[發明專利]一種河流中不透水邊界的污染源定位方法

有效

• 申請號: 201310438369.6
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103472201A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 楊君;柴利;李微;羅旭;田鑫
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

1.一種河流中不透水邊界的污染源定位方法，其特征在于所述的定位方法的具體步驟是：

步驟一、標記說明

本方法所涉及的標記：M表示污染源(1)處的污染物排放強度，h表示待監測河流的平均水深，u_x表示待監測河流的水流速度，k_sy表示彌散系數，k₁表示降解系數，(x_i,y_i)表示傳感器節點(2)的坐標，i＝1,2,...,n，n為自然數,n≥3；表示第i傳感器節點(2)測得的濃度，i＝1,2,...,n，(ζ,η)表示估計污染源(1)的坐標，ζ表示估計污染源(1)位置的橫坐標，η表示估計污染源(1)位置的縱坐標；

步驟二、部署無線傳感網絡

無線傳感網絡由計算機(5)、網關(4)、匯聚節點(3)和n個傳感器節點(2)組成；n個傳感器節點(2)均勻地部署在待監測河流區域內，每個傳感器節點(2)均以無線方式與匯聚節點(3)連接，匯聚節點(3)與網關(4)無線連接，網關(4)通過GPRS與計算機(5)連接；

每個傳感器節點(2)中均裝有傳感器節點控制程序，匯聚節點(3)中裝有匯聚節點控制程序，計算機(5)中裝有污染源監測定位控制程序；

步驟三、河流中不透水邊界的污染源定位模型

設定部署在河流中的傳感器節點(2)監測到污染物，處于不同位置的傳感器節點(2)觀測到的污染物濃度為：

C(xi,yi,ζ,η)=Mh4πksyux(xi-ζ)exp(-K1(xi-ζ)ux)(exp(-ux(yi-η)24ksy(xi-ζ))+exp(-ux(2η-yi)24ksy(xi-ζ)))---(1)]]>

步驟四、確定污染源(1)的位置

(a)對式(1)采用非線性最小二乘的方法估計污染源(1)位置

min(ζ,η)Σi=1n[C~i-C(xi,yi,ζ,η)]2---(2)]]>

(b)污染物的離子擴散速率遠遠小于待監測河流的水流速度u_x，忽略離子擴散速率，能監測到污染物的傳感器節點(2)均在污染源(1)的下游方向，得式(3)

s.t.ζ≤x_i??????????????????(3)

在縱向擴散時，污染物近岸排放≤污染源(1)在縱軸方向上的邊界β，所以η滿足式(4)約束

0≤η≤β???????????????????????(4)

(c)式(2)、(3)和(4)為非線性約束最小二乘，采用信賴域算法求解，得污染源(1)位置。