[发明专利]一种河流中不透水边界的污染源定位方法

权利要求书

1.一种河流中不透水边界的污染源定位方法，其特征在于所述的定位方法的具体步骤是：

步骤一、标记说明

本方法所涉及的标记：M表示污染源(1)处的污染物排放强度，h表示待监测河流的平均水深，u_x表示待监测河流的水流速度，k_sy表示弥散系数，k₁表示降解系数，(x_i,y_i)表示传感器节点(2)的坐标，i＝1,2,...,n，n为自然数,n≥3；表示第i传感器节点(2)测得的浓度，i＝1,2,...,n，(ζ,η)表示估计污染源(1)的坐标，ζ表示估计污染源(1)位置的横坐标，η表示估计污染源(1)位置的纵坐标；

步骤二、部署无线传感网络

无线传感网络由计算机(5)、网关(4)、汇聚节点(3)和n个传感器节点(2)组成；n个传感器节点(2)均匀地部署在待监测河流区域内，每个传感器节点(2)均以无线方式与汇聚节点(3)连接，汇聚节点(3)与网关(4)无线连接，网关(4)通过GPRS与计算机(5)连接；

每个传感器节点(2)中均装有传感器节点控制程序，汇聚节点(3)中装有汇聚节点控制程序，计算机(5)中装有污染源监测定位控制程序；

步骤三、河流中不透水边界的污染源定位模型

设定部署在河流中的传感器节点(2)监测到污染物，处于不同位置的传感器节点(2)观测到的污染物浓度为：

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)]]>

步骤四、确定污染源(1)的位置

(a)对式(1)采用非线性最小二乘的方法估计污染源(1)位置

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

(b)污染物的离子扩散速率远远小于待监测河流的水流速度u_x，忽略离子扩散速率，能监测到污染物的传感器节点(2)均在污染源(1)的下游方向，得式(3)

s.t.ζ≤x_i                  (3)

在纵向扩散时，污染物近岸排放≤污染源(1)在纵轴方向上的边界β，所以η满足式(4)约束

0≤η≤β                       (4)

(c)式(2)、(3)和(4)为非线性约束最小二乘，采用信赖域算法求解，得污染源(1)位置。