一些场景在实际情况中不可能发生或本身不构成潜在风险，这种情况下这些场景无需作分析

覆盖分析单元203，用于根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算，得出现有探测器可燃气体覆盖情况。

具体地，覆盖分析单元203进一步包括如下步骤：

探测器类型创建单元2031，用于创建并配置探测器类型，例如红外点式可燃气体探测器,或激光对射式可燃气体探测器等，或按照工艺要求创建其他气体探测器类型。本发明具体实施例中，在GCV软件中创建并配置探测器类型。

坐标创建单元2032，用于在已建成的3-D物理模型中创建探测器并制定各探测器的坐标。

例如，对于已有项目来说，则按照现场安装的测量位置输入即可，对于新建项目来说，按照设计者的经验来布设，该位置为临时位置，可根据分析的结果不断动态的调整。

场景泄露分析单元2033，用于利用探测器进行全部场景泄露分析。这里的分析是依靠比较探测器所在位置的气云浓度与探测器的灵敏度所得出的探测率，范围值在0~100%。例如当探测率的计算结果是0时意味着探测器灵敏度不足以探测到气云，则是失败的。

优化单元204，根据覆盖分析单元203形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化。

在本发明具体实施例中，通过GCV软件计算形成分析结果，对探测器的安装位置进行优化

分析结果优化主要是根据探测率的大小来定的，探测率是指探测器有效捕获危险气体或火灾的参数，一般由气体浓度，气云半径和探测器灵敏度等因素决定，用%表示。例如：首先用户会定义探测器在不同危险区域探测率的最低要求，通常要求在80%以上。在本发明具体实施例中，利用GCV软件对原先位置上安装的探测器结合危险介质进行泄露分析，如得出的探测率计算结果低于80%，则需要在3-D模型中对探测器的安装位置即坐标进行调整，直到探测率计算结果达到80%甚至以上的最低要求。

图3为本发明第三实施例一种气体探测器布点分析方法的步骤流程图。本实施例与第一实施例之间的主要差别在于适用的区域不同，第一实施例更适用于广阔的开放区域，而本实施例主要针对封闭以及半封闭的密集区域，并且对危险源有非常明确的定义，如图3所示，本发明一种气体探测器布点分析方法，包括如下步骤：

步骤301，定义物理分析目标，即需要被保护的对象。

具体地，步骤301进一步包括：

步骤S41，收集探测器布点区域的三维物理信息，建立探测器布点区域的3D模型。在本发明具体实施例中，根据收集的三维物理信息利用AutoDesk Revit建模工具建立各类型压缩机厂房和通风设施的3D模型。为了准确完整地仿真出气体泄漏的真实情景，首先需要建立3-D模型。本发明支持Autocad格式3-D模型文件的直接导入，因此如果用户有现成的3-D模型文件将会非常方便，如用户不能提供现成3-D文件，则需要提供平面图结合剖面图同样可以通过相应软件来建立3-D模型。总而言之，3-D模型对于本发明是必不可少的先决条件。

需注意的是，对于不同类型的项目，其原始的数据不一定有三维图形系统，一些布点区域例如有些工厂只有平面图和立面图，有些工厂有三维图形，但可能会和现实情况会有所出入, 有些工厂则完全没有图纸。对于不同的情况，工程师或设计师应根据实际情况判断是否有必要进行现场勘察，以确定所建立的三维模型是符合工况实际条件的，这一点非常重要, 因为后续步骤的数值化设计的准确与否的第一步就是基于三维模型，模型的准确性将直接决定分析的准确性。因此, 无论是新建工厂还是已有项目，无论是已经具备三维图形系统，还是缺乏图纸数据,在执行火灾和气体探测器设计布点分析的第一步必须确定工厂三维物理信息是准确可靠的。在本发明具体实施例中，该三维物理信息来源于本身具有的三维图形系统且视为该三维物理信息来源是合理的。

步骤S42，定义装置区，将探测点区域分为各自独立的装置区。

一个工厂往往是由很多不同功能的装置区组成，这些装置区不仅物理位置不同,其工艺不同因而产生的危险因素也不相同，因此，需按照装置区域的物理位置、 危险因素种类综合考虑后, 将探测器布点区域（工厂）分为各自独立的一系列区域，以便于下一步的分析。

步骤S43，定义分析目标。

在物理分析评估中,用户需要明确定义分析目标,也就是需要被保护的设备或装置。举例说明，一台天然气压缩机处在高温高压工作环境中，如果天然气泄漏瞬间会引起爆炸，并有起火的风险，在这种情况下工厂用户自然会将其定义为一个危险源，也就是分析目标。与场景分析不同的是，无需明确泄漏位置（可能是压缩机机组的顶部，或是管道连接的阀门，亦或是管道与阀门的连接处），无论在哪个位置泄漏，GCV软件将其定义为危险源。

步骤S44，根据不同的级别厚度生成风险层级。

本发明将会根据不同的级别厚度生成3个风险层级，分别是风险层A：距离危险源表面0~75 cm的空间；风险层B：距离危险源表面75~150 cm的空间；风险层C：距离危险源表面150~200 cm的空间；定义的风险层级可以看作是当发生泄漏时形成气云的中心位置

步骤S45，根据不同气体及不同区域定义了气云尺寸。

根据standard DEP 32.30.20.11（SHELL壳牌石油公司DEP标准），根据不同气体及不同区域定义了以下几个气云尺寸：

1，可燃气体：

a, 封闭或接近封闭区域，气云为直径5m的球体；

b, 半封闭/半开放区域或密集区域，气云为直径7m的球体；

c, 开放区域，气云为直径10m的球体；

2，有毒气体：对于所有区域，气云都为直径8m的球体；

这些气云的半径将会被作为设置探测器有效半径的依据，也可以理解为当探测器的安装位置确定后，结合其有效半径如果能覆盖到危险层级，则认为能够探测到气体泄漏。

步骤302，用于根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算。

本发明具体实施例中，根据探测器的类型灵敏度，利用GCV软件进行覆盖分析计算。具体地，步骤302包括如下步骤：

步骤S51，在GCV软件中创建并配置探测器类型；

步骤S52，在已建成的3-D物理模型中创建探测器并制定各探测器的坐标。

例如，对于已有项目来说，则是按照现场安装的测量位置输入即可，对于新建项目来说，是按照设计者的经验来布设，该位置为临时位置，可根据分析的结果不断动态的调整。

步骤S53，根据相关气云半径设置探测器有效半径，利用探测器对不同危险层级进行覆盖率（探测率）分析。分析是依靠比较探测器有效探测半径所形成的球体与不同危险层级形成的几何体所得出的探测率，范围值在0~100%。比如当探测率的计算结果是0时意味着探测器探测半径不足以探测到气云，则是失败的。

步骤303，根据步骤302的覆盖分析形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化。

在本发明具体实施例中，通过GCV软件计算形成分析结果，对探测器的安装位置进行优化

分析结果优化主要是根据探测率的大小来定的，探测率是指探测器有效捕获危险气体或火灾的参数，一般由气体浓度，气云半径和探测器灵敏度等因素决定，用%表示。例如：首先用户会定义探测器在不同危险区域探测率的最低要求，通常要求在80%以上。在本发明具体实施例中，利用GCV软件对原先位置上安装的探测器结合危险介质进行泄露分析，如得出的探测率计算结果低于80%，则需要在3-D模型中对探测器的安装位置即坐标进行调整，直到探测率计算结果达到80%甚至以上的最低要求。

图4为本发明第四实施例一种气体探测器布点分析装置的系统架构图。如图4所示，本发明一种气体探测器布点分析装置，包括：目标定义单元401、覆盖分析单元402以及优化单元403。

目标定义单元401，用于定义物理分析目标，即需要被保护的对象。

具体地，分析目标定义单元401进一步包括：

3D模型建立单元4011，用于收集探测器布点区域的三维物理信息，建立探测器布点区域的3D模型。在本发明具体实施例中，根据收集的三维物理信息利用AutoDesk Revit建模工具建立各类型压缩机厂房和通风设施的3D模型。为了准确完整地仿真出气体泄漏的真实情景，首先需要建立3-D模型。本发明支持Autocad格式3-D模型文件的直接导入，因此如果用户有现成的3-D模型文件将会非常方便，如用户不能提供现成3-D文件，则需要提供平面图结合剖面图同样可以通过相应软件来建立3-D模型。总而言之，3-D模型对于本发明是必不可少的先决条件。

装置区域定义单元4012，用于定义装置区，将探测点区域分为各自独立的装置区。

一个工厂往往是由很多不同功能的装置区组成，这些装置区不仅物理位置不同,其工艺不同因而产生的危险因素也不相同，因此，需按照装置区域的物理位置、 危险因素种类综合考虑后, 将探测器布点区域（工厂）分为各自独立的一系列区域，以便于下一步的分析。

分析目标定义单元4013，用于定义分析目标。

在物理分析评估中,用户需要明确定义分析目标,也就是需要被保护的设备或装置。举例说明，一台天然气压缩机处在高温高压工作环境中，如果天然气泄漏瞬间会引起爆炸，并有起火的风险，在这种情况下工厂用户自然会将其定义为一个危险源，也就是分析目标。与场景分析不同的是，无需明确泄漏位置（可能是压缩机机组的顶部，或是管道连接的阀门，亦或是管道与阀门的连接处），无论在哪个位置泄漏，GCV软件将其定义为危险源。

风险层级生成单元4014，用于根据不同的级别厚度生成风险层级。

本发明将会根据不同的级别厚度生成3个风险层级，分别是风险层A：距离危险源表面0~75 cm的空间；风险层B：距离危险源表面75~150 cm的空间；风险层C：距离危险源表面150~200 cm的空间；定义的风险层级可以看作是当发生泄漏时形成气云的中心位置

气云定义单元4015，用于根据不同气体及不同区域定义了气云尺寸。

根据standard DEP 32.30.20.11（SHELL壳牌石油公司DEP标准），根据不同气体及不同区域定义了以下几个气云尺寸：

1，可燃气体：

a, 封闭或接近封闭区域，气云为直径5m的球体；

b, 半封闭/半开放区域或密集区域，气云为直径7m的球体；

c, 开放区域，气云为直径10m的球体；

2，有毒气体：对于所有区域，气云都为直径8m的球体；

这些气云的半径将会被作为设置探测器有效半径的依据，也可以理解为当探测器的安装位置确定后，结合其有效半径如果能覆盖到危险层级，则认为能够探测到气体泄漏。

覆盖分析单元402，用于根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算。

本发明具体实施例中，根据探测器的类型灵敏度，利用GCV软件进行覆盖分析计算。具体地，覆盖分析单元402包括：

探测器类型配置单元4021，用于在GCV软件中创建并配置探测器类型；

坐标创建单元4022，在已建成的3-D物理模型中创建探测器并制定各探测器的坐标。

例如，对于已有项目来说，则是按照现场安装的测量位置输入即可，对于新建项目来说，是按照设计者的经验来布设，该位置为临时位置，可根据分析的结果不断动态的调整。

覆盖率分析单元4023，用于根据相关气云半径设置探测器有效半径，利用探测器对不同危险层级进行覆盖率（探测率）分析。分析是依靠比较探测器有效探测半径所形成的球体与不同危险层级形成的几何体所得出的探测率，范围值在0~100%。比如当探测率的计算结果是0时意味着探测器探测半径不足以探测到气云，则是失败的。

优化单元403，根据覆盖分析单元402的覆盖分析形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化。

在本发明具体实施例中，通过GCV软件计算形成分析结果，对探测器的安装位置进行优化

分析结果优化主要是根据探测率的大小来定的，探测率是指探测器有效捕获危险气体或火灾的参数，一般由气体浓度，气云半径和探测器灵敏度等因素决定，用%表示。例如：首先用户会定义探测器在不同危险区域探测率的最低要求，通常要求在80%以上。在本发明具体实施例中，利用GCV软件对原先位置上安装的探测器结合危险介质进行泄露分析，如得出的探测率计算结果低于80%，则需要在3-D模型中对探测器的安装位置即坐标进行调整，直到探测率计算结果达到80%甚至以上的最低要求。

综上所述，本发明一种气体探测器布点分析方法及装置通过对探测器布点区域建立3D模型，将3D模型进行网格划分、数据离散，计算模型与边界条件,模拟分析泄漏点和泄漏状况下泄漏气体的流动路线，并根据探测器的类型灵敏度, 进行覆盖分析计算, 得出现有探测器可燃气体覆盖情况，并根据分析结果对安装位置优化，实现了 石油化工等企业气体探测器布点的自动分析与布点，提高了气体探测器布点的准确率与效率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种气体探测器布点分析方法，包括如下步骤：

步骤一，定义并确定探测器布点区域的工况条件，所述工况条件包括物理模型、环境以及泄露；

步骤二，将3D模型进行网格划分、数据离散，设置模拟计算模型与边界条件,于3D模型中标识泄露点，模拟分析泄漏点和泄漏状况下泄漏气体的流动路线；

步骤三，根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算；

步骤四，根据步骤三形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化。

2.如权利要求1所述的一种气体探测器布点分析方法，其特征在于，步骤一进一步包括：

步骤S11，收集探测器布点区域的三维物理信息，建立探测器布点区域的3D模型；

步骤S12，定义装置区，将探测点区域分为各自独立的装置区；

步骤S13，根据布点区域的情况对环境参数进行定义；

步骤S14，对各装置区进行泄露定义，该泄漏定义包括泄漏位置、泄漏成分/介质以及泄漏流量；

步骤S15，根据环境定义及泄露定义进行场景定义。

3.如权利要求1所述的一种气体探测器布点分析方法，其特征在于，步骤三进一步包括：

步骤S31，创建并配置探测器类型；

步骤S32，在已建成的3D模型中创建探测器并制定各探测器的坐标；

步骤S33，利用探测器进行全部场景泄露分析。

4.如权利要求3所述的一种气体探测器布点分析方法，其特征在于：于步骤S33中，依靠比较探测器所在位置的气云浓度与探测器的灵敏度所得出的探测率进行场景泄露分析。

5.如权利要求3所述的一种气体探测器布点分析方法，其特征在于：于步骤四中，对分析结果的优化根据探测率的大小决定，所述探测率是指探测器有效捕获危险气体或火灾的参数，由包含但不限于如下因素决定：气体浓度，气云半径和探测器灵敏度。

6.一种气体探测器布点分析装置，包括：

工况条件确定单元，用于定义并确定探测器布点区域的工况条件，所述工况条件包括物理模型、环境以及泄露；

模拟计算单元，用于将3D模型进行网格划分、数据离散，设置模拟计算模型与边界条件,于3D模型中标识泄露点，模拟分析泄漏点和泄漏状况下泄漏气体的流动路线；

覆盖分析单元，用于根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算；

优化单元，根据该覆盖分析单元形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化。

7.一种气体探测器布点分析方法，包括如下步骤：

步骤一，定义物理分析目标，包括物理模型、分析目标/危险源、风险层级以及生成气云；

步骤二，根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算；

步骤三，根据步骤二形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化。

8.如权利要求7所述的一种气体探测器布点分析方法，其特征在于，步骤一进一步包括：

步骤S41，收集探测器布点区域的三维物理信息，建立探测器布点区域的3D模型；

步骤S42，定义装置区，将探测点区域分为各自独立的装置区；

步骤S43，定义分析目标/危险源；

步骤S44，根据不同的级别厚度生成风险层级；

步骤S45，根据不同气体及不同区域定义了气云尺寸。

9.如权利要求7所述的一种气体探测器布点分析方法，其特征在于，步骤二进一步包括：

步骤S51，创建并配置探测器类型；

步骤S52，在已建成的3D模型中创建探测器并制定各探测器的坐标；

步骤S53，根据相关气云半径设置探测器有效半径，利用探测器对不同危险层级进行覆盖率分析。

10.一种气体探测器布点分析装置，包括：

目标定义单元，用于定义物理分析目标，包括物理模型、分析目标/危险源、风险层级以及生成气云；

覆盖分析单元，用于根据探测器的类型灵敏度，进行覆盖分析计算；

优化单元，根据该覆盖分析单元形成分析结果，根据分析结果对探测器的安装位置进行优化。

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