危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏源的定位研究.pdf

1、泄漏源的定位是危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急救援的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。論文基于監(jiān)測(cè)模式、擴(kuò)散模式以及源強(qiáng)反算算法研究進(jìn)行設(shè)計(jì)，以“定位模型建立——模型優(yōu)化——定位模型驗(yàn)證”為研究主線，開(kāi)展危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏源定位的相關(guān)科學(xué)研究。主要完成了以下工作:
　　 (1)以?xún)?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(jìn)行毒氣泄漏源的定位。利用事故現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和擴(kuò)散模式將泄漏源定位轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問(wèn)題求解，利用模式搜索法逐步更新尋找計(jì)算濃度與監(jiān)測(cè)濃

2、度的最優(yōu)匹配。另一方面，模式搜索法提供了領(lǐng)域空間的搜索思想，為嵌入其他全局搜索法提供理論基礎(chǔ)，提高定位準(zhǔn)確性和有效性。進(jìn)而，通過(guò)設(shè)計(jì)混合算法結(jié)構(gòu)以及混合時(shí)機(jī)的選取等角度分析，利用基于鑲嵌型的混合優(yōu)化算法進(jìn)行源強(qiáng)反算試算，結(jié)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(jié)合的泄漏源參數(shù)識(shí)別方法，將模型參數(shù)的先驗(yàn)信息、最終反算結(jié)果都通過(guò)概率分布來(lái)描述。在貝葉斯推理的基礎(chǔ)上，利用MCMC抽樣方法對(duì)后驗(yàn)概

3、率分布進(jìn)行抽樣，得到參數(shù)的估計(jì)值。為了改善MCMC抽樣過(guò)程的計(jì)算效率，提出基于優(yōu)化算法的初始化過(guò)程，在抽樣之前利用優(yōu)化算法進(jìn)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(duì)不確定性問(wèn)題的求解性能，又提高計(jì)算效率。
　　 (3)建立基于元胞自動(dòng)機(jī)方法的氣體擴(kuò)散模式，實(shí)現(xiàn)事故物質(zhì)濃度在空間中的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分布預(yù)測(cè)。通過(guò)優(yōu)化模型方法或貝葉斯推理方法，將元胞自動(dòng)機(jī)模型與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行泄漏源的反演。仿真結(jié)果表明該模型方法能夠提高反

4、演結(jié)果精度，降低錯(cuò)誤識(shí)別的概率。
　　 (4)通過(guò)仿真模擬與外場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，驗(yàn)證泄漏源定位方法的有效性。在理論模型研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)仿真數(shù)據(jù)在簡(jiǎn)單環(huán)境中進(jìn)行驗(yàn)證;再利用外場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)。建立外場(chǎng)試驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)固定監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)監(jiān)測(cè)的結(jié)合，有效獲取事故物質(zhì)的濃度信息。結(jié)果表明優(yōu)化方法在復(fù)雜環(huán)境中若擴(kuò)散模型選取不當(dāng)將造成較大誤差，而貝葉斯推理由于考慮到觀測(cè)誤差以及模型誤差，不論是仿真驗(yàn)證還是實(shí)證檢驗(yàn)都能夠獲取相對(duì)較好的結(jié)果。