[發明專利]基于三維移動傳感器節點的氣體泄漏監測系統與定位方法

有效

• 申請號: 201710575105.3
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107543900B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 孟慶浩;佟遠;羅冰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01P5/00;G01P13/02;H04W84/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.基于三維移動傳感器節點的氣體泄漏監測系統，包括布置在三維待監測區域上方的網狀導軌，在網狀導軌上連接有帶有控制器的多個運動裝置，運動裝置在控制器的控制下能夠沿著網狀導軌運動，在每個運動裝置上設置有滑輪、繩索以及傳感器節點，其中，滑輪固定在運動裝置內，繩索一端固定在滑輪上，通過控制滑輪旋轉調節繩索長度，繩索的另一端則連接傳感器節點，每個傳感器節點包括無線氣體傳感器模塊和三維風矢量檢測模塊；每個傳感器節點均可以實現三維運動并測量任意一點處的氣體濃度和風矢量。

2.一種采用上述監測系統實現的氣體泄漏監測與源定位方法，把三維待監測區域分割為若干個虛擬的小四面體區域，并且記錄下每個四面體四個頂點的位置為氣體泄漏源定位做準備。包括下列步驟：

1)氣體泄漏發現階段：根據傳感器節點個數，把三維待監測區域被平均劃分為幾個子區域，每個子區域均有一個傳感器節點在內部做三維隨機運動，一旦某個子區域內的傳感器節點檢測到的氣體濃度超過設定閾值，則認為該子區域內發生了氣體泄漏，之后進入源定位階段；

2)源定位階段包括如下的步驟：

a.控制檢測到泄漏的傳感器節點進行逆風搜索，直到氣體濃度不再增加為止，并認為此刻傳感器節點所在四面體內的氣體濃度為該子區域內最高；

b.設四面體內氣體濃度大小與氣體泄漏源存在的概率成正比，則以該四面體為中心向外球形擴展排序得到一個該子區域內的四面體序列，序列的順序代表了存在泄漏源的概率大小；

c.按照該順序，周圍三個子區域內的傳感器節點與該子區域內傳感器節點協作完成源定位，也即：四個節點運動到每個四面體的頂點，測量頂點處的氣體濃度和風矢量，并根據測量信息計算經過四面體表面的凈質量通量來判斷每個四面體內是否包含泄漏源,當序列內所有四面體均被判斷完成后，源定位結束。