基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)化環(huán)境下氨氣泄漏定位方法研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著食品冷鏈及化工等行業(yè)的快速發(fā)展，氨氣泄漏事故發(fā)生日益頻繁，而國(guó)內(nèi)目前主要解決方法是事后處理和補(bǔ)救，很難做到及早發(fā)現(xiàn)及時(shí)解決。隨著無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)廣泛地應(yīng)用于軍事、環(huán)境、交通等各個(gè)領(lǐng)域。針對(duì)突發(fā)性的氣體泄漏事故，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到氣體泄漏事故的定位中，這對(duì)于快速找到泄漏源，及時(shí)處理泄漏事故，遏制氨氣的大規(guī)模擴(kuò)散有重要的意義。在這一領(lǐng)域，雖然國(guó)內(nèi)外有很多類(lèi)似研究，但是存在著很多問(wèn)題，比如采用簡(jiǎn)化

2、的氣體擴(kuò)散模型、假設(shè)已知泄漏源速率、大部分為仿真分析以及沒(méi)有結(jié)合真實(shí)的結(jié)構(gòu)化環(huán)境等。
　　 本文通過(guò)理論分析、算法設(shè)計(jì)、仿真比較、實(shí)驗(yàn)研究和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，詳細(xì)地闡明了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的氨氣泄漏源定位方法實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，并對(duì)不同環(huán)境下的定位算法做了系統(tǒng)的研究，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了面向泄漏源定位的氨氣無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，解決了目前國(guó)內(nèi)外研究中存在的不足。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)根據(jù)氨氣泄漏源定位的技術(shù)需求，研究了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技

3、術(shù)在結(jié)構(gòu)化環(huán)境下氨氣泄漏定位中的適用性，分析了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)主要定位算法以及在氨氣泄漏源定位中的可行性。
　　 (2)氨氣泄漏模型和擴(kuò)散模型是進(jìn)一步建立氨氣泄漏源定位模型的前提，通過(guò)進(jìn)行仿真研究和實(shí)驗(yàn)研究，分析了目前廣泛應(yīng)用的氨氣泄漏模型和擴(kuò)散模型，并建立了實(shí)驗(yàn)室氨氣揮發(fā)量模型以及實(shí)驗(yàn)室氨氣擴(kuò)散模型。
　　 (3)研究靜風(fēng)環(huán)境下氨氣泄漏源定位方法。根據(jù)實(shí)際環(huán)境的不同，在泄漏源速率已知情況下，研究加權(quán)質(zhì)心法和加權(quán)非線(xiàn)性最小

4、二乘法等定位算法的建立方法；泄漏源速率未知情況下，研究基于二元牛頓迭代法和非線(xiàn)性最小二乘法定位模型建立方法。在建立定位模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)，研究模型在不同面積下的定位誤差和相對(duì)定位誤差。
　　 (4)研究恒定風(fēng)速下氨氣泄漏源定位方法。通過(guò)分析目前經(jīng)典的氣體擴(kuò)散模型，確定泄漏源定位算法所采用的模型。根據(jù)泄漏源速率已知和未知的情況，分別研究了基于高斯模型的分步直接測(cè)距法建立方法和基于湍流擴(kuò)散模型的非線(xiàn)性最小二乘

5、法建立方法。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究算法在不同面積下的定位誤差、相對(duì)定位誤差和定位誤差方差。
　　 (5)研究氨氣泄漏部件識(shí)別方法以最終實(shí)現(xiàn)精確定位。分析結(jié)構(gòu)化環(huán)境下各種器件的泄漏頻率及泄漏頻率的修正方法，并根據(jù)泄漏源定位算法的誤差和誤差方差，建立了基于置信度和基于貝葉斯理論的兩種泄漏部件識(shí)別方法。最后結(jié)合一個(gè)結(jié)構(gòu)化的冷庫(kù)機(jī)房環(huán)境，分析了兩種泄漏部件識(shí)別方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及定位結(jié)果。
　　 (6)針對(duì)目前氨氣監(jiān)測(cè)系