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在处理突发性危化品泄漏事故时,确定泄漏源位置及源强信息以及明确泄漏影响范围,是解决对人员和重要财产进行疏散和转移等问题的关键。在确定危化品泄漏源信息的过程中,数据的采集是危化品定位的必要条件,传感器网络的合理布局对化工园区内监测区域信息的有效采集起到关键作用。本文提出基于多源数据协同的危化品泄漏源定位技术,在信息采集方面将固定传感器网络与移动传感器相结合组成协同定位网络,并结合危化品分布位置、风速风向统计概率等地理气候条件规划传感器网络部署策略。本文基于多源数据的协同,开展危化品气体泄漏源定位方法及仿真研究,具体研究内容如下:
(1)提出将自适应变异因子的粒子群算法应用于泄漏源源强反算中,实现在危化品泄漏事故中快速准确地获得泄漏源的源强信息,利用高斯烟羽扩散模型计算的理论浓度和传感器实测浓度的误差平方和作为目标函数,从而将泄漏源定位问题转化为优化问题。
(2)提出基于扩展卡尔曼滤波的移动传感器移动策略,利用移动传感器当前位置坐标和浓度信息以及定位优化算法计算出的泄漏源位置来更新对状态变量的估计,进而规划移动策略。通过引入优化结果存储器,减少优化算法的随机误差对移动传感器规划路径的干扰,避免移动传感器的路径发生振荡,从而提高定位效率。
(3)提出基于移动特性异构的传感器网络覆盖优化算法,在布置固定传感器网络时将固定传感器分为固定部署传感器和移动部署传感器,两类传感器采用不同的部署策略,保证传感器分布均匀,在提高传感器网络覆盖率的同时,避免传感器数量过多,造成信息冗余。
(4)提出基于风向风速联合概率分布的传感器网络布局建模研究,分析环境参数对危化品泄漏扩散的影响,将风向和风速统计概率应用到传感器网络布局方法中,结合移动特性异构的固定传感器网络部署策略,将移动传感器引入到传感器网络组成协同定位网络,在保证定位精度的同时建立多源数据协同定位的传感器网络模型。
(1)提出将自适应变异因子的粒子群算法应用于泄漏源源强反算中,实现在危化品泄漏事故中快速准确地获得泄漏源的源强信息,利用高斯烟羽扩散模型计算的理论浓度和传感器实测浓度的误差平方和作为目标函数,从而将泄漏源定位问题转化为优化问题。
(2)提出基于扩展卡尔曼滤波的移动传感器移动策略,利用移动传感器当前位置坐标和浓度信息以及定位优化算法计算出的泄漏源位置来更新对状态变量的估计,进而规划移动策略。通过引入优化结果存储器,减少优化算法的随机误差对移动传感器规划路径的干扰,避免移动传感器的路径发生振荡,从而提高定位效率。
(3)提出基于移动特性异构的传感器网络覆盖优化算法,在布置固定传感器网络时将固定传感器分为固定部署传感器和移动部署传感器,两类传感器采用不同的部署策略,保证传感器分布均匀,在提高传感器网络覆盖率的同时,避免传感器数量过多,造成信息冗余。
(4)提出基于风向风速联合概率分布的传感器网络布局建模研究,分析环境参数对危化品泄漏扩散的影响,将风向和风速统计概率应用到传感器网络布局方法中,结合移动特性异构的固定传感器网络部署策略,将移动传感器引入到传感器网络组成协同定位网络,在保证定位精度的同时建立多源数据协同定位的传感器网络模型。