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基于改进型遗传算法的危险气体多泄漏源定位研究

2021-01-22李俊明

王 吉,张 儒,李俊明

(1.中国石油大学(北京) 机械与储运工程学院,北京 102249;2.清华大学 能源与动力工程系,北京 100084)

近年来,关于危险气体泄漏事故的报道屡见不鲜,泄漏所引发的火灾、爆炸、中毒事件对人们的生命财产安全构成了极大的威胁。在泄漏事故发生后,需要利用有限的信息、采用科学的方法快速定位泄漏源并给出泄漏强度等信息,为应急响应决策提供技术支持。利用泄漏扩散场中的危险气体浓度传感器信息,采用计算机搜索定位泄漏源,称这一过程为“源强反算”,是危险气体泄漏事故应急响应任务的技术基础。某一区域发生的泄漏事故可能只有一个泄漏源,也可能有多个泄漏源。多源泄漏会明显增加源强反算的难度,尤其是当多个泄漏源产生的浓度场高度重叠时,有效区分并定位这些泄漏源就十分考验算法的能力。

在早期,学者们针对单源泄漏场景开展了一系列源强反算的算法探讨,包括模式搜索[1]、模拟退火[2]、遗传算法[3-4]等。其中,遗传算法因其并行运算能力、良好的鲁棒性和较高的运算效率获得了较多关注,针对源强反算问题也有学者提出了许多改进策略。针对多源泄漏的源强反算问题,由于多源定位势必引起优化求解问题的维度增加,故学者们考虑先找到方法进行降维,降维后再采用尽量简单快速的算法进行搜索,如最小二乘法等。HAUPT[5]采用最小二乘法结合伴随方程搜索多个泄漏源,但该方法需要对每个传感器进行伴随扩散方程的求解。……

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