[发明专利]一种基于无线传感器网络的毒气泄漏源定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于无线传感器网络的毒气泄漏源定位方法，通过传感器阵列采集气体泄漏发生初期气体信息实现气体泄漏信息的无线传输及气体泄漏点实时定位。

背景技术

随着工业的不断发展，大型化的工厂越来越多，而政府也偏向于将属于某一类的企业布置在一个区域内。以该区域为依托，在周围建立大型的、成熟化的社会，以方便在该区域内工作的员工，满足他们的生活需要。对于聚集有化工类生产型企业的区域而言，面临的一个最大的威胁就是园区内的某个企业可能发生的有毒气体泄漏问题。一旦园区内有某个企业发生有毒气体泄漏，往往很难定位是哪个地点发生泄漏。因为园区往往很大，而且聚集的企业也是相同或类似类型的，这就给后续的工作带来困难。一旦无法组织，有毒气体的扩散，那么会对周边的生活区造成致命的危害。但是，目前在毒气扩散的理论中，运用最广泛的预测模型是高斯模型，但高斯模型只能解决毒气泄漏后，下风向的浓度预测问题，并不能很好的解决泄漏源的定位。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够对毒气泄漏源进行定位的方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于无线传感器网络的毒气泄漏源定位方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、在某个需要检测的区域中采用网格式传感器布局，即将待测区域划分成单位区域，单位长度和单位面积视传感器感知半径而定，在每个单位区域的四个角上分别布置一个传感器，第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器，每个传感器的感知半径相同，位于对角上的两个传感器，以传感器为中心、感知半径为半径形成的圆相切，从而使得四个传感器将该单位区域完全覆盖，传感器的数据通过无线网络进行传输；

步骤2、当毒气发生泄漏时，因为第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器的覆盖区域是两两相交的，因此可能同时会有两个传感器发生报警，假设第一传感器及第三传感器传感器发生报警，此时可以初步确定毒气团产生在第一传感器及第三传感器相交区域附近，否则只有一个传感器报警，则确定毒气团产生在该传感器的独立感知范围内。记录报警时间                                                、探测毒气种类、毒气浓度、风向与轴夹角及风速，记为状态，此时，毒气团质心的坐标为；

步骤3、当毒气继续泄漏时，使得除步骤2中的两个发生报警外的另一个传感器也发生报警，假设此时第四传感器发生报警，记录第四传感器的报警时间及毒气浓度，记为状态；

步骤4、随着毒气团随风向运动，自身根据湍流扩散系数不断扩散，体积变大，浓度降低，步骤2中两个发生报警的传感器中的一个传感器会停止报警，记录该传感器停止报警的瞬间时刻及毒气浓度，记为状态，此时毒气团质心的坐标为；

步骤5、设状态中毒气团的半径为，传感器的感知半径为R，湍流扩散速度为，则根据毒气团质量守恒，得到=，计算得到步骤2中点的坐标为，其中，及为第三传感器（C）的位置坐标，为点与第三传感器（C）连成直线的斜率；

步骤6、将点坐标带入风向系数的直线方程，得风向直线方程；

步骤7、点距离毒气泄漏源的距离为，因此毒气泄漏源的坐标为。

本发明提供的方法能够对毒气泄漏源进行定位，并从微观和宏观角度上分别结合了湍流模型和高斯模型进行了气团的扩散、运动分析，同时引入了关键影响因子——风。

附图说明

图1为本发明的传感器安装示意图；

图2为计算坐标图。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本发明。

实施例

本发明提供了一种基于无线传感器网络的毒气泄漏源定位方法，步骤为；

如图1所示，在某个需要进行检测的单位区域的四个角上分别布置一个传感器，即第一传感器A、第二传感器B、第三传感器C及第四传感器D，每个传感器的感知半径相同，位于对角上的两个传感器，以传感器为中心、感知半径为半径形成的圆相切，从而使得四个传感器将该单位区域完全覆盖，传感器的数据通过无线网络进行传输；

其中，每个传感器都独立具备四个功能：1、气体属性嗅探；2、气体浓度分析；3、风向探测及4、风速探测。通过上述部署方式，可以实现对单元面积的完整覆盖，而由此带来的负面代价是57%重复覆盖率。这里不考虑中继节点部署，默认每个单元格中选取一个节点作为中继，做数据的汇总和初步处理。在这种网络模型中，进一步考虑泄漏源的定位模型。

首先考虑气体扩散模型，扩散模型可以从宏观和微观角度来看。