CN110332465A - 一种长输天然气管道泄漏监测决策方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种长输天然气管道泄漏监测决策方法和系统，包括如下步骤：绘制管道线路地图，并对管道周围的各敏感目标区域进行属性分类并在地图上进行属性标注；对长输天然气管道进行实时泄漏监测并在管道线路地图上对泄漏点进行定位；当天然气发生泄漏时，获取管道泄漏点实时天气状况数据，根据天气状况数据计算泄漏气体的扩散范围和浓度；根据计算得到泄漏点泄漏气体的扩散范围和浓度以及管道线路地图上泄漏点周围的各敏感目标区域的位置，对泄漏气体浓度超过阈值的各敏感目标区域采取救援手段。由此，当天然气发生泄漏时，可以快速获取泄漏点附近的高后果区域，对管道线路地图受影响程度大敏感目标采取集中救援以及快速疏散等手段。
Description
技术领域
本发明属于管道泄漏检测和应急响应技术领域，具体涉及一种长输天然 气管道泄漏监测决策方法和系统。
背景技术
众所周知，天然气是一种多组分易燃易爆气体，其储存和输送的安全性 要求非常高，尤其对于长距离输送的天然气管道，大部分都要经过边远及条 件复杂的地区。燃气管道大都是隐蔽工程，还具有点多，线长、面广，所经 之处地形复杂，途径高山、河流、公路、村庄、乡镇等。由于地理情况复杂， 定期派遣人员巡查并不能有效应对泄漏发生的不确定因素，无法做到达到24 小时实时有效监控的目的。一旦长输天然气管道发生泄漏事故，由于情况紧 急，不能很好的掌握周边的信息，会对于救援措施的实施带来很大的不便， 不利于救援工作的展开和信息的及时传递。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种长输天然气管道泄漏监测决 策方法，根据本发明的方法，将天然气管道的测绘数据与天然气管道周围的 地理信息结合且在地图上对管道周围的敏感目标区域进行属性分类并在地 图上进行属性标注，并可根据实时天气状况，快速准确的确定受影响范围及 程度。由此，当天然气发生泄漏时，可以快速获取泄漏点附近的高后果区域， 对管道线路地图受影响程度大敏感目标区域采取集中救援以及快速疏散等 手段，为管理人员制定应急救援预案提供有力参考。
获取天然气管道的测绘数据以及天然气管道周围的地理信息，绘制管道 线路地图，并对管道周围的各敏感目标区域进行属性分类并在地图上进行属 性标注；
对长输天然气管道进行实时泄漏监测并在管道线路地图上对泄漏点进 行定位；
根据实时泄漏监测的结果判断天然气的泄漏情况，当天然气发生泄漏 时，获取管道泄漏点实时天气状况数据，根据天气状况数据计算泄漏气体的 扩散范围和浓度；
根据计算得到的泄漏点泄漏气体的扩散范围和浓度以及管道线路地图 上泄漏点周围的各敏感目标区域的位置，对泄漏气体浓度超过阈值的各敏感 目标区域采取救援手段。
由此，当天然气发生泄漏时，可以快速获取泄漏点附近的高后果区域， 对管道线路地图受影响程度大敏感目标区域采取集中救援以及快速疏散等 手段，为管理人员制定应急救援预案提供有力参考。
在上述方案的基础上，还可以进行如下改进：
进一步，根据各敏感目标区域内人口密集度的不同，对各敏感目标区域 进行属性分类和属性标注，将各敏感目标区域分为以下四类：居住类高密度 场所Ⅰ、公众聚集类高密度场所Ⅱ、高敏感场所和重要目标Ⅲ、特殊高密度 场所Ⅳ。
由此，对各敏感目标区域进行分类和标注，便于直观的观察到各区域的 人口密集度，便于采取及时有效的救援手段。
进一步，采用声波+流量平衡检测方法或实时瞬态模型法对长输天然气 管道进行实时泄漏监测和定位。
由此，可以实现对长输天然气管道的连续泄漏检测，并且取得了很好的 性能指标。
进一步，管道泄漏点实时天气状况数据包括风速、风向。
由此，可根据实时天气状况数据可以比较准确地确定泄漏气体在各敏感 目标区域的浓度。
进一步，确定天然气的泄漏情形，根据天然气的泄漏情形确定计算泄漏 气体的扩散范围和浓度的模型。
进一步，采用漂浮羽状扩散模型来模拟天然气非持续泄漏的情形，计算 泄漏气体的扩散范围和浓度。
进一步，采用阵喷扩散模型来模拟天然气非持续泄漏的情形，计算泄漏 气体的扩散范围和浓度。
由此，针对泄漏的具体情形，选用相应的合理的扩散模型，才可以准确 得出泄漏气体在各个地理位置点的浓度，从而为决策提供支持。
本发明还提供了一种长输天然气管道泄漏监测决策系统，包括：
地理信息系统，用于对天然气管道的测绘数据以及天然气周围的地理信 息进行存储和显示；
实时泄漏监测系统，用于对天然气管道进行实时泄漏监测和泄漏点定 位；
气体扩散处理模块，用于根据实时天气状况数据计算泄漏气体扩散范围 和浓度；
控制系统，用于接收实时监测系统得到的天然气管线泄漏情况和泄漏点 位置，根据泄漏点位置获取泄漏点的实时天气状况数据，控制气体扩散处理 模块根据实时天气状况数据计算泄漏气体扩散范围和浓度，并将扩散范围和 浓度显示在地理信息系统。
根据本发明的决策系统将实时泄漏监测系统、地理信息系统、气体扩散 模块进行有机的结合，当长输天然气管道发生泄漏后，通过泄漏检测系统获 取泄漏点位置、泄漏流量、泄漏累积量等信息，将这些信息利用数据接口程 序发送给控制系统，控制系统根据泄漏点位置获取泄漏点的实时天气状况数 据，调用气体扩散处理模块进行计算，计算泄漏气体扩散范围和浓度并在地 理信息系统里快速显示出来，因此，可以快速获取泄漏点附近的高后果区域， 随时间变化泄漏区域所影响的范围变化等，为管理人员制定应急救援预案提供参考，根据一定时间后的泄漏区域变化，管理人员可及时修改救援方案。
在上述方案的基础上，还可以进行如下改进：
进一步，所述气体扩散处理模块包括用于气体持续泄漏情形计算的第一 处理模块以及用于气体非持续泄漏情形计算的第二处理模块，根据天然气泄 漏情况判断天然气的泄漏情形，根据天然气的泄露情形，选择所述第一处理 模块或第二处理模块计算泄漏气体的扩散范围和浓度。
由此，控制系统根据泄漏点的实时天气情况数据以及天然气的泄漏情 形，调用气体扩散处理模块的第一处理模块或第二处理模块计算泄漏气体扩 散范围和浓度，选用合适的处理模块，才可以准确得出泄漏气体在各个地理 位置点的浓度，从而为决策提供支持。
具体的，当天然气泄漏情形是持续型，控制系统调用第一处理模块进行 计算处理，当天然气泄漏情形是非持续型，控制系统调用第二处理模块进行 计算处理，天然气泄漏情形是持续型还是非持续型泄漏根据泄漏地点的泄漏 量变化来确定，实时监测系统将泄漏流量持续发送给控制系统，在泄漏时段 内，泄漏量持续超过设定值，则控制系统判断为持续型泄漏。
进一步，控制系统连接有气象数据共享服务平台，控制系统接收实时监 测系统的天然气管线的泄漏情况和泄漏点位置，根据天然气管线的泄漏点位 置从天然气管道地理环境信息获取泄漏点的位置坐标，根据位置坐标从气象 数据共享服务平台上获取泄漏点的实时天气状况数据，控制扩散处理模块根 据实时天气状况数据计算泄漏气体扩散范围和浓度，并将扩散范围和浓度显 示在地理信息系统。
根据本发明的决策系统将实时泄漏监测系统、地理信息系统、气体扩散 模块进行有机的结合，当长输天然气管道发生泄漏后，通过泄漏检测系统获 取泄漏点位置、泄漏流量、泄漏累积量等信息，将这些信息利用数据接口程 序发送给控制系统，控制系统通过泄漏流量判断天然气的泄漏情形，控制系 统通过实时泄漏监测系统获取的泄漏点位置从地理信息系统的数据库获取 泄漏点在地图中的位置坐标，然后根据该位置坐标从气象数据共享服务平台 上获取泄漏点的实时天气情况数据，控制系统根据泄漏点的实时天气情况数 据以及天然气的泄漏情形，调用相应的气体扩散模块进行计算，计算泄漏气 体扩散范围和浓度得到并在地理信息系统里快速显示出来，可以快速获取泄 漏点附近的高后果区域，随时间变化泄漏区域所影响的范围变化等，为管理 人员制定应急救援预案提供参考，根据一定时间后的泄漏区域变化，管理人 员可及时修改救援方案。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的 描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为根据本发明的天然气管道泄漏监测决策方法的流程图。
图2为泄漏前后管道的压力变化曲线。
图3为根据本发明的天然气管道泄漏监测决策系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面 通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解 为对本发明的限制。
下面结合图1-3并参考具体实施例描述本发明。
如图1所示，根据本发明的长输天然气管道泄漏监测决策方法，包括如 下步骤：
001、获取天然气管道的测绘数据以及天然气管道周围的地理信息，绘 制管道线路地图，并对管道周围的各敏感目标区域进行属性分类并在地图上 进行属性标注；
002、对长输天然气管道进行实时泄漏监测并在管道线路地图上对泄漏 点进行定位；
003、根据实时泄漏监测的结果判断天然气的泄漏情况，当天然气发生 泄漏时，获取管道泄漏点实时天气状况数据，根据天气状况数据计算泄漏气 体的扩散范围和浓度；
004、根据计算得到的泄漏点泄漏气体的扩散范围和浓度以及管道线路 地图上泄漏点周围的各敏感目标区域的位置，对泄漏气体浓度超过阈值的各 敏感目标区域采取救援手段。
在现有技术中，单独运行的泄漏检测系统可以发现和定位泄漏段管道， 都缺乏与实时地理信息系统的有机结合，从而不能明确给出事故影响范围， 应急方案等，难以达到对事故迅捷反应决策的支持，将天然气管道的测绘数 据与天然气管道周围的地理信息结合且在地图上对管道周围的各敏感目标 区域进行分类和属性标注，并可根据实时天气状况，可以快速获取泄漏点附 近的高后果区域，对管道线路地图受影响程度大的敏感目标区域采取集中救 援以及快速疏散等手段，为管理人员制定应急救援预案提供有力参考。
具体的，管道测绘数据包括几何数据(也叫定位数据)，包括管道的经 纬度和管道高程等。
优选的，采用地理信息系统(GIS)对天然气管道周围的地理信息进行 采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述，然后在地理信息系统(GIS) 导入管道测绘数据以及其他数据，如管道的管径、长度、材质、维修记录、 施工单位等。
地埋信息系统是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发 展而发展起来的一个学科，它能够把图形管理系统和数据管理系统有机的结 合起来，从而克服了数据库和图形系统各自固有的局限性，使二者的优势互 补，功能更加齐全。主要特点有：
1)强大的图形信息处理功能，从图形学的角度来看，地理信息实质上 是一种便于计算机处理和网络传输的数字化地图或图纸，可以方便地对空间 数据进行输入、编辑、显示、查询、空间分析等。
2)空间数据和属性数据的完美结合，地理信息不但包括各种要素分布 的空间数据，也包括这些要素的属性数据，如管道的管径、材质、维修记录 等。
3)统一的数据库管理系统，如Oracle，Microsoft等
4)独特的空间分析功能，空间分析是地理信息的最主要的特色，可以 对某一事故地点一定范围内的各种空间要素的搜索，并对相关信息进行统计 分析，为事故处理提供所需要的信息和应急预案等。
根据本发明的方法，根据各敏感目标区域内人口密集度的不同，将各敏 感目标区域进行属性分类和属性标注，各敏感目标区域分为以下四类：居住 类高密度场所Ⅰ、公众聚集类高密度场所Ⅱ、高敏感场所和重要目标Ⅲ、特 殊高密度场所Ⅳ。
具体的，第一类.居住类高密度场所(30人≤人数＜100人)：比如居 民区、宾馆、度假村，标注为Ⅰ；第二类.公众聚集类高密度场所(30人≤ 人数＜100人)：办公场所、商场、饭店、娱乐场所等，标注为Ⅱ；第三类. 高敏感场所：学校、医院、幼儿园、养老院、监狱等,重要目标：军事禁区、 军事管理区、文物保护单位等，标注为Ⅲ；特殊高密度场所(人数≥100人)： 第四类.特殊高密度场所：大型体育场、交通枢纽、露天市场、居住区、宾 馆、度假村、办公场所、商场、饭店、娱乐场所等，标注为Ⅳ。由此，根据 该数据计算出泄漏气体的扩散范围和浓度以及各敏感目标区域的位置，便于 对受影响程度大的敏感目标区域采取集中救援以及快速疏散等手段。
根据本发明的方法，采用声波+流量平衡检测方法或实时瞬态模型法对 长输天然气管道的进行时泄漏监测和定位。
针对于长输天然气管道，国内外已经有多种泄漏检测和定位方法，但由 于天然气的特殊物理性质，例如很强的可压缩性，使其和液体管道在输送运 行方面有着许多本质的不同。目前，在长输天然气管道上常见应用的泄漏检 测和定位方法是声波+流量平衡法和实时瞬态模型法，它们都可以实现对长 输天然气管道的连续泄漏检测，并且取得了很好的性能指标。
1)泄漏检测方法
声波+流量平衡检测方法则是当管道发生泄漏时，管道内介质在管道压 力的作用下，会迅速涌向泄漏处，从泄漏点喷射而出，喷射出的介质与破损 的管壁高速摩擦，在泄漏处形成振动，该振动从泄漏处以声波的形式向管道 上游和下游传播，安装在管道首尾两端的高灵敏度的声波传感器进行声信号 的获取，系统对获取到的信号进行有效的分析判断，通过一系列的计算达到 定位报警的功能，同时使用流量平衡的方法计算实时泄漏量。
实时瞬态模型法：基于流体参数(流量、压力和温度),并考虑了管道参 数(长度、直径和壁厚)和传输介质的参数(组分和密度)进行一个精确的管 道流体力学实时瞬态模型。该方法利用动量守恒、能量守恒和大量的流体方 程建立管道流水力学工作模型,对管道工作状态进行仿真,通过将测量的数 据和建立的管道工作模型比较即可确定漏点的位置和计算泄漏量。其该方法 的定位原理如图2所示，其中横轴表示压力点到管线首端的距离。曲线1为 泄漏发生前管道全线压力分布曲线(对于输气管线，为压力平方的曲线)，正常流量为Q；曲线2为泄漏发生后利用首端边界条件进行从前到后的仿真所 得到的管线压力分布曲线，泄漏点前的流量为Q+ΔQ1，曲线3为泄漏发生后 利用终端边界条件进行从后到前的仿真所得到的管线压力分布曲线，泄漏点 后的流量为Q-ΔQ2，Δp为泄漏前后起终点的压差，x则为泄漏点的位置。 通过这种方法可以对天然气管道上的泄漏点进行定位。利用输气管稳定流动 的伯努利方程推导得出泄漏点定位公式如下：
Q为正常流量，m3/h；L为管线总长，m；Q+ΔQ1为泄漏点前(起点流量) 的流量，m3/h；Q+ΔQ2为泄漏点后流量(终点流量)，m3/h。关于实时瞬态 模型法，请参考文献：孟令雅,Lingya M.基于瞬态模型法的输气管道泄 漏监测与定位技术[J].北京交通大学学报,2008,32(3):73-77.
具体的，基于实时瞬态模型的管道监测系统包括设置在管道出入口和管 道沿线安装的分别用来测流量、压力和温度的流量计、压力传感器和温度传 感器。根据待测管道起点位置的流量数据和压力数据、待测管道终点位置的 流量数据和压力数据，确定待测管道是否发生泄漏以及发生泄漏的位置。
根据本发明的方法，管道泄漏位置的实时天气状况数据包括风速和风 向。
由此，可根据实时天气状况数据可以比较准确地确定泄漏气体在各敏感 目标区域的泄漏气体浓度。
根据本发明的方法，确定天然气的泄漏情形，根据天然气的泄漏情形确 定计算泄漏气体的扩散范围和浓度的模型。
天然气的主要构成成分为甲烷，甲烷是一种无色，无味、可燃的气体， 当甲烷的浓度达到一定数值时，会引起人类的窒息。相关数据表明，当空气 中甲烷的含量升高就会造成空气中含氧量的降低，当空气-甲烷的混合气云 中甲烷的百分比达到25％～30％的时候，可导致头晕、头痛、疲劳、呼吸和心 率等症状，更严重的情况下有可能会导致窒息死亡。目前，我国还尚未在职 业接触耐受值中有关于甲烷浓度的要求，依据瑞士职业接触甲烷耐受值最高 接触浓度(TWA)为6700毫克/立方米，要求进入此浓度区域的抢修人员需 要佩戴防护器具。针对泄漏的具体情形，选用相应的合理的扩散模型，才可 以准确得出泄漏气体在各个地理位置点的浓度，从而为决策提供支持。
根据本发明的方法，采用漂浮羽状扩散模型来模拟天然气持续泄漏的情 形，计算泄漏气体的扩散范围和浓度。
采用漂浮羽状扩散模型来模拟天然气持续泄漏情形，业界广泛承认的 基于Gaussian连续扩散模型的羽状扩散(plume dispersion)模型，来计 算天然气浓度。计算公式为：
其中x，y，z是空间坐标，x是风向坐标轴，y是垂直于风向的坐标轴， z是海拔高度的坐标轴，Q是天然气泄漏流量，u是在x方向上风大气稳定流 速。f是y方向上的扩散系数，其具体表达式为：
其中，σy是y方向扩散分布标准偏差。g1和g2两项和为海拔高度方向 的扩散系数：
其中，σz是z方向扩散分布标准偏差。
根据本发明的方法，采用阵喷扩散模型来模拟天然气非持续泄漏的情 形，计算泄漏气体的扩散范围和浓度。
如果天然气泄漏情形是非持续性的，选用阵喷扩散模型来模拟天然气非 持续泄漏的情形。这种扩散方式是puff dispersion。这类扩散描述是针对 一定数量的非持续性的气体泄漏。其公认的泄漏天然气浓度的计算公式是：
其中，x，y，z是空间坐标，x是风向坐标轴，y是垂直于风方向的坐标 轴，z是海拔高度的坐标轴。Qm是气体总泄漏量。k代表x方向上的扩散系 数，其表达式为：
其中，u是在x方向上侧风大气稳定流速，f是y方向上的扩散系数， 其表达式为：
其中，是σy是y方向扩散分布标准偏差。g1和g2两项和为海拔高度方 向的扩散系数，表达式为：
其中，是σz是z方向扩散分布标准偏差。
具体的，当管道发生泄漏后，实时泄漏检测系统可以计算出泄漏情形、 泄漏地点、泄漏量Q以及泄漏累积量Qm，持续型还是非持续泄漏，则根据泄 漏地点的泄漏量变化来确定。
在具体结合地理GIS信息这方面的处理上，我们采用常用的坐标变换的 方法。坐标系包括：大地坐标系、空间直角坐标系以及平面直角坐标系。
大地坐标系是采用大地的纬度、经度和大地高程来描述空间位置的。大 地坐标系是大地测量的基本坐标系，常用于大地问题的细算，研究地球的形 状和大小，编制地图，火箭和位置发射以及军事方面的定位及运算，若将其 用于工程建设规划、设计、施工等很不方便，所以要将球面上的大地坐标按 一定的数学法则归算到平面上，即采用地图投影的理论绘制地形图，才能用 与规划建设，许多国家采用通用墨卡托投影形式用于全球北纬84度至南纬 80度之间地区的投影制图，简称为UTM投影。
具体的，UTM坐标与大地坐标系转换的公式详见：
StevenDutch,Professor Emeritus,Converting UTM to Latitude andLongitude(Or Vice Versa)
http://stevedutch.net/UsefulData/UTMFormulas.htm
首先，当天然气发生泄漏时，确定泄漏位置x，然后从地理信息系统得 到泄漏点的经纬度信息，然后将经纬度转换为空间直角坐标系进行浓度计 算，然后在UTM坐标下绘制其等高曲线，便成直观的人眼可观察到的扩散范 围曲线图，而实际救援过程中需要经纬度和海拔位置，将UTM坐标系转换为 经纬和高程信息。
具体的，第一步，先将泄漏位置的经纬度，转换成UTM坐标和空间直角 坐标系。
第二步，将泄漏点周围地理位置的经纬度转换成UTM坐标和空间直角坐 标系。
第三步，确定泄漏模型。
第四步，根据泄漏地点的风速、风向值，泄漏位置和泄漏位置的周围区 域的空间直角坐标系(将泄漏点周围地理位置转化为以泄漏位置为原点，以 风向为x轴的空间直角坐标系)带入浓度计算公式，从而计算出泄漏位置的 周围区域在UTM坐标系中的天然气浓度数值。
第五步，根据天然气浓度在UTM坐标系中的天然气浓度数值绘制天然气 浓度值的等高空间曲线，便能从地图上直观地图上同时观察到泄漏气体的扩 散范围和浓度曲线图以及各敏感目标区域的位置。
第六步，将此空间等高曲线上的点转换成经纬度和海拔，即可得出相应 的扩散范围和浓度下的地理信息，方便管理人员采取救援手段。
如图2所示，本发明还提供了一种天然气管道泄漏监测决策系统，包括：
地理信息系统，用于对天然气管道的测绘数据以及天然气周围的地理信 息进行存储和显示；
实时泄漏监测系统，用于对天然气管道进行实时泄漏监测和泄漏点定 位；
气体扩散处理模块，用于根据实时天气状况数据计算泄漏气体扩散范围 和浓度；
控制系统，用于接收实时监测系统得到的天然气管线泄漏情况和泄漏点 位置，根据泄漏点位置获取泄漏点的实时天气状况数据，控制气体扩散处理 模块根据实时天气状况数据计算泄漏气体扩散范围和浓度，并将扩散范围和 浓度显示在地理信息系统。
根据本发明的决策系统将实时泄漏监测系统、地理信息系统、气体扩散 模块进行有机的结合，当长输天然气管道发生泄漏后，通过泄漏检测系统获 取泄漏点位置、泄漏流量、泄漏累积量等信息，将这些信息利用数据接口程 序发送给控制系统，控制系统根据泄漏点位置获取泄漏点的实时天气状况数 据，调用气体扩散处理模块进行计算，计算泄漏气体扩散范围和浓度并在地 理信息系统里快速显示出来，因此，可以快速获取泄漏点附近的高后果区域， 随时间变化泄漏区域所影响的范围变化等，为管理人员制定应急救援预案提供参考，根据一定时间后的泄漏区域变化，管理人员可及时修改救援方案。
根据本发明的长输天然气管道泄漏监测决策系统，所述气体扩散处理模 块包括用于气体持续泄漏情形计算的第一处理模块以及用于气体非持续泄 漏情形计算的第二处理模块，根据天然气泄漏情况判断天然气的泄漏情形， 根据天然气的泄露情形，选择所述第一处理模块或第二处理模块计算泄漏气 体的扩散范围和浓度。
由此，控制系统根据泄漏点的实时天气情况数据以及天然气的泄漏情 形，调用气体扩散处理模块的第一处理模块或第二处理模块计算泄漏气体扩 散范围和浓度，选用合适的处理模块，才可以准确得出泄漏气体在各个地理 位置点的浓度，从而为决策提供支持。
具体的，当天然气泄漏情形是持续型，控制系统调用第一处理模块进行 计算处理，当天然气泄漏情形是非持续型，控制系统调用第二处理模块进行 计算处理，天然气泄漏情形是持续型还是非持续型泄漏根据泄漏地点的泄漏 量变化来确定，实时监测系统将泄漏流量持续发送给控制系统，在泄漏时段 内，泄漏量持续超过设定值，则控制系统判断为持续型泄漏。
根据本发明的天然气管道泄漏监测决策系统，控制系统连接有气象数据 共享服务平台，控制系统接收实时监测系统的天然气管线的泄漏情况和泄漏 点位置，根据天然气管线的泄漏点位置从天然气管道地理环境信息获取泄漏 点的位置坐标，根据位置坐标从气象数据共享服务平台上获取泄漏点的实时 天气状况数据，控制扩散处理模块根据实时天气状况数据计算泄漏气体扩散 范围和浓度，并将扩散范围和浓度显示在地理信息系统。
根据本发明的决策系统将实时泄漏监测系统、地理信息系统、气体扩散 模块进行有机的结合，当长输天然气管道发生泄漏后，通过泄漏检测系统获 取泄漏点位置、泄漏流量、泄漏累积量等信息，将这些信息利用数据接口程 序发送给控制系统，控制系统通过泄漏流量判断天然气的泄漏情形，控制系 统通过实时泄漏监测系统获取的泄漏点位置从地理信息系统的数据库获取 泄漏点在地图中的位置坐标，然后根据该位置坐标从气象数据共享服务平台 上获取泄漏点的实时天气情况数据，控制系统根据泄漏点的实时天气情况数 据以及天然气的泄漏情形，调用相应的气体扩散模块进行计算，计算泄漏气 体扩散范围和浓度得到并在地理信息系统里快速显示出来，可以快速获取泄 漏点附近的高后果区域，随时间变化泄漏区域所影响的范围变化等，为管理 人员制定应急救援预案提供参考，根据一定时间后的泄漏区域变化，管理人 员可及时修改救援方案。
具体的，位置坐标是指管道泄漏点的经纬度和高程。由此，控制系统根 据该位置坐标从气象数据共享服务平台上公布的天气风速，风向值数据库中 获取泄漏点的天气状况数据,具体的获取过程包括:根据从地理信息系统里 获取的泄漏位置的位置坐标，选择临近位置坐标的站点的风速，风向值，进 行插值拟合后得到泄漏点的风速和风向数据，然再将泄漏点的风速和风向数 据输入到数据处理模块进行计算得到泄漏气体扩散范围和浓度，根据泄漏点 的泄漏气体的扩散范围和浓度以及各敏感目标区域的位置，对泄漏气体浓度 超过阈值的各敏感目标区域采取救援手段。
尽管上面已经详细描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以 理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变 化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种长输天然气管道泄漏监测决策方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取天然气管道的测绘数据以及天然气管道周围的地理信息，绘制管道线路地图，并对管道周围的各敏感目标区域进行属性分类并在地图上进行属性标注；
对长输天然气管道进行实时泄漏监测并在管道线路地图上对泄漏点进行定位；
根据实时泄漏监测的结果判断天然气的泄漏情况，当天然气发生泄漏时，获取管道泄漏点实时天气状况数据，根据天气状况数据计算泄漏气体的扩散范围和浓度；
根据计算得到的泄漏点泄漏气体的扩散范围和浓度以及管道线路地图上泄漏点周围的各敏感目标区域的位置，对泄漏气体浓度超过阈值的各敏感目标区域采取救援手段。
2.根据权利要求1所述的长输天然气管道泄漏监测决策方法，其特征在于，根据各敏感目标区域内人口密集度的不同，对各敏感目标区域进行属性分类和属性标注，各敏感目标区域分为以下四类：居住类高密度场所Ⅰ、公众聚集类高密度场所Ⅱ、高敏感场所和重要目标Ⅲ、特殊高密度场所Ⅳ。
3.根据权利要求1所述的长输天然气管道泄漏监测决策方法，其特征在于，采用声波+流量平衡检测方法或实时瞬态模型法对长输天然气管道进行实时泄漏监测和定位。
4.根据权利要求1所述的长输天然气管道泄漏监测决策方法，其特征在于，管道泄漏点实时天气状况数据包括风速和风向。
5.根据权利要求1所述的长输天然气管道泄漏监测决策方法，其特征在于，确定天然气的泄漏情形，根据天然气的泄漏情形确定计算泄漏气体的扩散范围和浓度的模型。
6.根据权利要求5所述的长输天然气管道泄漏监测决策方法，其特征在于，采用漂浮羽状扩散模型来模拟天然气持续泄漏的情形，计算泄漏气体的扩散范围和浓度。
7.根据权利要求5所述的长输天然气管道泄漏监测决策方法，其特征在于，采用阵喷扩散模型来模拟天然气非持续泄漏的情形，计算泄漏气体的扩散范围和浓度。
8.一种长输天然气管道泄漏监测决策系统，其特征在于，包括：
地理信息系统，用于对天然气管道的测绘数据以及天然气周围的地理信息进行存储和显示；
实时泄漏监测系统，用于对天然气管道进行实时泄漏监测和泄漏点定位；
气体扩散处理模块，用于根据实时天气状况数据计算泄漏气体扩散范围和浓度；
控制系统，用于接收实时监测系统得到的天然气管线泄漏情况和泄漏点位置，根据泄漏点位置获取泄漏点的实时天气状况数据，控制气体扩散处理模块根据实时天气状况数据计算泄漏气体扩散范围和浓度，并将扩散范围和浓度显示在地理信息系统。
9.根据权利要求8所述的长输天然气管道泄漏监测决策系统，其特征在于，所述气体扩散处理模块包括用于气体持续泄漏情形计算的第一处理模块以及用于气体非持续泄漏情形计算的第二处理模块，根据天然气泄漏情况判断天然气的泄漏情形，根据天然气的泄露情形，选择所述第一处理模块或第二处理模块计算泄漏气体的扩散范围和浓度。
10.根据权利要求8或9任一所述的长输天然气管道泄漏监测决策系统，其特征在于，控制系统连接有气象数据共享服务平台，控制系统接收实时监测系统的天然气管线的泄漏情况和泄漏点位置，根据天然气管线的泄漏点位置从天然气管道地理环境信息获取泄漏点的位置坐标，根据位置坐标从气象数据共享服务平台上获取泄漏点的实时天气状况数据，控制扩散处理模块根据实时天气状况数据计算泄漏气体扩散范围和浓度，并将扩散范围和浓度显示在地理信息系统。
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