[發明專利]一種基于無線傳感器網絡的毒氣泄漏源定位方法

有效

• 申請號: 201110186626.2
• 申請日: 2011-07-05
• 公開（公告）號: CN102314748A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 童慶;張敬誼;陳誠;范貴生;虞慧群;顧春華
• 申請（專利權）人: 萬達信息股份有限公司
• 主分類號: G08B21/16
• 分類號: G08B21/16
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術領域

本發明涉及一種基于無線傳感器網絡的毒氣泄漏源定位方法，通過傳感器陣列采集氣體泄漏發生初期氣體信息實現氣體泄漏信息的無線傳輸及氣體泄漏點實時定位。

背景技術

隨著工業的不斷發展，大型化的工廠越來越多，而政府也偏向于將屬于某一類的企業布置在一個區域內。以該區域為依托，在周圍建立大型的、成熟化的社會，以方便在該區域內工作的員工，滿足他們的生活需要。對于聚集有化工類生產型企業的區域而言，面臨的一個最大的威脅就是園區內的某個企業可能發生的有毒氣體泄漏問題。一旦園區內有某個企業發生有毒氣體泄漏，往往很難定位是哪個地點發生泄漏。因為園區往往很大，而且聚集的企業也是相同或類似類型的，這就給后續的工作帶來困難。一旦無法組織，有毒氣體的擴散，那么會對周邊的生活區造成致命的危害。但是，目前在毒氣擴散的理論中，運用最廣泛的預測模型是高斯模型，但高斯模型只能解決毒氣泄漏后，下風向的濃度預測問題，并不能很好的解決泄漏源的定位。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠對毒氣泄漏源進行定位的方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種基于無線傳感器網絡的毒氣泄漏源定位方法，其特征在于，步驟為：

步驟1、在某個需要檢測的區域中采用網格式傳感器布局，即將待測區域劃分成單位區域，單位長度和單位面積視傳感器感知半徑而定，在每個單位區域的四個角上分別布置一個傳感器，第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器及第四傳感器，每個傳感器的感知半徑相同，位于對角上的兩個傳感器，以傳感器為中心、感知半徑為半徑形成的圓相切，從而使得四個傳感器將該單位區域完全覆蓋，傳感器的數據通過無線網絡進行傳輸；

步驟2、當毒氣發生泄漏時，因為第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器及第四傳感器的覆蓋區域是兩兩相交的，因此可能同時會有兩個傳感器發生報警，假設第一傳感器及第三傳感器傳感器發生報警，此時可以初步確定毒氣團產生在第一傳感器及第三傳感器相交區域附近，否則只有一個傳感器報警，則確定毒氣團產生在該傳感器的獨立感知范圍內。記錄報警時間????????????????????????????????????????????????、探測毒氣種類、毒氣濃度、風向與軸夾角及風速，記為狀態，此時，毒氣團質心的坐標為；

步驟3、當毒氣繼續泄漏時，使得除步驟2中的兩個發生報警外的另一個傳感器也發生報警，假設此時第四傳感器發生報警，記錄第四傳感器的報警時間及毒氣濃度，記為狀態；

步驟4、隨著毒氣團隨風向運動，自身根據湍流擴散系數不斷擴散，體積變大，濃度降低，步驟2中兩個發生報警的傳感器中的一個傳感器會停止報警，記錄該傳感器停止報警的瞬間時刻及毒氣濃度，記為狀態，此時毒氣團質心的坐標為；

步驟5、設狀態中毒氣團的半徑為，傳感器的感知半徑為R，湍流擴散速度為，則根據毒氣團質量守恒，得到=，計算得到步驟2中點的坐標為，其中，及為第三傳感器（C）的位置坐標，為點與第三傳感器（C）連成直線的斜率；

步驟6、將點坐標帶入風向系數的直線方程，得風向直線方程；

步驟7、點距離毒氣泄漏源的距離為，因此毒氣泄漏源的坐標為。

本發明提供的方法能夠對毒氣泄漏源進行定位，并從微觀和宏觀角度上分別結合了湍流模型和高斯模型進行了氣團的擴散、運動分析，同時引入了關鍵影響因子——風。

附圖說明

圖1為本發明的傳感器安裝示意圖；

圖2為計算坐標圖。

具體實施方式

以下結合實施例來具體說明本發明。

實施例

本發明提供了一種基于無線傳感器網絡的毒氣泄漏源定位方法，步驟為；

如圖1所示，在某個需要進行檢測的單位區域的四個角上分別布置一個傳感器，即第一傳感器A、第二傳感器B、第三傳感器C及第四傳感器D，每個傳感器的感知半徑相同，位于對角上的兩個傳感器，以傳感器為中心、感知半徑為半徑形成的圓相切，從而使得四個傳感器將該單位區域完全覆蓋，傳感器的數據通過無線網絡進行傳輸；

其中，每個傳感器都獨立具備四個功能：1、氣體屬性嗅探；2、氣體濃度分析；3、風向探測及4、風速探測。通過上述部署方式，可以實現對單元面積的完整覆蓋，而由此帶來的負面代價是57%重復覆蓋率。這里不考慮中繼節點部署，默認每個單元格中選取一個節點作為中繼，做數據的匯總和初步處理。在這種網絡模型中，進一步考慮泄漏源的定位模型。

首先考慮氣體擴散模型，擴散模型可以從宏觀和微觀角度來看。