[发明专利]一种河流中不透水边界的污染源定位方法

摘要

本发明涉及一种河流中不透水边界的污染源定位方法。其技术方案是：首先在待监测的河流区域内均匀地部署n个传感器节点(2)，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。计算机(5)将收到的各个传感器节点(2)的数据代入污染源监测定位控制程序即可得出污染源(1)位置坐标。本发明具有成本低廉、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特点，为河流中不透水边界污染源的定位提供了一种新方法。

主权项

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。