GIS室SF6气体浓度可视化监测方法和系统

1.一种GIS室SF6气体浓度可视化监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过GIS室内预设的多个监测点采集SF6气体浓度，其中，所述监测点有多组，每组8个，每组的8个所述监测点构成一个立方体监测区域；
根据各个监测点的SF6气体浓度，计算各个所述立方体的SF6气体浓度分布场；
将各个所述立方体的SF6气体浓度分布场进行扩展填充到整个GIS室，得到GIS室的SF6气体浓度分布场；
根据所述GIS室的SF6气体浓度分布场，对GIS室的SF6气体浓度进行监测。
2.根据权利要求1所述的GIS室SF6气体浓度可视化监测方法，其特征在于，所述根据各个监测点的SF6气体浓度，计算各个所述立方体的SF6的浓度分布场的步骤为：
以构成所述立方体的8个监测点的SF6气体浓度值为边界条件，根据预设的基本守恒方程计算立方体的三维流体力学模型，得到所述立方体的浓度分布场。
3.根据权利要求2所述的GIS室SF6气体浓度可视化监测方法，其特征在于，还包括步骤：
将GIS室的浓度分布场按预设分层高度进行分层，生成GIS室SF6气体的分层浓度分布图。
4.根据权利要求1所述的GIS室SF6气体浓度可视化监测方法，其特征在于，还包括步骤：
根据预设的RGB色彩值与气体浓度值区间的对应关系，将GIS室的SF6气体浓度分布场进行颜色渲染。
5.一种GIS室SF6气体浓度可视化监测系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于通过GIS室内预设的多个监测点采集SF6气体浓度，其中，所述监测点有多组，每组8个，每组的8个所述监测点构成一个立方体监测区域；
计算模块，用于根据各个监测点的SF6气体浓度，计算各个所述立方体的SF6气体浓度分布场；
扩展模块，用于将各个所述立方体的SF6气体浓度分布场进行扩展填充到整个GIS室，得到GIS室的SF6气体浓度分布场；
监测模块，用于根据所述GIS室的SF6气体浓度分布场，对GIS室的SF6气体浓度进行监测。
6.根据权利要求5所述的GIS室SF6气体浓度可视化监测系统，其特征在于，所述计算模块还用于：
以构成所述立方体的8个监测点的SF6气体浓度值为边界条件，根据预设的基本守恒方程计算立方体的三维流体力学模型，得到所述立方体的浓度分布场。
7.根据权利要求5所述的GIS室SF6气体浓度可视化监测系统，其特征在于，还包括分层模块，用于将GIS室的浓度分布场按预设分层高度进行分层，生成GIS室SF6气体的分层浓度分布图。
8.根据权利要求5所述的GIS室SF6气体浓度可视化监测系统，其特征在于，还包括渲染模块，用于根据预设的RGB色彩值与气体浓度值区间的对应关系，将GIS室的SF6气体浓度分布场进行颜色渲染。

GIS 室SF6 气体浓度可视化监测方法和系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及SF6气体检测技术领域，特别是涉及一种GIS室SF6气体浓度可视化监测方法，以及一种GIS室SF6气体浓度可视化监测系统。\n背景技术\n[0002] SF6气体自身是一种绝缘性能优异的气体，它的击穿场强大概是空气的3倍，同时它的灭弧性能优异，因此GIS中设备大量采用SF6气体作绝缘。在GIS中由于SF6的泄漏将将会大大降低GIS的绝缘性能，危及设备的可靠性；另外SF6气体在高压电弧的作用下，将会发生分解，产生有毒气体，当SF6气体和水接触后也会生产的有毒物质，将会危及运行维护人员的人身健康。\n[0003] 传统的基于SF6气体浓度检测一般采用地面被动扩散的方法检测浓度，检测地面单点浓度。虽然SF6比空气重，除了向下扩散外，还可形成向周围扩散，以及依据地形爬坡的现象，所以传统技术不能完全表示GIS室的SF6气体浓度分布，其检测结果不全面，准确度较低。\n发明内容\n[0004] 基于此，本发明提供一种GIS室SF6气体浓度可视化监测方法及系统，能全面监控整个GIS室的SF6气体浓度，精确度较高。\n[0005] 一种GIS室SF6气体浓度可视化监测方法，包括如下步骤：\n[0006] 通过GIS室内预设的多个监测点采集SF6气体浓度，其中，所述监测点有多组，每组8个，每组的8个所述监测点构成一个立方体监测区域；\n[0007] 根据各个监测点的SF6气体浓度，计算各个所述立方体的SF6气体浓度分布场；\n[0008] 将各个所述立方体的SF6气体浓度分布场进行扩展填充到整个GIS室，得到GIS室的SF6气体浓度分布场；\n[0009] 根据所述GIS室的SF6气体浓度分布场，对GIS室的SF6气体浓度进行监 测。\n[0010] 一种GIS室SF6气体浓度可视化监测系统，包括：\n[0011] 采集模块，用于通过GIS室内预设的多个监测点采集SF6气体浓度，其中，所述监测点有多组，每组8个，每组的8个所述监测点构成一个立方体监测区域；\n[0012] 计算模块，用于根据各个监测点的SF6气体浓度，计算各个所述立方体的SF6气体浓度分布场；\n[0013] 扩展模块，用于将各个所述立方体的SF6气体浓度分布场进行扩展填充到整个GIS室，得到GIS室的SF6气体浓度分布场；\n[0014] 监测模块，用于根据所述GIS室的SF6气体浓度分布场，对GIS室的SF6气体浓度进行监测。\n[0015] 上述GIS室SF6气体浓度可视化监测方法和系统，本发明依据GIS室立体布置的SF6气体监测点构成多个立方体监测区域，采集GIS室内气体浓度，按照三维流体力学模型（CFD）方法模拟重气扩散的三维非定常态湍流流动过程以及设定的边界条件，能计算得到各个立方体的SF6气体浓度分布场，最后将各个立方体的SF6气体浓度分布场进行扩展填充到整个GIS室，形成整体SF6气体浓度分布场；本发明检测精度高，实现了立体显示GIS室内的SF6气体浓度分布，提高GIS室整体区域的监控水平。\n附图说明\n[0016] 图1为本发明GIS室SF6气体浓度可视化监测方法在一实施例中的流程示意图。\n[0017] 图2为图1中立方体和监测点的示意图。\n[0018] 图3为本发明GIS室SF6气体浓度可视化监测系统在一实施例中的结构示意图。\n具体实施方式\n[0019] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式 不限于此。\n[0020] 如图1所示，是本发明一种GIS室SF6气体浓度可视化监测方法的流程示意图，包括如下步骤：\n[0021] S11、通过GIS室内预设的多个监测点采集SF6气体浓度，其中，所述监测点有多组，每组8个，每组的8个所述监测点构成一个立方体监测区域；\n[0022] 如图2所示，是立方体和监测点的示意图，各个监测点为立方体的顶点，每8个监测点构成一个立方体；立方体的个数和设置位置可由专业人员进行预设，立方体的个数越多，检测的结果会越精确；\n[0023] 其中，立方体优选为GIS室内的地面上均匀设置4个，由于SF6气体密度较空气大，SF6气体较多地会沉积于GIS室内地面上，因此需在GIS室内的地面需至少设置4个，已满足检测精度的需要；\n[0024] 距离GIS室内地面1米的平面需至少设置4个；再往上高度SF6气体的浓度一般较低，可视实际情况设置。\n[0025] S12、根据各个监测点的SF6气体浓度，计算各个所述立方体的SF6气体浓度分布场；\n[0026] S13、将各个所述立方体的SF6气体浓度分布场进行扩展填充到整个GIS室，得到GIS室的SF6气体浓度分布场；\n[0027] 根据每个立方体顶点处，即构成立方体的8个监测点采集到的SF6气体浓度，计算该立方体的SF6气体浓度分布场。\n[0028] 在一较佳实施例中，具体地，以构成所述立方体的8个监测点的SF6气体浓度值为边界条件，根据预设的基本守恒方程计算立方体的三维流体力学模型，得到所述立方体的浓度分布场；\n[0029] SF6气体相对于空气，其比重较重，根据CFD方法模拟重气扩散的三维非定常态湍流流动过程，可以近似计算出立方体内的数据，立方体外的数据计算根据，把外界条件设置为0，按照同样立方体的方式计算，通过扩展可以求得GIS室中全部区域的SF6气体浓度。\n[0030] 其中，基本守恒方程可包括：\n[0031] 由质量守恒定律可以得出连续性方程：\n[0032] \n[0033] 其中，ρ为气体的质量密度，uj为Xj轴上的气体速度矢量。\n[0034] 由动量守恒定律可得出x、y、z三个方向上的动量守恒方程，通式为：\n[0035] \n[0036] 其中，ρa为大气的质量密度，μt为气体粘度。\n[0037] 由能量守恒定律可得出能量守恒方程：\n[0038] \n[0039] 其中Cp、 δc为常数，在本实施例中可如下设置：\n[0040] Cp＝1.0， δc＝1.3。\n[0041] 依据以上公式，在计算立方体的CFD模型时，边界条件设置为监测点的气体浓度，在推广立方体模型时，把浓度点的计算值作为边界条件，一直到边界条件为0的计算。\n[0042] S14、根据所述GIS室的SF6气体浓度分布场，对GIS室的SF6气体浓度进行监测；\n[0043] 获得了GIS室内的SF6气体浓度分布场，实现了在线实时监测GIS室内的SF6气体浓度，只需设置各个监测点的采样周期，就可以实现持续监测。\n[0044] 在一较佳实施例中，还可包括步骤：\n[0045] 将GIS室的浓度分布场按预设分层高度进行分层，生成GIS室SF6气体的分层浓度分布图；\n[0046] 根据选择的每层高度，形成每层的SF6浓度分布图，可以循环显示各层浓度的分布，也可以选择显示各层的SF6气体浓度分布图，可以根据用户选择每层高度和GIS室的展示层数，使SF6的浓度分布图更加有针对性。\n[0047] 进一步地，还可包括步骤：\n[0048] 根据预设的RGB色彩值与气体浓度值区间的对应关系，将GIS室的SF6气体浓度分布场进行颜色渲染；\n[0049] 在本步骤中，设置气体浓度值区间，将各个区间设置对应的RGB色彩值，采用RGB色彩分层显示SF6气体浓度，使得GIS室的SF6气体浓度分布场的显示更加直观，更有利于监测。\n[0050] 如图3所示，本发明还提供一种GIS室SF6气体浓度可视化监测系统，包括：\n[0051] 采集模块31，用于通过GIS室内预设的多个监测点采集SF6气体浓度，其中，所述监测点有多组，每组8个，每组的8个所述监测点构成一个立方体监测区域；\n[0052] 如图2所示，是立方体和监测点的示意图，各个监测点为立方体的顶点，每8个监测点构成一个立方体；立方体的个数和设置位置可由专业人员进行预设，立方体的个数越多，检测的结果会越精确；\n[0053] 其中，立方体优选为GIS室内的地面上均匀设置4个，由于SF6气体密度较空气大，SF6气体较多地会沉积于GIS室内地面上，因此需在GIS室内的地面需至少设置4个，已满足检测精度的需要；\n[0054] 距离GIS室内地面1米的平面需至少设置4个；再往上高度SF6气体的浓度一般较低，可视实际情况设置。\n[0055] 计算模块32，用于根据各个监测点的SF6气体浓度，计算各个所述立方体的SF6气体浓度分布场；\n[0056] 扩展模块33，用于将各个所述立方体的SF6气体浓度分布场进行扩展填充到整个GIS室，得到GIS室的SF6气体浓度分布场；\n[0057] 根据每个立方体顶点处，即构成立方体的8个监测点采集到的SF6气体浓度，计算该立方体的SF6气体浓度分布场。\n[0058] 在一较佳实施例中，所述计算模块还用于：以构成所述立方体的8个监测点的SF6气体浓度值为边界条件，根据预设的基本守恒方程计算立方体的三维流体力学模型，得到所述立方体的浓度分布场；\n[0059] SF6气体相对于空气，其比重较重，根据CFD方法模拟重气扩散的三维非定常态湍流流动过程，可以近似计算出立方体内的数据，立方体外的数据计算根据，把外界条件设置为0，按照同样立方体的方式计算，通过扩展可以求得 GIS室中全部区域的SF6气体浓度。\n[0060] 其中，基本守恒方程可包括：\n[0061] 由质量守恒定律可以得出连续性方程：\n[0062] \n[0063] 其中，ρ为气体的质量密度，uj为Xj轴上的气体速度矢量。\n[0064] 由动量守恒定律可得出x、y、z三个方向上的动量守恒方程，通式为：\n[0065] \n[0066] 其中，ρa为大气的质量密度，μt为气体粘度。\n[0067] 由能量守恒定律可得出能量守恒方程：\n[0068] \n[0069] 其中Cp、 δc为常数，在本实施例中可如下设置：\n[0070] Cp＝1.0， δc＝1.3。\n[0071] 依据以上公式，在计算立方体的CFD模型时，边界条件设置为监测点的气体浓度，在推广立方体模型时，把浓度点的计算值作为边界条件，一直到边界条件为0的计算。\n[0072] 监测模块34，用于根据所述GIS室的SF6气体浓度分布场，对GIS室的SF6气体浓度进行监测。\n[0073] 获得了GIS室内的SF6气体浓度分布场，实现了在线实时监测GIS室内的SF6气体浓度，只需设置各个监测点的采样周期，就可以实现持续监测。\n[0074] 在一较佳实施例中，还可包括分层模块，用于：\n[0075] 将GIS室的浓度分布场按预设分层高度进行分层，生成GIS室SF6气体的分层浓度分布图；\n[0076] 根据选择的每层高度，形成每层的SF6浓度分布图，可以循环显示各层浓度的分布，也可以选择显示各层的SF6气体浓度分布图，可以根据用户选择每层高度和GIS室的展示层数，使SF6的浓度分布图更加有针对性。\n[0077] 进一步地，还可包括渲染模块，用于：\n[0078] 根据预设的RGB色彩值与气体浓度值区间的对应关系，将GIS室的SF6气体浓度分布场进行颜色渲染；\n[0079] 在本模块中，设置气体浓度值区间，将各个区间设置对应的RGB色彩值，采用RGB色彩分层显示SF6气体浓度，使得GIS室的SF6气体浓度分布场的显示更加直观，更有利于监测。\n[0080] 本发明GIS室SF6气体浓度可视化监测方法和系统，本发明依据GIS室立体布置的SF6气体监测点构成多个立方体监测区域，采集GIS室内气体浓度，按照三维流体力学模型（CFD）方法模拟重气扩散的三维非定常态湍流流动过程以及设定的边界条件，能计算得到各个立方体的SF6气体浓度分布场，最后将各个立方体的SF6气体浓度分布场进行扩展填充到整个GIS室，形成整体SF6气体浓度分布场；本发明检测精度高，实现了立体显示GIS室内的SF6气体浓度分布，提高GIS室整体区域的监控水平。\n[0081] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。