[发明专利]基于三维移动传感器节点的气体泄漏监测系统与定位方法

摘要

本发明涉及一种基于三维移动传感器节点的气体泄漏监测系统，包括布置在三维待监测区域上方的网状导轨，在网状导轨上连接有带有控制器的多个运动装置，运动装置在控制器的控制下能够沿着网状导轨运动，在每个运动装置上设置有滑轮、绳索以及传感器节点，其中，滑轮固定在运动装置内，绳索一端固定在滑轮上，通过控制滑轮旋转调节绳索长度，绳索的另一端则连接传感器节点，每个传感器节点包括无线气体传感器模块和三维风矢量检测模块；每个传感器节点均可以实现三维运动并测量任意一点处的气体浓度和风矢量。本发明同时提供一种采用上述系统的气体泄漏源定位方法。

主权项

1.一种基于三维移动传感器节点的气体泄漏监测与源定位方法，所采用的监测系统包括布置在三维待监测区域上方的网状导轨，在网状导轨上连接有带有控制器的多个运动装置，运动装置在控制器的控制下能够沿着网状导轨运动，在每个运动装置上设置有滑轮、绳索以及传感器节点，其中，滑轮固定在运动装置内，绳索一端固定在滑轮上，通过控制滑轮旋转调节绳索长度，绳索的另一端则连接传感器节点，每个传感器节点包括无线气体传感器模块和三维风矢量检测模块；每个传感器节点均可以实现三维运动并测量任意一点处的气体浓度和风矢量，所述气体泄漏监测与源定位方法，把三维待监测区域分割为若干个虚拟的小四面体区域，并且记录下每个四面体四个顶点的位置为气体泄漏源定位做准备，包括下列步骤：1)气体泄漏发现阶段：根据传感器节点个数，把三维待监测区域平均划分为几个子区域，每个子区域均有一个传感器节点在内部做三维随机运动，一旦某个子区域内的传感器节点检测到的气体浓度超过设定阈值，则认为该子区域内发生了气体泄漏，之后进入源定位阶段；2)源定位阶段包括如下的步骤：a.控制检测到泄漏的传感器节点进行逆风搜索，直到气体浓度不再增加为止，并认为此刻传感器节点所在四面体内的气体浓度为该子区域内最高；b.设四面体内气体浓度大小与气体泄漏源存在的概率成正比，则以该四面体为中心向外球形扩展排序得到一个该子区域内的四面体序列，序列的顺序代表了存在泄漏源的概率大小；c.按照该顺序，周围三个子区域内的传感器节点与该子区域内传感器节点协作完成源定位，也即：四个节点运动到每个四面体的顶点，测量顶点处的气体浓度和风矢量，并根据测量信息计算经过四面体表面的净质量通量来判断每个四面体内是否包含泄漏源,当序列内所有四面体均被判断完成后，源定位结束。