危險化學品泄漏源的定位研究.pdf

1、泄漏源的定位是危險化學品事故應急救援的基礎與關鍵。論文基于監(jiān)測模式、擴散模式以及源強反算算法研究進行設計，以“定位模型建立——模型優(yōu)化——定位模型驗證”為研究主線，開展危險化學品泄漏源定位的相關科學研究。主要完成了以下工作:
　　 (1)以優(yōu)化方法為模型框架建立泄漏源定位的優(yōu)化反算模型，率先提出利用模式搜索法進行毒氣泄漏源的定位。利用事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)和擴散模式將泄漏源定位轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題求解，利用模式搜索法逐步更新尋找計算濃度與監(jiān)測濃

2、度的最優(yōu)匹配。另一方面，模式搜索法提供了領域空間的搜索思想，為嵌入其他全局搜索法提供理論基礎，提高定位準確性和有效性。進而，通過設計混合算法結構以及混合時機的選取等角度分析，利用基于鑲嵌型的混合優(yōu)化算法進行源強反算試算，結果表明混合算法顯著提高了反算精度。
　　 (2)建立基于貝葉斯推理和優(yōu)化算法相結合的泄漏源參數(shù)識別方法，將模型參數(shù)的先驗信息、最終反算結果都通過概率分布來描述。在貝葉斯推理的基礎上，利用MCMC抽樣方法對后驗概

3、率分布進行抽樣，得到參數(shù)的估計值。為了改善MCMC抽樣過程的計算效率，提出基于優(yōu)化算法的初始化過程，在抽樣之前利用優(yōu)化算法進行全局最佳化采樣，使得混合的算法既能保持貝葉斯方法對不確定性問題的求解性能，又提高計算效率。
　　 (3)建立基于元胞自動機方法的氣體擴散模式，實現(xiàn)事故物質(zhì)濃度在空間中的實時動態(tài)分布預測。通過優(yōu)化模型方法或貝葉斯推理方法，將元胞自動機模型與實際觀測數(shù)據(jù)相結合進行泄漏源的反演。仿真結果表明該模型方法能夠提高反

4、演結果精度，降低錯誤識別的概率。
　　 (4)通過仿真模擬與外場試驗驗證相結合，驗證泄漏源定位方法的有效性。在理論模型研究的基礎上，通過仿真數(shù)據(jù)在簡單環(huán)境中進行驗證;再利用外場試驗進行實證檢驗。建立外場試驗平臺，通過固定監(jiān)測網(wǎng)絡與移動監(jiān)測的結合，有效獲取事故物質(zhì)的濃度信息。結果表明優(yōu)化方法在復雜環(huán)境中若擴散模型選取不當將造成較大誤差，而貝葉斯推理由于考慮到觀測誤差以及模型誤差，不論是仿真驗證還是實證檢驗都能夠獲取相對較好的結果。