CN109765783B - 一种液氨储罐泄露预警方法及预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种液氨储罐泄露预警方法及预警装置，属于危险品仓储监控预警技术领域。所述预警方法及预警装置根据压力、温度、液位、储罐年限、储罐厂家的相应历史数据情况下，储罐泄露事故的历史数据，采用logistic回归，得出最佳回归系数。之后根据当前压力、温度、液位、储罐年限、储罐厂家参数，对是否会发生液氨储罐泄露进行预测；一旦预测为会发生液氨储罐泄露，则进行报警并执行相应处理。本发明所述液氨储罐泄露预警方法及预警装置可自行设置预警裕度，避免了单一监控方法中对于较多综合因素相互作用引起的液氨储罐泄露的预警能力不足，以及对于因储罐老化等原因造成的预警能力缺失。

Description

一种液氨储罐泄露预警方法及预警装置

技术领域

本发明涉及一种液氨储罐泄露预警方法及预警装置，属于危险品仓储监控预警技术领域。

背景技术

罐区是化工企业重要组成部分之一，它储存了大量的原料、中间体、成品等。对于一个高效生产的化工企业来说，罐区是不可或缺的。然而罐区也是企业最危险的地方，大多化工原料都是易燃、易爆、有毒或高压存储。

氨是重要的化工原料，在液氨的运输、储存和使用过程中，如发生操作不当或是储罐、阀门等损坏，会导致液氨的泄漏，这样不仅破坏周围的生态环境，更易造成人员中毒和火灾爆炸事故的发生。

目前，对于液氨储罐泄露的预警方法，通过报警以及微处理器控制相应的执行机构(如喷淋阀、泄压阀)降低或排除危险。但是该类监控方法对于液氨储罐泄露的预警具有一定作用，但对于因储罐老化等原因造成的预警往往效果不大；对于较多综合因素相互作用引起的液氨储罐泄露，也往往不能做到很好的预警。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的技术问题，提出了一种液氨储罐泄露预警方法及预警装置，具体的：

一种液氨储罐泄露预警方法，所采取的技术方案如下，所述预警方法包括：

步骤一、通过传感器采集液氨储罐当前的压力、气温和液位参数，并通过液氨储罐的购买信息获取储罐厂家和储罐年限信息；

步骤二、将所述液氨储罐当前的压力、气温、液位参数以及储罐厂家和储罐年限信息通过无线网络方式传送至云服务器；

步骤三、所述云服务器将已存有的储罐泄露事故的历史数据与所述液氨储罐当前的压力、气温、液位参数以及储罐厂家和储罐年限信息相结合，利用参数处理算法进行处理获得得出关于压力、气温、液位、储罐年限、储罐厂家与储罐泄露事故关系的最佳回归系数。

进一步地，步骤三获得所述最佳回归系数的过程包括：

第一步、建立液氨储罐参数向量x＝(x⁽¹⁾，x⁽²⁾，x⁽³⁾，x⁽⁴⁾，x⁽⁵⁾，1)，其中，x⁽¹⁾为压力，x⁽²⁾为气温，x⁽³⁾为液位，x⁽⁴⁾为储罐年限，x⁽⁵⁾为储罐厂家；

第二步、建立最佳参数向量w＝(w⁽¹⁾,w⁽²⁾,w⁽³⁾,w⁽⁴⁾,w⁽⁵⁾，b)，其中，w⁽¹⁾为压力系数；w⁽²⁾为气温系数；w⁽³⁾为液位系数；w⁽⁴⁾为储罐年限系数；w⁽⁵⁾为储罐厂家系数，b为偏置；

第三步、将液氨储罐参数矩阵与最佳参数矩阵结合，获得假设函数：

第四步、求取代价函数，所述代价函数为：

其中，m为数据集样本数；y为类别标签，表示“有事故”和“无事故”两种状态，并且y＝1时，代表“有事故”，y＝0时，表示“无事故”；

第五步、利用梯度下降法对所述代价函数J(w)进行迭代，求解使J(w)最小化的w最佳值；迭代函数为：

设定w初值为：(2，1，1，1.5，2.5，3)

迭代中系数的以上预设初值有利于提高得到全局最优解的机会；

其中，α表示步长，并且α＝0.001；重复迭代计算次数R＝500；

该步长保持了适中的迭代速度；既不会出现迭代过快而可能错过最优解。也不会出现迭代速度太慢而造成迭代不能结束；

第六步、根据函数h_w(x)求取预警裕度k；

第七步、根据所述液氨储罐当前的压力、气温、液位参数以及储罐厂家和储罐年限信息并结合w最佳值和预警裕度k求取T_w(x)：

其中，T_w(x)表示事故预警函数；

并且，当T_w(x)≥0.5时，y＝1；当T_w(x)＜0.5时，y＝0，即完成最佳回归系数的获取；当y＝1启动液氨储罐事故预警。

进一步地，第六步所述预警裕度k由下式计算：

其中，η表示预警裕度比例系数，n为样本中y＝0的总个数；并且η的取值范围为10％-20％；

其中，并且存在：

进一步地，η的取值为15％。以上取值范围很好地在避免虚报和避免漏报之间进行了折衷。

一种用于实现上述液氨储罐泄露预警方法的预警装置，所采取的技术方案如下，所述预警装置包括智能处理器、传感器组、语言报警装置、安全联锁执行机构，GPRS、云服务器和监视中心平台；所述传感器组的传感信号输出端与所述智能处理器的传感信号输入端相连；所述智能处理器的语音报警控制信号输出端与所述语音报警装置控制信号输入端相连；所述智能处理器的执行机构控制信号输出端与所述安全联锁执行机构的控制信号输入端相连；所述智能处理器通过GPRS发送短信报警信号；所述智能处理器通过GPRS和Internet与所述云服务器建立数据连接；所述云服务器的数据信号输出端与所述监视中心平台的数据信号输入端相连。

进一步地，所述传感器组包括压力传感器、温度传感器和液位传感器；所述压力传感器、温度传感器和液位传感器的传感信号输出端即为所述传感器组的传感信号输出端。

本发明有益效果：

本发明提出的液氨储罐泄露预警方法及预警装置根据压力、温度、液位、储罐年限、储罐厂家的相应历史数据情况下，储罐泄露事故的历史数据，采用logistic回归，得出最佳回归系数。之后根据当前压力、温度、液位、储罐年限、储罐厂家参数，对是否会发生液氨储罐泄露进行预测；一旦预测为会发生液氨储罐泄露，则进行报警并执行相应处理。本发明所述液氨储罐泄露预警方法及预警装置可自行设置预警裕度，避免了单一监控方法中对于较多综合因素相互作用引起的液氨储罐泄露的预警能力不足，以及对于因储罐老化等原因造成的预警能力缺失。

附图说明

图1为本发明所述预警装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

实施例1：

一种液氨储罐泄露预警方法，所采取的技术方案如下，所述预警方法包括：

步骤一、通过传感器采集液氨储罐当前的压力、气温和液位参数，并通过液氨储罐的购买信息获取储罐厂家和储罐年限信息；

步骤二、将所述液氨储罐当前的压力、气温、液位参数以及储罐厂家和储罐年限信息通过无线网络方式传送至云服务器；

步骤三、所述云服务器将已存有的储罐泄露事故的历史数据与所述液氨储罐当前的压力、气温、液位参数以及储罐厂家和储罐年限信息相结合，利用参数处理算法进行处理获得得出关于压力、气温、液位、储罐年限、储罐厂家与储罐泄露事故关系的最佳回归系数。

其中，步骤三获得所述最佳回归系数的过程包括：

第一步、建立液氨储罐参数向量x＝(x⁽¹⁾，x⁽²⁾，x⁽³⁾，x⁽⁴⁾，x⁽⁵⁾，1)，其中，x⁽¹⁾为压力，x⁽²⁾为气温，x⁽³⁾为液位，x⁽⁴⁾为储罐年限，x⁽⁵⁾为储罐厂家；

第二步、建立最佳参数向量w＝(w⁽¹⁾,w⁽²⁾,w⁽³⁾,w⁽⁴⁾,w⁽⁵⁾，b)，其中，w⁽¹⁾为压力系数；w⁽²⁾为气温系数；w⁽³⁾为液位系数；w⁽⁴⁾为储罐年限系数；w⁽⁵⁾为储罐厂家系数，b为偏置；

第三步、将液氨储罐参数矩阵与最佳参数矩阵结合，获得假设函数：

第四步、求取代价函数，所述代价函数为：

其中，m为数据集样本数；y为类别标签，表示“有事故”和“无事故”两种状态，并且y＝1时，代表“有事故”，y＝0时，表示“无事故”；

第五步、利用梯度下降法对所述代价函数J(w)进行迭代，求解使J(w)最小化的w最佳值；迭代函数为：

设定w初值为：(2，1，1，1.5，2.5，3)

迭代中系数的以上预设初值有利于提高得到全局最优解的机会；

其中，α表示步长，并且α＝0.001；重复迭代计算次数R＝500；

该步长保持了适中的迭代速度；既不会出现迭代过快而可能错过最优解。也不会出现迭代速度太慢而造成迭代不能结束；

第六步、根据函数h_w(x)求取预警裕度k；

第七步、根据所述液氨储罐当前的压力、气温、液位参数以及储罐厂家和储罐年限信息并结合w最佳值和预警裕度k求取T_w(x)：

其中，T_w(x)表示事故预警函数；

并且，当T_w(x)≥0.5时，y＝1；当T_w(x)＜0.5时，y＝0，即完成最佳回归系数的获取；当y＝1启动液氨储罐事故预警。

其中，第六步所述预警裕度k由下式计算：

其中，η表示预警裕度比例系数，n为样本中y＝0的总个数；并且η的取值范围为10％-20％；

其中，并且存在：其中，η的取值为15％。以上取值范围很好地在避免虚报和避免漏报之间进行了折衷。

实施例2

一种用于实现上述液氨储罐泄露预警方法的预警装置，如图1所示，所采取的技术方案如下，所述预警装置包括智能处理器、传感器组、语言报警装置、安全联锁执行机构，GPRS、云服务器和监视中心平台；所述传感器组的传感信号输出端与所述智能处理器的传感信号输入端相连；所述智能处理器的语音报警控制信号输出端与所述语音报警装置控制信号输入端相连；所述智能处理器的执行机构控制信号输出端与所述安全联锁执行机构的控制信号输入端相连；所述智能处理器通过GPRS发送短信报警信号；所述智能处理器通过GPRS和Internet与所述云服务器建立数据连接；所述云服务器的数据信号输出端与所述监视中心平台的数据信号输入端相连。

所述传感器组包括压力传感器、温度传感器和液位传感器；所述压力传感器、温度传感器和液位传感器的传感信号输出端即为所述传感器组的传感信号输出端。

其中，所述智能处理器采用ARM系列芯片，并且所述智能处理器上移植有linux操作系统。

所述报警装置通过传感器组采集各液氨罐体参数，然后将所述参数送入智能处理器中，通过智能处理器进行数据处理后将数据传送给云服务器，所述云服务器利用实施例1中的预警方法对是否会发生液氨储罐泄露进行预测；一旦预测出所述液氨储罐会泄露，则将预测信息返回至智能处理器，通过智能处理器进行语音报警和短信报警，并通过安全联锁执行机构(如喷淋阀、泄压阀)执行相应处理，降低或排除危险。

本发明提出的液氨储罐泄露预警方法及预警装置根据压力、温度、液位、储罐年限、储罐厂家的相应历史数据情况下，储罐泄露事故的历史数据，采用logistic回归，得出最佳回归系数。之后根据当前压力、温度、液位、储罐年限、储罐厂家参数，对是否会发生液氨储罐泄露进行预测；一旦预测为会发生液氨储罐泄露，则进行报警并执行相应处理。本发明所述液氨储罐泄露预警方法及预警装置可自行设置预警裕度，避免了单一监控方法中对于较多综合因素相互作用引起的液氨储罐泄露的预警能力不足，以及对于因储罐老化等原因造成的预警能力缺失。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种液氨储罐泄露预警方法，其特征在于，所述预警方法包括：

步骤一、通过传感器采集液氨储罐当前的压力、气温和液位参数，并通过液氨储罐的购买信息获取储罐厂家和储罐年限信息；

步骤二、将所述液氨储罐当前的压力、气温、液位参数以及储罐厂家和储罐年限信息通过无线网络方式传送至云服务器；

步骤三、所述云服务器将已存有的储罐泄露事故的历史数据与所述液氨储罐当前的压力、气温、液位参数以及储罐厂家和储罐年限信息相结合，利用参数处理算法进行处理获得得出关于压力、气温、液位、储罐年限、储罐厂家与储罐泄露事故关系的最佳回归系数；

步骤三获得所述最佳回归系数的过程包括：

第一步、建立液氨储罐参数向量x＝(x⁽¹⁾，x⁽²⁾，x⁽³⁾，x⁽⁴⁾，x⁽⁵⁾，1)，其中，x⁽¹⁾为压力，x⁽²⁾为气温，x⁽³⁾为液位，x⁽⁴⁾为储罐年限，x⁽⁵⁾为储罐厂家；

第二步、建立最佳参数向量w＝(w⁽¹⁾,w⁽²⁾,w⁽³⁾,w⁽⁴⁾,w⁽⁵⁾，b)，其中，w⁽¹⁾为压力系数；w⁽²⁾为气温系数；w⁽³⁾为液位系数；w⁽⁴⁾为储罐年限系数；w⁽⁵⁾为储罐厂家系数，b为偏置；

第三步、将液氨储罐参数矩阵与最佳参数矩阵结合，获得假设函数：

第四步、求取代价函数，所述代价函数为：

其中，m为数据集样本数；y为类别标签，表示“有事故”和“无事故”两种状态，并且y＝1时，代表“有事故”，y＝0时，表示“无事故”；

第五步、利用梯度下降法对所述代价函数J(w)进行迭代，求解使J(w)最小化的w最佳值；

迭代函数为：

设定w初值为：(2，1，1，1.5，2.5，3)；

其中，α表示步长，并且α＝0.001；重复迭代计算次数R＝500；

第六步、根据函数h_w(x)求取预警裕度k；

第七步、根据所述液氨储罐当前的压力、气温、液位参数以及储罐厂家和储罐年限信息并结合w最佳值和预警裕度k求取T_w(x)：

其中，T_w(x)表示事故预警函数；

并且，当T_w(x)≥0.5时，y＝1；当T_w(x)＜0.5时，y＝0，即完成最佳回归系数的获取；

当y＝1启动液氨储罐事故预警。

2.根据权利要求1所述液氨储罐泄露预警方法，其特征在于，第六步所述预警裕度k由下式计算：

其中，η表示预警裕度比例系数，n为样本中y＝0的总个数；并且η的取值范围为10％-20％；

其中，并且存在：

3.根据权利要求2所述液氨储罐泄露预警方法，其特征在于，η的取值为15％。

4.一种用于实现权利要求1所述液氨储罐泄露预警方法的预警装置，其特征在于，所述预警装置包括智能处理器、传感器组、语言报警装置、安全联锁执行机构，GPRS、云服务器和监视中心平台；所述传感器组的传感信号输出端与所述智能处理器的传感信号输入端相连；所述智能处理器的语音报警控制信号输出端与所述语音报警装置控制信号输入端相连；所述智能处理器的执行机构控制信号输出端与所述安全联锁执行机构的控制信号输入端相连；所述智能处理器通过GPRS发送短信报警信号；所述智能处理器通过GPRS和Internet与所述云服务器建立数据连接；所述云服务器的数据信号输出端与所述监视中心平台的数据信号输入端相连。

5.根据权利要求4所述的预警装置，其特征在于，所述传感器组包括压力传感器、温度传感器和液位传感器；所述压力传感器、温度传感器和液位传感器的传感信号输出端即为所述传感器组的传感信号输出端。