[發明專利]一種基于飛行傳感器巡邏軌跡優化的突發污染溯源方法有效
| 申請號： | 201910131930.3 | 申請日： | 2019-02-22 |
| 公開（公告）號： | CN109902374B | 公開（公告）日： | 2021-03-09 |
| 發明（設計）人： | 曾令杰;高軍;章睿妍;侯玉梅 | 申請（專利權）人： | 同濟大學 |
| 主分類號： | G06F30/28 | 分類號： | G06F30/28;G06Q10/04 |
| 代理公司： | 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225 | 代理人： | 蔡彭君 |
| 地址： | 200092 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 飛行 傳感器 巡邏 軌跡 優化 突發 污染 溯源 方法 | ||
本發明涉及一種基于飛行傳感器巡邏軌跡優化的突發污染溯源方法，包括：步驟S1：構建目標函數以優化飛行傳感器在建筑中的先驗巡邏軌跡得到最優巡邏軌跡；步驟S2：模擬公共建筑突發污染濃度場，飛行傳感器在該濃度場中按最優巡邏軌跡探測污染濃度，并在探測發現污染濃度超過設定閾值時執行步驟S3；步驟S3：飛行傳感器發現濃度后按模擬退火算法計算的路徑溯源；步驟S4：判斷是否滿足終止條件，若滿足，則輸出污染源坐標，反之，則返回步驟S3。與現有技術相比，本發明具有滿足公共建筑突發污染快速預警及溯源的需求等優點。
技術領域
本發明涉及一種公共建筑突發污染溯源，尤其是涉及一種基于飛行傳感器巡邏軌跡優化的突發污染溯源方法。
背景技術
以人員密集的公共建筑為目標的生化襲擊事件的發生，促發了一系列針對建筑環境防恐的技術研究工作。當建筑內出現突發空氣污染源時，如何實現空氣污染的快速預警及溯源是一項系統工作同時也是建筑采取相應措施清除污染源與實施應急通風等手段，實現快速、高效的污染危害控制的基礎。
對于污染預警過程，傳統的靜態傳感器布置方案通過一定的優化算法將傳感器預先布置在建筑中，當突發污染的濃度經過該傳感器時，發出預警并反饋實時濃度，屬于被動預警。由于公共建筑內部氣流組織復雜，大部分氣流處于湍動狀態，導致污染源施放后的建筑內部濃度分布呈現不規則且間歇狀態，同時由于突發污染的隨機性，使得原有的靜態傳感器布置方案對于傳感器數目及性能的要求過高，無法實現工程化。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于飛行傳感器巡邏軌跡優化的突發污染溯源方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
一種基于飛行傳感器巡邏軌跡優化的突發污染溯源方法，包括：
步驟S1：構建目標函數以優化飛行傳感器在建筑中的先驗巡邏軌跡得到最優巡邏軌跡；
步驟S2：模擬公共建筑突發污染濃度場，飛行傳感器在該濃度場中按最優巡邏軌跡探測污染濃度，并在探測發現污染濃度超過設定閾值時執行步驟S3；
步驟S3：飛行傳感器發現濃度后按模擬退火算法計算的路徑溯源；
步驟S4：判斷是否滿足終止條件，若滿足，則輸出污染源坐標，反之，則返回步驟S3。
所述步驟S1具體包括：
步驟S11：按照使飛行傳感器在突發污染事件中發現濃度的時間最短，或考慮突發污染的隨機性特征，使飛行傳感器無法發現濃度的概率最低構建目標函數；
步驟S12：基于構建的目標函數，在通過計算流體力學模型模擬得到的公共建筑隨機突發污染濃度場下對N條可能的巡邏軌跡進行尋優。
所述步驟S11中，按照使飛行傳感器在突發污染事件中發現濃度的時間最短得到的目標函數f1(x)為：
其中：pk為污染源在空間位置k施放的概率，N為所有可能的污染源施放位置的數目，tdet-k為對應的飛行傳感器軌跡所需要的監測時間；
按照使飛行傳感器無法發現濃度的概率最低的目標函數f2(x)為：
其中：Uk為空間位置k對應的污染事件被傳感器監測到與否。
所述步驟S12具體包括：
步驟S121：將N條隨機的巡邏軌跡組成的種群初始化；
步驟S122：計算所述優化目標函數對應的適應度值；
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