本發(fā)明涉及氣體檢測(cè)，具體涉及一種危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)所的氣體檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)以及化工行業(yè)加工規(guī)模的逐年增長，許多工業(yè)活動(dòng)涉及有毒有害化學(xué)品的生產(chǎn)、使用、存儲(chǔ)以及運(yùn)輸，且這些工業(yè)活動(dòng)逐漸向規(guī)模化、大型化的趨勢(shì)發(fā)展，從而增加了有毒有害氣體泄漏和排放的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)環(huán)境和人類健康造成不可忽視的危害。因此，如何能夠?qū)τ卸居泻怏w進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)并在危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境下保證檢測(cè)人員的作業(yè)安全性成為目前的研究熱點(diǎn)。

2、為此，中國專利202211486924.8，一種有毒氣體智能監(jiān)測(cè)方法，根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域各個(gè)點(diǎn)位布置的氣體檢測(cè)傳感器，檢測(cè)區(qū)域各個(gè)點(diǎn)位的有毒氣體濃度并進(jìn)行反距離加權(quán)數(shù)據(jù)擬合，得到監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)任意位置的有毒氣體濃度分布圖，彌補(bǔ)了氣體檢測(cè)傳感器的不足，能更加直觀獲取區(qū)域內(nèi)有害氣體濃度；隨后根據(jù)有害氣體分布圖進(jìn)行無人機(jī)巡檢，能夠快速定位異常點(diǎn)位，相比與人工巡檢更加安全、快速。其中，該現(xiàn)有專利中采用的反距離加權(quán)數(shù)據(jù)擬合方法是一種插值技術(shù)，它通過計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)與擬合點(diǎn)之間的距離，并賦予這些距離不同的權(quán)重，來估算擬合點(diǎn)處的值，這種方法在處理連續(xù)數(shù)據(jù)時(shí)非常有效，但是，在實(shí)際的檢測(cè)作業(yè)環(huán)境中，有毒有害氣體擴(kuò)散受到多種因素的影響，包括溫度、濕度、風(fēng)速和氣體的物理化學(xué)特性，這些因素會(huì)導(dǎo)致氣體在空間中的分布非常復(fù)雜且不均勻，從而導(dǎo)致距離較遠(yuǎn)的點(diǎn)對(duì)擬合點(diǎn)產(chǎn)生較大的不利影響，而反距離加權(quán)數(shù)據(jù)擬合方法假設(shè)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間存在簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系，無法準(zhǔn)確捕捉氣體擴(kuò)散復(fù)雜或不均勻的情況下的不利影響，進(jìn)而導(dǎo)致擬合結(jié)果與實(shí)際氣體分布存在較大差異，難以保證氣體檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，盡管無人機(jī)巡檢在某些情況下可以提供高效、低成本的解決方案，但在危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境下，如在狹小空間或復(fù)雜地形結(jié)構(gòu)中，無人機(jī)可能難以操作，且在發(fā)生緊急情況時(shí)，無人機(jī)依賴預(yù)設(shè)程序和傳感器數(shù)據(jù)，無法及時(shí)針對(duì)環(huán)境變化做出最佳決策，難以保證對(duì)緊急情況的及時(shí)響應(yīng)，所以人工巡檢仍不可或缺，因此對(duì)于巡檢人員的安全保障格外重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)所的氣體檢測(cè)方法及系統(tǒng)，旨在保證氣體擴(kuò)散復(fù)雜或不均勻的作業(yè)環(huán)境中氣體檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性，并對(duì)巡檢員的安全進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)所的氣體檢測(cè)方法，包括以下步驟：

3、步驟102，實(shí)時(shí)獲取各檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度以及位置信息；

4、步驟104，將檢測(cè)區(qū)域整體劃分為若干個(gè)網(wǎng)格，基于各檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度以及位置信息，采用核密度分析法計(jì)算各網(wǎng)格的濃度密度；

5、步驟106，基于全部網(wǎng)格的濃度密度，構(gòu)建檢測(cè)區(qū)域整體的氣體濃度平面分布圖；

6、步驟108，基于氣體濃度平面分布圖，對(duì)氣體濃度超限的位置進(jìn)行人工巡檢。

7、在一些實(shí)施例中，步驟104中，基于各檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度以及位置信息，采用核密度分析法計(jì)算各網(wǎng)格的濃度密度，包括：

8、獲取每個(gè)網(wǎng)格的中心點(diǎn)位置；

9、基于網(wǎng)格的中心點(diǎn)位置以及各檢測(cè)點(diǎn)的位置信息，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格的中心點(diǎn)與各檢測(cè)點(diǎn)之間的x軸距離和y軸距離，記為網(wǎng)格的距離數(shù)據(jù)；

10、基于每個(gè)網(wǎng)格的距離數(shù)據(jù)以及各檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度，采用預(yù)設(shè)的核函數(shù)計(jì)算各網(wǎng)格的濃度密度。

11、在一些實(shí)施例中，基于每個(gè)網(wǎng)格的距離數(shù)據(jù)以及各檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度，采用預(yù)設(shè)的核函數(shù)計(jì)算各網(wǎng)格的濃度密度，包括：

12、采用silverman的經(jīng)驗(yàn)法則確定帶寬；

13、基于確定的帶寬、每個(gè)網(wǎng)格的距離數(shù)據(jù)以及各檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度，采用高斯核函數(shù)計(jì)算各網(wǎng)格的濃度密度。

14、在一些實(shí)施例中，基于確定的帶寬、每個(gè)網(wǎng)格的距離數(shù)據(jù)以及各檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度，采用高斯核函數(shù)計(jì)算各網(wǎng)格的濃度密度，包括：

15、基于確定的帶寬以及每個(gè)網(wǎng)格的距離數(shù)據(jù)，采用高斯核函數(shù)計(jì)算網(wǎng)格中心點(diǎn)與每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)之間的權(quán)重；

16、將網(wǎng)格中心點(diǎn)與每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)之間的權(quán)重和每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度相乘，得到網(wǎng)格中心點(diǎn)與各檢測(cè)點(diǎn)之間的加權(quán)濃度；

17、對(duì)所有加權(quán)濃度求均值，得到網(wǎng)格的濃度密度。

18、在一些實(shí)施例中，在步驟106之后，步驟108之前，還包括：

19、基于預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)各網(wǎng)格的濃度密度，生成各網(wǎng)格的氣體濃度時(shí)間變化曲線；

20、周期性對(duì)所述氣體濃度時(shí)間變化曲線進(jìn)行修正；

21、基于修正后的氣體濃度時(shí)間變化曲線，識(shí)別各網(wǎng)格的氣體濃度升高趨勢(shì)；

22、基于各網(wǎng)格的氣體濃度升高趨勢(shì)，對(duì)檢測(cè)區(qū)域的氣體濃度進(jìn)行預(yù)警。

23、在一些實(shí)施例中，在步驟108之后，還包括以下步驟：

24、步驟110，采用手持巡檢器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巡檢過程中的加速度以及角速度；

25、步驟112，基于巡檢過程中的加速度以及角速度，對(duì)巡檢員進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)報(bào)警。

26、在一些實(shí)施例中，步驟112中，基于巡檢過程中的加速度以及角速度，對(duì)巡檢員進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)報(bào)警，包括：

27、基于巡檢過程中的角速度，確定角速度的變化幅度；

28、將角速度的變化幅度與第一預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，若角速度的變化幅度小于第一預(yù)設(shè)閾值，則判斷巡檢員目前安全，若角速度的變化幅度大于等于第一預(yù)設(shè)閾值，則執(zhí)行以下步驟：

29、預(yù)設(shè)窗口期，并確定窗口期內(nèi)加速度的變化幅度；

30、將加速度的變化幅度與第二預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，若加速度的變化幅度小于第二預(yù)設(shè)閾值，則判斷巡檢員目前安全，若加速度的變化幅度大于等于第二預(yù)設(shè)閾值，則判斷巡檢員發(fā)生跌落，并發(fā)出巡檢員的安全警報(bào)。

31、第二方面，本技術(shù)提供了一種危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)所的氣體檢測(cè)系統(tǒng)，包括氣體檢測(cè)儀主機(jī)、若干臺(tái)氣體檢測(cè)儀從機(jī)以及手持巡檢器，氣體檢測(cè)儀主機(jī)位于檢測(cè)區(qū)域外，各氣體檢測(cè)儀從機(jī)位于檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的檢測(cè)點(diǎn)，所述氣體檢測(cè)儀主機(jī)、各氣體檢測(cè)儀從機(jī)以及手持巡檢器之間形成通信組網(wǎng)鏈路，

32、氣體檢測(cè)儀從機(jī)，用于實(shí)時(shí)獲取對(duì)應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度以及位置信息；

33、氣體檢測(cè)儀主機(jī)，用于將檢測(cè)區(qū)域整體劃分為若干個(gè)網(wǎng)格，基于各檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度以及位置信息，采用核密度分析法計(jì)算各網(wǎng)格的濃度密度，并基于全部網(wǎng)格的濃度密度，構(gòu)建檢測(cè)區(qū)域整體的氣體濃度平面分布圖；

34、手持巡檢器，用于被巡檢員攜帶進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域，基于氣體濃度平面分布圖，對(duì)氣體濃度超限的位置進(jìn)行人工巡檢。

35、在一些實(shí)施例中，所述手持巡檢器包括通信單元以及姿態(tài)傳感單元，若干臺(tái)氣體檢測(cè)儀從機(jī)以及氣體檢測(cè)儀主機(jī)均與手持巡檢器的通信單元通信連接，姿態(tài)傳感單元與通信單元連接，其中，姿態(tài)傳感單元用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巡檢過程中的加速度以及角速度，基于巡檢過程中的加速度以及角速度，對(duì)巡檢員進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)報(bào)警，并將報(bào)警信息通過通信單元發(fā)送至氣體檢測(cè)儀主機(jī)。

36、在一些實(shí)施例中，所述氣體檢測(cè)儀從機(jī)包括紅外檢測(cè)單元以及傳感器檢測(cè)單元，所述紅外檢測(cè)單元用于實(shí)時(shí)獲取對(duì)應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)的氣體成像信息以對(duì)氣體濃度進(jìn)行提前預(yù)警，所述傳感器檢測(cè)單元用于實(shí)時(shí)獲取對(duì)應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度以及位置信息。

37、本發(fā)明的有益技術(shù)效果至少包括：

38、1、采用一種危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)所的氣體檢測(cè)方法及系統(tǒng)，通過將檢測(cè)區(qū)域整體劃分為若干個(gè)網(wǎng)格，基于每個(gè)網(wǎng)格的中心點(diǎn)與各檢測(cè)點(diǎn)之間的距離以及各檢測(cè)點(diǎn)的氣體濃度，采用核密度分析法計(jì)算各網(wǎng)格的濃度密度，即通過核函數(shù)計(jì)算各網(wǎng)格的權(quán)重，再對(duì)氣體濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值，能夠提供良好的平滑性，減少噪聲和異常值的影響，從而更準(zhǔn)確地模擬氣體在空間中的分布，最大程度地克服因氣體分布復(fù)雜或不均勻?qū)е碌臍怏w濃度密度估計(jì)誤差，提高氣體濃度密度估計(jì)的精度，結(jié)合后續(xù)構(gòu)建檢測(cè)區(qū)域整體的氣體濃度平面分布圖，對(duì)危險(xiǎn)作業(yè)范圍內(nèi)的氣體濃度進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)控，讓救援工作有據(jù)可依；

39、2、通過silverman的經(jīng)驗(yàn)法則確定帶寬，在平衡估計(jì)的平滑性和偏差的同時(shí)，基于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性計(jì)算出最佳的帶寬，實(shí)現(xiàn)高斯核函數(shù)帶寬更加客觀、準(zhǔn)確的選擇；接著，采用高斯核函數(shù)計(jì)算網(wǎng)格的權(quán)重，能夠使得網(wǎng)格權(quán)重在整個(gè)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)分布得更為均勻，從而在后續(xù)構(gòu)建的檢測(cè)區(qū)域整體的氣體濃度平面分布圖中形成更為平滑的曲線，使得氣體濃度平面分布圖更接近真實(shí)作業(yè)環(huán)境，同時(shí)這種特性更好地捕捉數(shù)據(jù)點(diǎn)的局部信息，特別是捕捉檢測(cè)點(diǎn)附近的濃度變化，提高后續(xù)構(gòu)建的檢測(cè)區(qū)域整體的氣體濃度平面分布在局部區(qū)域的準(zhǔn)確性；

40、3、通過結(jié)合加速度和角速度兩個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)作為對(duì)巡檢員進(jìn)行安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的依據(jù)，能夠更全面地評(píng)估巡檢員的安全狀態(tài)，具體而言，通過角速度的變化幅度反映巡檢員是否突然失去平衡，結(jié)合加速度的變化幅度進(jìn)一步確認(rèn)巡檢員是否遭遇了撞擊或發(fā)生跌落等安全風(fēng)險(xiǎn)事件，并通過分層的閾值判斷法減少誤判的概率，提高對(duì)巡檢員的安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)報(bào)警的準(zhǔn)確性和可靠性，在巡檢人員發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)做出及時(shí)預(yù)警，有助于救援人員及時(shí)制定救援計(jì)劃，提高巡檢員的安全系數(shù)；

41、4、通過將氣體檢測(cè)儀主機(jī)、各氣體檢測(cè)儀從機(jī)以及手持巡檢器形成通信組網(wǎng)鏈路，無視環(huán)境條件做到“一點(diǎn)多傳”，即每個(gè)傳感器模塊都可以作為其他模塊的備份，當(dāng)某個(gè)模塊出現(xiàn)故障或信號(hào)衰減時(shí)，其他模塊可以繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)冗余和可靠性，或者當(dāng)環(huán)境條件變化時(shí)，可以通過通信組網(wǎng)鏈路調(diào)整通信路徑，繞過障礙物或衰減嚴(yán)重的區(qū)域，保持?jǐn)?shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，增強(qiáng)系統(tǒng)的自適應(yīng)性，同時(shí)，每臺(tái)設(shè)備都可以互相查看檢測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警狀態(tài)，以此提高系統(tǒng)的應(yīng)急監(jiān)測(cè)協(xié)同性；

42、5、通過在氣體檢測(cè)儀從機(jī)中同時(shí)設(shè)置紅外檢測(cè)單元以及傳感器檢測(cè)單元，能夠?qū)τ谝恍┪⒘康臍怏w泄漏及早發(fā)現(xiàn)，即使氣體濃度較低，也能迅速發(fā)出預(yù)警，在傳感器檢測(cè)單元偵測(cè)到氣體濃度之前增加一道保護(hù)，從而提供更為準(zhǔn)確的有毒有害氣體檢測(cè)結(jié)果，比傳統(tǒng)單一傳感器檢測(cè)的方法更加可靠及時(shí)，安全性更高，而且，加入紅外檢測(cè)單元配合傳感器檢測(cè)單元，在檢測(cè)氣體泄漏濃度的同時(shí)還能夠獲取具體的氣體泄漏點(diǎn)或者泄漏源的定位信息，有助于泄漏氣體的溯源。

43、本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在下面的具體實(shí)施方式、附圖中詳細(xì)的揭露。