燃气泄露报警安全分析方法与流程

1.本发明涉及燃气泄露安全分析技术领域，具体涉及燃气泄露报警安全分析方法。


背景技术：

2.在使用燃气时，有时候会闻到燃气的味道，这种情况一般为由两种原因产生，第一种为在开关过程中或者空气流动的情况下发生一些轻微的燃气泄露或者不充分燃烧，这种情况时常发生，不易避免，但是这种情况对人体的危害微乎其微。第二种则是管道发生泄露问题或者燃气不充分燃烧导致的，大量的燃气泄露会导致空气中增加多种有害气体，对人体的危害较大，故对燃气泄露进行报警及安全分析是十分有必要的。
3.目前，常见的对燃气泄露等安全隐患报警方法，往往只搜集煤气浓度或者温度，其判断危险事故是否发生的准确性低，且无法在燃气泄露的初期就对燃气泄露进行预警。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供燃气泄露报警安全分析方法，所采用的技术方案具体如下：采集燃气的实时输入流量、实时输出流量和火焰热度，并构建火焰热度序列；同一燃气压力下，根据所述实时输入流量和所述实时输出流量的差异得到燃气的第一泄露程度；根据所述火焰热度序列中火焰热度之间的差异得到第二泄露程度；所述第一泄露程度和所述第二泄露程度的乘积为危害指标，每个燃气压力对应一个危害指标序列；获取不同燃气压力对应的所述危害指标序列之间的近似程度，根据所述近似程度对不同的燃气压力进行分组得到多个簇群；获取每个簇群对应的各火焰热度序列的波动值，计算簇群对应的多个波动值的波动均值；获取每个簇群对应的多个火焰热度序列中的总最大热度和多个危害指标序列的危害均值；所述总最大热度、所述波动均值和所述危害均值的乘积为燃气泄露的报警指标；根据所述报警指标进行预警。
5.优选的，所述根据所述实时输入流量和所述实时输出流量的差异得到燃气的第一泄露程度，包括：所述实时输入流量和所述实时输出流量的比值为所述燃气的第一泄露程度。
6.优选的，所述根据所述火焰热度序列中火焰热度之间的差异得到第二泄露程度，包括：根据所述火焰热度序列中的实时火焰热度和标准火焰热度的比值得到第二泄露程度。
7.优选的，所述获取不同燃气压力对应的所述危害指标序列之间的近似程度，包括：对于任意两个不同的燃气压力，获取所述任意两个不同的燃气压力对应的所述危害指标序列的余弦相似度；计算所述任意两个不同的燃气压力对应的所述危害指标序列的
向量模的差值；所述余弦相似度和所述向量模的差值的比值为所述危害指标序列之间的近似程度。
8.优选的，所述根据所述近似程度对不同的燃气压力进行分组得到多个簇群，包括：任意两个燃气压力之间的所述近似程度的倒数为所述任意两个燃气压力之间的差异距离；基于所述差异距离，利用k-means聚类算法对不同的燃气压力进行分组。
9.优选的，所述各火焰热度序列的波动值为：所述火焰热度序列的方差为所述波动值。
10.优选的，所述实时输出流量的获取方法为：利用燃气流量计采集燃气的实时输入流量和实时输出流量。
11.优选的，所述火焰热度的获取方法为：利用热成像仪采集燃气的火焰热度。
12.优选的，所述根据所述报警指标进行预警，包括：根据所述报警指标的大小将对应的簇群分为重度危害簇群、轻微危害簇群和无危害簇群；所述重度危害簇群中各燃气压力对应的警示灯为红色；所述轻微危害簇群中各燃气压力对应的警示灯为黄色；所述无危害簇群中各燃气压力对应的警示灯为绿色。
13.本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明实施例涉及燃气泄露安全分析技术，采集燃气的实时输入流量、实时输出流量和火焰热度，并构建火焰热度序列；同一燃气压力下，根据实时输入流量和实时输出流量的差异得到燃气的第一泄露程度；根据火焰热度序列中火焰热度之间的差异得到第二泄露程度；第一泄露程度和第二泄露程度的乘积为危害指标，由燃气的实时流量和火焰情况同时决定燃气的危害指标，比仅用其中一个影响因素得到燃气的危害指标的准确率高；获取不同燃气压力对应的危害指标序列之间的近似程度，根据近似程度对不同的燃气压力进行分组得到多个簇群，对各个簇群进行后续的分析，简化后续的计算；获取每个簇群对应的各火焰热度序列的波动值，计算簇群对应的多个波动值的波动均值；获取每个簇群对应的多个火焰热度序列中的总最大热度和多个危害指标序列的危害均值；总最大热度、波动均值和危害均值的乘积为燃气泄露的报警指标；根据报警指标进行不同程度的预警。本发明通过对燃气的实时输入流量、实时输出流量、火焰热度及其火焰热度的波动值对燃气的危险程度进行评估，得到报警指标，根据报警指标进行不同程度的预警，达到了通过燃气流量和火焰情况，在燃气没有大程度的泄露扩散之前发出预警，避免危险事故的发生。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
15.图1为本发明一个实施例所提供的燃气泄露报警安全分析方法的方法流程图。
16.图2为本发明一个实施例所提供的获取每个簇群的报警指标的步骤流程图。
具体实施方式
17.为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的燃气泄露报警安全分析方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
18.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
19.本发明实施例提供了燃气泄露报警安全分析方法的具体实施方法，该方法适用于燃气泄露报警安全分析场景。在燃气阀门处安装有燃气气压压力表，用于查看燃气气压压力信息；同时在可以采集到燃气火焰的位置处安装有热成像仪；在燃气控制开关的侧面有指示灯，用于安全预警。为了解决无法实时检测燃气泄露的状况，且在燃气泄露的初期就对燃气泄露进行预警的问题，本发明实施例通过对燃气的实时输入流量、实时输出流量、火焰热度及其火焰热度的波动值对燃气的危险程度进行评估，得到报警指标，根据报警指标进行不同程度的预警，达到了通过燃气流量和火焰情况，在燃气没有大程度的泄露扩散之前发出预警，避免危险事故的发生。
20.下面结合附图具体的说明本发明所提供的燃气泄露报警安全分析方法的具体方案。
21.请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的燃气泄露报警安全分析方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：步骤s100，采集燃气的实时输入流量、实时输出流量和火焰热度，并构建火焰热度序列。
22.基于实际燃气使用情况，可以根据不同的使用情况对火焰的大小进行调整，火焰的大小和燃气阀门的紧闭程度相关，燃气阀门开的越大，燃气气压越大，火焰就越大；反之，燃气阀门则越小，对应的燃气气压越小，火焰也就越小。
23.燃气阀门处安装有燃气气压压力表，可以查看燃气气压压力信息，得到不同时刻的燃气压力。
24.当燃气管道在没有发生泄露的情况下，燃气管道的实时输入流量和实时输出流量应呈相等的关系，若燃气发生了泄露，输入流量和输出流量则会发生差异。
25.在使用燃气时，即火焰进行燃烧时，火焰的火焰热度变化同样能够反映出燃气泄露的程度，当燃气压力稳定，但是火焰热度发生了波动时，则燃气可能发生了泄露。
26.利用燃气流量计采集燃气管道的实时输入流量和实时输出流量。利用热成像检测仪采集火焰热度。具体的：使用热成像检测仪采集含有火焰区域的热力图，进一步的利用阈值分割获取热力图中红色区域的面积，将该面积作为火焰热度。
27.步骤s200，同一燃气压力下，根据实时输入流量和实时输出流量的差异得到燃气的第一泄露程度；根据火焰热度序列中火焰热度之间的差异得到第二泄露程度；第一泄露程度和第二泄露程度的乘积为危害指标，每个燃气压力对应一个危害指标序列。
28.在同一燃气压力下，对利用燃气流量计采集到的燃气管道的实时输入流量和实时输出流量进行分析，得到燃气的第一泄露程度。具体的：实时输入流量和实时输出流量的比
值为燃气的第一泄露程度。
29.该第一泄露程度的取值范围为[0,1]，当第一泄露程度越趋向于1，燃气的实时输入流量和实时输出流量之间的差异越小；反之，第一泄露程度越低，越趋向于0时，燃气的实时输入流量和实时输出流量之间的差异越大，燃气管道发生泄露的概率越高。其中，每对实时输入流量和实时输出流量对应一个第一泄露程度。
[0030]
进一步的，对利用热成像检测仪采集到的火焰热度及其对应的火焰热度序列进行分析，根据火焰热度序列中火焰热度之间的差异得到第二泄露程度。具体的：采集当前燃气压力下燃气未发生泄露时的标准火焰热度。根据火焰热度序列中实时火焰热度和标准火焰热度的比值得到第二泄露程度。该第二泄露程度为以自然常数为底，以实时火焰热度和标准火焰热度的比值的负值为指数的幂函数。其中，每个实时火焰热度对应一个第二泄露程度。
[0031]
火焰热度和第二泄露程度呈负相关关系。火焰热度越大，泄露程度越低；反之，火焰热度越小，泄露程度越高，因为当燃气管道发生泄露时，由于部分燃气被泄露，会导致在同一燃气压力下发生泄露时的火焰热度没有未发生泄露时的火焰热度大。
[0032]
根据实时输入流量和实时输出流量得到的第一泄露程度和火焰热度得到的第二泄露程度计算燃气的危害指标。具体的：第一泄露程度和第二泄露程度的乘积即为燃气的危害指标。当实时输入、输出流量和火焰热度发生变化时，危害指标也会对应的随之发生变化。
[0033]
同一燃气压力下的多个危害指标构成危害指标序列，即每个燃气压力对应一个危害指标序列。
[0034]
步骤s300，获取不同燃气压力对应的危害指标序列之间的近似程度，根据近似程度对不同的燃气压力进行分组得到多个簇群；获取每个簇群对应的各火焰热度序列的波动值，计算簇群对应的多个波动值的波动均值；获取每个簇群对应的多个火焰热度序列中的总最大热度和多个危害指标序列的危害均值；总最大热度、波动均值和危害均值的乘积为燃气泄露的报警指标。
[0035]
请参阅图2，对不同燃气压力进行分组得到多个簇群，并获取每个簇群的报警指标的步骤，具体的：步骤s310，获取不同燃气压力对应的危害指标序列之间的近似程度，根据近似程度对不同的燃气压力进行分组得到多个簇群。
[0036]
比较不同燃气压力下得到的危害指标序列，得到不同燃气压力之间的近似程度。获取不同燃气压力对应的危害指标序列之间的近似程度，具体的：对于任意两个不同的燃气压力，获取任意两个不同的燃气压力对应的危害指标序列的余弦相似度。
[0037]
计算任意两个不同的燃气压力对应的危害指标序列的向量模的差值。
[0038]
余弦相似度和该向量模的差值的比值为危害指标序列之间的近似程度。
[0039]
燃气压力和燃气压力对应的危害指标序列的近似程度的计算公式为：其中，为危害指标序列和危害指标序列的余弦相似度；为危
害指标序列的向量模；为危害指标序列的向量模；为向量模和向量模的差值的绝对值。
[0040]
该近似程度的取值范围为[0,1]，当两个不同的燃气压力对应的危害指标序列相差越大，则对应的近似程度越低，近似程度越趋向于0；反之，两个不同的燃气压力对应的危害指标序列相差越小，则对应的近似程度越高，近似程度越趋向于1。
[0041]
根据得到的任意两个不同的燃气压力对应的危害指标序列之间的近似程度，对多个不同的燃气压力进行分组得到多个簇群。具体的：任意两个燃气压力之间的近似程度的倒数为该任意两个燃气压力之间的差异距离。燃气压力和燃气压力的差异距离的公式为：；其中，为燃气压力和燃气压力对应的危害指标序列的近似程度。需要说明的是，在近似程度的倒数的基础上再加上数值1是为了避免得到的差异距离过小的情况。
[0042]
两个燃气压力之间的差异距离越大，则两个燃气压力的相似度越小；两个燃气压力之间的差异距离越小，则对应的两个燃气压力的相似度越大。
[0043]
基于差异距离，利用k-means聚类算法对不同的燃气压力进行分组。在本发明实施例中将k值设为3，也即利用k-means聚类算法将不同的燃气压力分成了3组，得到三个簇群。
[0044]
计算每个簇群中燃气压力对应的危害指标序列中危害指标的危害均值。
[0045]
根据三个簇群对应的三个危害均值的大小，对三个簇群进行定义。具体的：最小的危害均值对应的簇群作为没有异常情况的第三簇群，该最小的危害均值趋近于0；最大的危害均值对应的簇群作为有异常情况的第一簇群，且该第一簇群的异常情况会影响燃气的正常使用或者对人体的危害极大；除了最小和最大的危害均值对应的簇群之外，剩余的一个簇群则为有异常情况的第二簇群，但是该第二簇群的异常情况的危害均值较低，反映当前燃气存在一些正常因素导致的异常，不妨碍燃气的正常使用且对人体的危害较小。
[0046]
步骤s320，获取每个簇群对应的各火焰热度序列的波动值，计算簇群对应的多个波动值的波动均值。
[0047]
对步骤s310得到的第一簇群和第二簇群进行分析，获取这两个簇群内多个火焰热度序列的波动值和其每个簇群对应的多个波动值的波动均值。需要说明的是，因为最小的危害均值对应的第三簇群的危害程度较低，属于没有异常情况发生的簇群，故不再对第三簇群进行后续波动均值的计算。
[0048]
获取第一簇群和第二簇群的波动均值。具体的：获取每个簇群内的每个火焰热度序列的方差，该方差即为火焰热度序列的波动值。波动值越小，反映对应的火焰热度序列较为稳定，火焰热度序列所对应的燃气压力下的泄露程度没有增加或者减少；波动值越大，则反映了对应的火焰热度序列不稳定，火焰热度序列所对应的燃气压力下的泄露程度有所增加。
[0049]
获取每个簇群对应的多个波动值，计算其多个波动值的均值得到波动均值，即每个簇群对应一个波动均值。
[0050]
步骤s330，获取每个簇群对应的多个火焰热度序列中的总最大热度和多个危害指标序列的危害均值；总最大热度、波动均值和危害均值的乘积为燃气泄露的报警指标。
[0051]
对有异常情况存在的第一簇群和第二簇群进行后续分析。
[0052]
由于第一簇群的异常情况严重，泄露程度较高，所以该簇群内各个燃气压力下的热度较低。为了防止更大程度的危害，获取该第一簇群内所有火焰热度序列中的最大火焰热度记为总最大热度，将总最大热度作为权重；并获取第一簇群内多个危害指标序列对应的危害均值，即计算每个危害指标序列中各危害指标的第一均值，再计算多个第一均值的均值，作为第二均值，该第二均值即为危害均值。
[0053]
第一簇群对应的总最大热度、危害均值和波动均值的乘积为第一簇群的报警指标。
[0054]
第二簇群的异常情况较轻，其对应的泄露程度较低，所以该簇群内各个燃气压力下的热度差异接近，其热度波动序列也较为相似。获取该第二簇群内所有火焰热度序列中的最大火焰热度记为总最大热度，将总最大热度作为权重；并获取第二簇群内多个危害指标序列对应的危害均值，即计算每个危害指标序列中各危害指标的第一均值，再计算多个第一均值的均值，作为第二均值，该第二均值即为危害均值。
[0055]
第二簇群对应的总最大热度、危害均值和波动均值的乘积为第二簇群的报警指标。
[0056]
即得到了第一簇群对应的报警指标和第二簇群对应的报警指标。
[0057]
步骤s400，根据报警指标进行预警。
[0058]
对不同燃气压力的火焰状态进行检测分析，通过对比每个的报警指标和危害均值进行不同程度的预警。
[0059]
根据报警指标的大小将对应的簇群分为重度危害簇群、轻微危害簇群和无危害簇群。
[0060]
将不同程度的预警用三种颜色来表示，重度危害簇群中各燃气压力对应的警示灯为红色；轻微危害簇群中各燃气压力对应的警示灯为黄色；无危害簇群中各燃气压力对应的警示灯为绿色。
[0061]
将第一簇群的报警指标、第二簇群的报警指标和第三簇群对应的危害均值中最大的值对应的簇群作为重度危害簇群，重度危害簇群对应的燃气压力下发生的异常会对人体产生危害，警示灯变为红色，此时应对燃气进行关闭，及时开窗通风，在保证人员安全的前提下通知专业检修人员对燃气灶以及燃气管道进行检查。
[0062]
将第一簇群的报警指标、第二簇群的报警指标和第三簇群对应的危害均值中最小的值对应的簇群作为无危害簇群，没有危害簇群对应的燃气压力下没有异常情况，不会产生危害，故不进行预警，警示灯保持为绿色。
[0063]
将第一簇群的报警指标、第二簇群的报警指标和第三簇群对应的危害均值中的中间值对应的簇群作为轻微危害簇群，轻微危害簇群有异常情况，但是该异常情况通常由一些正常因素导致的，不妨碍燃气的正常使用，此时警示灯变为黄色。
[0064]
综上所述，本发明实施例涉及燃气泄露安全分析技术，采集燃气的实时输入流量、实时输出流量和火焰热度，并构建火焰热度序列；同一燃气压力下，根据实时输入流量和实时输出流量的差异得到燃气的第一泄露程度；根据火焰热度序列中火焰热度之间的差异得到第二泄露程度；第一泄露程度和第二泄露程度的乘积为危害指标，每个燃气压力对应一个危害指标序列；获取不同燃气压力对应的危害指标序列之间的近似程度，根据近似程度对不同的燃气压力进行分组得到多个簇群；获取每个簇群对应的各火焰热度序列的波动
值，计算簇群对应的多个波动值的波动均值；获取每个簇群对应的多个火焰热度序列中的总最大热度和多个危害指标序列的危害均值；总最大热度、波动均值和危害均值的乘积为燃气泄露的报警指标；根据报警指标进行不同程度的预警。本发明通过对燃气的实时输入流量、实时输出流量、火焰热度及其火焰热度的波动值对燃气的危险程度进行评估，得到报警指标，根据报警指标进行不同程度的预警，达到了通过燃气流量和火焰情况，在燃气没有大程度的泄露扩散之前发出预警，避免危险事故的发生。
[0065]
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0066]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。