CN108131158B - 一种井下可燃气体抑爆控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种井下可燃气体抑爆控制方法，包括：若监测到井下任一监测点可燃气体的浓度值达到第一预设阈值，则采用主动抑爆，所述主动抑爆包括：基于所述监测点的位置信息和可燃气体的浓度值，计算抑爆响应时长；基于所述抑爆响应时长、抑爆气体的类型以及井下空间体积，确定抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量；按照所述抑爆气体的释放速率和所述抑爆气体释放量进行抑爆气体释放，直至所述监测点的可燃气体的浓度值小于第二预设阈值，所述第二预设阈值由所述抑爆气体释放速率和所述抑爆气体释放量确定。本发明通过对现场各监测点可燃气体浓度信息的统计、查询、趋势分析，从而采取相应的抑爆手段，使得井下安全得到充分保障。
Description
技术领域
本发明涉及井下安全控制领域，更具体地，涉及一种井下可燃气体抑爆控制方法及系统。
背景技术
近年来，随着中国城市规模的迅速扩大，城市燃气管网规模也迅速增长，此类管线大多掩埋在地下，发生泄漏以后大量可燃气体，扩散至周围的雨水、污水管网及其他市政窨井等相邻地下空间中。
燃气泄漏扩散到临近地下空间集聚后会形成爆炸环境，如果不能及时控制抑爆装置释放抑爆气体，可燃气体极有可能发生爆炸，从而对井下安全造成极大威胁。
因此，现在亟须一种井下可燃气体抑爆控制方法，通过对具有爆炸危险性的空间进行分析，采取相应的抑爆控制措施，使得井下可燃气体不会发生爆炸，从而保障井下安全。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种井下可燃气体抑爆控制方法，若监测到井下任一监测点可燃气体的浓度值达到第一预设阈值，则采用主动抑爆，所述主动抑爆包括：
步骤S1、基于所述监测点的位置信息和可燃气体的浓度值，计算抑爆响应时长；
步骤S2、基于所述抑爆响应时长、抑爆气体的类型以及井下空间体积，确定抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量；
步骤S3、按照所述抑爆气体的释放速率和所述抑爆气体释放量进行抑爆气体释放，以使所述监测点的可燃气体的浓度值小于第二预设阈值，所述第二预设阈值由所述抑爆气体释放速率和所述抑爆气体释放量确定。
其中，若监测到井下所有监测点可燃气体的浓度值均未达到第一预设阈值，则采用被动抑爆，所述被动抑爆包括：
基于所有监测点的可燃气体的浓度值，获取井下的可燃气体浓度分布；
若判断获知井下的可燃气体浓度分布不均，则进行抑爆气体释放。
其中，步骤S1包括：
基于所述监测点的位置信息，确定所述监测点距离运维中心的距离；
基于所述监测点距离所述运维中心的距离和所述监测点对应的可燃气体的浓度值，估算抑爆响应时长的最大值和最小值；
将抑爆响应时长的最小值作为抑爆响应时长。
其中，步骤S2具体包括：
S21、基于井下空间体积和可燃气体的浓度值，确定可燃气体在井下空间的总量；
S22、基于所述抑爆气体的类型和可燃气体在井下空间的总量，确定抑爆气体释放量；
S23、基于所述抑爆气体释放量和所述抑爆响应时长，确定所述抑爆气体释放速率。
其中，步骤S22包括：
基于所述抑爆气体的类型、可燃气体在井下空间的总量以及抑爆气体释放量，估算爆炸的概率上限和爆炸的概率下限；
当所述爆炸的概率下限等于所述爆炸的概率上限时，确定此时抑爆气体释放量。
其中，步骤S3还包括：
若在预设时长内所述监测点的可燃气体的浓度值持续增长，则增大所述抑爆气体的释放速率。
其中，步骤S3还包括：
若抑爆气体释放完毕后，可燃气体的浓度大于第二预设阈值，则增加抑爆气体释放量。
根据本发明的第二方面，提供一种井下可燃气体抑爆控制系统，所述系统包括主动抑爆模块，所述主动抑爆模块包括：
计算单元，用于基于所述监测点的位置信息和可燃气体的浓度值，计算抑爆响应时长；
确定单元，用于基于所述抑爆响应时长和井下空间体积，确定抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量；
释放单元，用于按照所述抑爆气体的释放速率和所述抑爆气体释放量进行抑爆气体释放，以使所述监测点的可燃气体的浓度值小于第二预设阈值，所述第二预设阈值由所述抑爆气体释放速率和所述抑爆气体释放量确定。
本发明提供的井下可燃气体抑爆控制方法及系统，通过对现场各监测点可燃气体浓度信息的统计、查询、趋势分析，从而采取相应的抑爆手段，使得井下安全得到充分保障。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种井下可燃气体抑爆控制方法流程图；
图2是本发明实施例提供的不同抑爆气体类型对应计算的概率上下限示意图；
图3是本发明实施例提供的一种井下可燃气体抑爆控制系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本发明实施例提供的一种井下可燃气体抑爆控制方法流程图，如图1所示，所述方法包括：
若监测到井下任一监测点可燃气体的浓度值达到第一预设阈值，则采用主动抑爆，所述主动抑爆包括：
步骤S1、基于所述监测点的位置信息和可燃气体的浓度值，计算抑爆响应时长；
步骤S2、基于所述抑爆响应时长、抑爆气体的类型以及井下空间体积，确定抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量；
步骤S3、按照所述抑爆气体的释放速率和所述抑爆气体释放量进行抑爆气体释放，以使所述监测点的可燃气体的浓度值小于第二预设阈值，所述第二预设阈值由所述抑爆气体释放速率和所述抑爆气体释放量确定。
由于燃气泄漏扩散到临近地下空间集聚后会形成爆炸环境，本发明实施例针对井下的爆炸安全提供了一种井下可燃气体抑爆控制方法，通过本发明实施例提供的方法能够对现场各监测点可燃气体浓度信息的统计、查询、趋势分析，从而采取相应的抑爆手段，使得井下安全得到充分保障。
可以理解的是，在进行抑爆控制之前，首先需要在井下安置若干个可燃气体监测装置，以监测井下一个空间范围内的可燃气体浓度，当可燃气体浓度的值超过本发明实施例的第一预设阈值时，此时可以判定存在爆炸风险，需要使用本发明实施例提供的抑爆控制方案进行抑爆控制。
具体的第一预设阈值根据历史经验进行设置，本发明实施例对此不做具体限定。
进一步的，若井下布置的其中一个监测点的可燃气体浓度值超过了第一预设阈值，那么判定此时需要进行主动抑爆，所述主动抑爆包括步骤S1-S3。
具体的，步骤S1中，可以理解的是，井下可能会安装有多个监测装置，每个监测装置都有自己位置信息以及实时上报的可燃气体的浓度值，在本发明实施例中，将可燃气体的浓度值也称为可燃气体的浓度信息，将超过第一预设阈值的监测点称为目标监测点。
在步骤S1中，根据目标监测点的位置信息和目标监测点对应的可燃气体浓度值，可以对抑爆响应时长进行计算，所述抑爆响应时长表示在时长范围内可以做出响应，使得爆炸不会发生，若在抑爆响应时长范围内未做出响应，则爆炸极大可能会发生。
步骤S2中，所述抑爆气体的类型在本发明实施例中优选为二氧化碳或氮气，可以理解的是，不同的抑爆气体对于井下空间的影响不同，同时，二氧化碳和氮气只是本发明实施例优选的两种抑爆气体，具体的抑爆气体类型本发明实施例不做具体限定。
井下空间体积可以直接获取，根据所述抑爆响应时长、抑爆气体的类型以及井下空间体积，确定不同的抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量，一般的，空间体积越大，抑爆响应时长越长，则抑爆气体释放速率越慢，抑爆气体释放量越多。
步骤S3中，根据步骤S2确定的抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量进行抑爆气体释放，释放过程不一定是匀速释放，但需要尽可能的保证释放速率不发生太大波动。
在释放过程中实时监测可燃气体的浓度值，一般的，根据本发明实施例步骤S2中确定的抑爆气体释放量释放后，所述监测点的可燃气体的浓度值小于第二预设阈值，但特殊情况下，若监测点的可燃气体的浓度值大于第二预设阈值，则需要增大抑爆气体释放量，使得所述监测点的可燃气体的浓度值一定小于第二预设阈值。
其中，所述第二预设阈值由所述抑爆气体释放速率和所述抑爆气体释放量确定，一般的，释放速率越快，释放量越大，则第二预设阈值较低。
具体的，根据空间中抑爆气体的含量和可燃气体的含量可以估算发生爆炸的概率上限和概率下限，而抑爆气体的含量是由抑爆气体的释放速度和释放量决定，在本发明实施例中，优选的将爆炸发生概率下限的浓度作为第二预设阈值。
在上述实施例的基础上，若监测到井下所有监测点可燃气体的浓度值均未达到第一预设阈值，则采用被动抑爆，所述被动抑爆包括：
基于所有监测点的可燃气体的浓度值，获取井下的可燃气体浓度分布；
若判断获知井下的可燃气体浓度分布不均，则进行抑爆气体释放。
可以理解的是，本发明实施例除了提供主动抑爆过程之外，还提供被动抑爆，被动抑爆是指检测到可燃气体，但其浓度未达到第一预设阈值，此时可以由人为控制是否释放抑爆气体。。
被动抑爆一般在井下检修时进行，在检修时可以选择释放，以避免浓度分布不均所带来的爆炸危险性。
相邻两个监测点代表相邻的两个易爆空间，那么在这两个空间内的可燃气体浓度差值如果过大，那么说明其中某个易爆空间更易聚集易爆气体或是距离泄露点较近，即这个易爆空间发生爆炸的概率也相应的较高。一般情况下气体浓度都是不均匀的，这是在抢修时选择被动抑爆的主要原因。
在上述实施例的基础上，步骤S1包括：
基于所述监测点的位置信息，确定所述监测点距离运维中心的距离；
基于所述监测点距离所述运维中心的距离和所述监测点对应的可燃气体的浓度值，估算抑爆响应时长的最大值和最小值；
将抑爆响应时长的最小值作为抑爆响应时长。
可以理解的是，每个监测点在井下的位置不同，其距离运维中心的距离均不同，而气体的扩散需要时间，距离较远的监测点抑爆气体扩散的量和速率均会减小，因而本发明实施例需要确定监测点的位置信息，估算抑爆响应时长。
所述运维中心为应急抢修人员的所在地，考虑到应急抢修人员到场抢修的路程中需要一定的时间，如果该监测点的位置距运维中心很远，抑爆过程太快结束，则等到人员到场时，其惰化抑爆的效果已经消失。
可以理解的是，对于抑爆响应时长估算存在最大值和最小值，本发明实施例将估算的抑爆响应时长的最小值作为抑爆响应时长。
在上述实施例的基础上，步骤S2具体包括：
S21、基于井下空间体积和可燃气体的浓度值，确定可燃气体在井下空间的总量；
S22、基于所述抑爆气体的类型和可燃气体在井下空间的总量，确定抑爆气体释放量；
S23、基于所述抑爆气体释放量和所述抑爆响应时长，确定所述抑爆气体释放速率。
具体的，步骤S21中，通过井下空间体积大小和可燃气体的浓度值，那么可以大致估算井下空间范围内可燃气体的量的范围，将估算的气体量的范围的平均数作为可燃气体在井下的总量。
步骤S22中，不同的抑爆气体的类型，其对应的抑爆情形均不相同，根据抑爆气体的类型确定需要释放该类型抑爆气体量的数量。
步骤S23中，根据抑爆气体的释放量以及抑爆响应时长，即可确定抑爆气体释放的平均速率，本发明实施例将所述平均速率作为抑爆气体的释放速率。
在上述实施例的基础上，步骤S22包括：
基于所述抑爆气体的类型、可燃气体在井下空间的总量以及抑爆气体释放量，估算爆炸的概率上限和爆炸的概率下限；
当所述爆炸的概率下限等于所述爆炸的概率上限时，确定此时抑爆气体释放量。
图2是本发明实施例提供的不同抑爆气体类型对应计算的概率上下限示意图，如图2所示，1是抑爆气体为氮气时，不同氮气体积分数对应的爆炸概率上限；2是抑爆气体为氮气时，不同氮气体积分数对应的爆炸概率下限；3是抑爆气体为二氧化碳时，不同二氧化碳体积分数对应的爆炸概率上限；4是抑爆气体为二氧化碳时，不同二氧化碳体积分数对应的爆炸概率下限。
如图2所示，当加入31.3％氮气或者22.1％的二氧化碳的时候，上下限基本重合，那么抑爆气体释放超过这个量时爆炸的概率最低，则可以确定需要释放抑爆气体的量。
在上述实施例的基础上，步骤S3还包括：若在预设时长内所述监测点的可燃气体的浓度值持续增长，则增大所述抑爆气体的释放速率。
同时，若抑爆气体释放完毕后，可燃气体的浓度大于第二预设阈值，则增加抑爆气体释放量。
可以理解的是，本发明实施例提供的方案是一个动态调整过程，在释放抑爆气体的过程中，将持续获取监测点监测到的可燃气体浓度数据，若可燃气体浓度数据并未下降，那么将增大抑爆气体的释放速率。
图3是本发明实施例提供的一种井下可燃气体抑爆控制系统结构图，如图3所示，所述系统包括主动抑爆模块，所述主动抑爆模块包括：计算单元5、确定单元6以及释放单元7，其中：
计算单元5用于基于所述监测点的位置信息和可燃气体的浓度值，计算抑爆响应时长；
确定单元6用于基于所述抑爆响应时长和井下空间体积，确定抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量；
释放单元7用于按照所述抑爆气体的释放速率和所述抑爆气体释放量进行抑爆气体释放，以使所述监测点的可燃气体的浓度值小于第二预设阈值，所述第二预设阈值由所述抑爆气体释放速率和所述抑爆气体释放量确定。
具体的如何对井下可燃气体进行抑爆控制，可参见上述实施例，本发明实施例在此不再赘述。
本发明提供的井下可燃气体抑爆控制方法及系统，通过对现场各监测点可燃气体浓度信息的统计、查询、趋势分析，从而采取相应的抑爆手段，使得井下安全得到充分保障。
本发明实施例提供一种井下可燃气体抑爆控制系统，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：步骤S1、基于所述监测点的位置信息和可燃气体的浓度值，计算抑爆响应时长；步骤S2、基于所述抑爆响应时长、抑爆气体的类型以及井下空间体积，确定抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量；步骤S3、按照所述抑爆气体的释放速率和所述抑爆气体释放量进行抑爆气体释放，以使所述监测点的可燃气体的浓度值小于第二预设阈值，所述第二预设阈值由所述抑爆气体释放速率和所述抑爆气体释放量确定。
本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：步骤S1、基于所述监测点的位置信息和可燃气体的浓度值，计算抑爆响应时长；步骤S2、基于所述抑爆响应时长、抑爆气体的类型以及井下空间体积，确定抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量；步骤S3、按照所述抑爆气体的释放速率和所述抑爆气体释放量进行抑爆气体释放，以使所述监测点的可燃气体的浓度值小于第二预设阈值，所述第二预设阈值由所述抑爆气体释放速率和所述抑爆气体释放量确定。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：步骤S1、基于所述监测点的位置信息和可燃气体的浓度值，计算抑爆响应时长；步骤S2、基于所述抑爆响应时长、抑爆气体的类型以及井下空间体积，确定抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量；步骤S3、按照所述抑爆气体的释放速率和所述抑爆气体释放量进行抑爆气体释放，以使所述监测点的可燃气体的浓度值小于第二预设阈值，所述第二预设阈值由所述抑爆气体释放速率和所述抑爆气体释放量确定。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。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 (9)
1.一种井下可燃气体抑爆控制方法，其特征在于，若监测到井下任一监测点可燃气体的浓度值达到第一预设阈值，则采用主动抑爆，所述主动抑爆包括：
步骤S1、基于所述监测点的位置信息和可燃气体的浓度值，计算抑爆响应时长；
步骤S2、基于所述抑爆响应时长、抑爆气体的类型以及井下空间体积，确定抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量；
步骤S3、按照所述抑爆气体的释放速率和所述抑爆气体释放量进行抑爆气体释放，以使所述监测点的可燃气体的浓度值小于第二预设阈值，所述第二预设阈值由所述抑爆气体释放速率和所述抑爆气体释放量确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若监测到井下所有监测点可燃气体的浓度值均未达到第一预设阈值，则采用被动抑爆，所述被动抑爆包括：
基于所有监测点的可燃气体的浓度值，获取井下的可燃气体浓度分布；
若判断获知井下的可燃气体浓度分布不均，则进行抑爆气体释放。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：
基于所述监测点的位置信息，确定所述监测点距离运维中心的距离；
基于所述监测点距离所述运维中心的距离和所述监测点对应的可燃气体的浓度值，估算抑爆响应时长的最大值和最小值；
将抑爆响应时长的最小值作为抑爆响应时长。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
S21、基于井下空间体积和可燃气体的浓度值，确定可燃气体在井下空间的总量；
S22、基于所述抑爆气体的类型和可燃气体在井下空间的总量，确定抑爆气体释放量；
S23、基于所述抑爆气体释放量和所述抑爆响应时长，确定所述抑爆气体释放速率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S22包括：
基于所述抑爆气体的类型、可燃气体在井下空间的总量以及抑爆气体释放量，估算爆炸的概率上限和爆炸的概率下限；
当所述爆炸的概率下限等于所述爆炸的概率上限时，确定此时抑爆气体释放量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3还包括：
若在预设时长内所述监测点的可燃气体的浓度值持续增长，则增大所述抑爆气体的释放速率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S3还包括：
若抑爆气体释放完毕后，可燃气体的浓度大于第二预设阈值，则增加抑爆气体释放量。
8.一种井下可燃气体抑爆控制系统，其特征在于，所述系统包括主动抑爆模块，所述主动抑爆模块包括：
计算单元，用于基于所述监测点的位置信息和可燃气体的浓度值，计算抑爆响应时长；
确定单元，用于基于所述抑爆响应时长和井下空间体积，确定抑爆气体释放速率和抑爆气体释放量；
释放单元，用于按照所述抑爆气体的释放速率和所述抑爆气体释放量进行抑爆气体释放，以使所述监测点的可燃气体的浓度值小于第二预设阈值，所述第二预设阈值由所述抑爆气体释放速率和所述抑爆气体释放量确定。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至7任一所述的方法。
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