[发明专利]一种河流中不透水边界的污染源定位方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感网络与环境监测技术领域。具体涉及一种河流中不透水边界的污染源定位方法。 

技术背景

我国水环境正面临着水体污染、水资源短缺和洪涝灾害等多方面压力，水体污染加剧了水资源短缺，水生态环境破坏促使洪涝灾害频发，给人们的生产生活带来了诸多不良影响。河流是主要的引用水源，工农业废水废渣的排放、化学物质的泄漏以及城市垃圾的倾倒都严重污染了水体。所以，河流污染源的定位对保护水资源起着重要意义。 

目前，国外学者对水环境的研究主要是监测水质，对污染源的定位研究甚少。国内对水体中污染源的定位研究较少。目前，水体污染源的探测与定位是通过人工检测、遥感技术、GPS定位技术、GIS技术和机器人定位技术。人工检测技术周期长、采样时间受天气地域等的影响，遥感、GPS和GIS技术成本昂贵，机器人定位技术造价高且易出故障，并且不易实现大面积和跨区域的监测，可操作性不强。 

总之，以上探测与定位技术在实际应用中存在的弊端有：技术成本昂贵，受天气地域影响，跨区域监测难，检测周期长，操作性差。 

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种具有成本低廉、部署方便、不受时空干扰、跨区域监测、操作性强和检测周期短的河流中不透水边界的污染源定位方法。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是： 

步骤一、标记说明 

本方法所涉及的标记：M表示已知污染源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)表示传感器节点的坐标，i＝1,2,...,n，n为自然数,n≥3；表示第i传感器节点测得的浓度，i＝1,2,...,n；(ζ,η)表示估计污染源的坐标，ζ表示估计污染源位置的横坐标，η表示污染源位置的纵坐标。 

步骤二、部署无线传感网络 

无线传感网络由计算机、网关、汇聚节点和n个传感器节点组成，n个传感器节点均匀地部署在待监测河流区域内；每个传感器节点均以无线方式与汇聚节点连接，汇聚节点与网关无线连接，网关通过GPRS与计算机连接； 

每个传感器节点中均装有传感器节点控制程序，汇聚节点中装有汇聚节点控制程序，计算机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监测到污染物，处于不同位置的传感器节点观测到的污染物浓度为：