本发明专利技术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。本发明专利技术具有成本低廉、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。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。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。本专利技术具有成本低廉、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。【专利说明】
本专利技术属于无线传感网络与环境监测
。具体涉及。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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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；llx表示待监测河流的水流速度；ksy表示弥散系数丸表示降解系数；(Xi, Yi)表示传感器节点的坐标，i = 1，2，...，η,η为自然数，η≤3 表示第i传感器节点测得的浓度，i = 1,2,...,η；(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η个传感器节点组成，η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:【权利要求】1.，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(I)处的污染物排放强度，h表示待监测河流的平均水深，Ux表示待监测河流的水流速度，ksy表示弥散系数，ki表示降解系数，(xi； Yi)表示传感器节点⑵的坐标，i = 1，2，...，η, η为自然数，η≤3 ; 表示第i传感器节点⑵测得的浓度，i = 1,2,...,η,(ζ, η)表示估计污染源(I)的坐标，ζ表示估计污染源(I)位置的横坐标，Π表示估计污染源(I)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η个传感器节点⑵组成；11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⑶连接，汇聚节点⑶与网关⑷无线连接，网关⑷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: 2.根据权利要求1所述的河流中不透水边界的污染源定位方法，其特征在于所述传感器节点控制程序的主流程是: S-1Ol、初始化； S-102、接收命令指示flag=l ? S-103、若是，则执行S-104 ;若否，则执行S-105 ； S-104、执行命令指令；S-105、监测离子浓度； S-106、判断离子浓度是否异常？ S-107、若是，则执行S-108 ;若否，则执行S-102 ； S-108、发送传感器节点(2)所测离子浓度值、坐标(xi，yi)和时间；再执行S-102。3.根据权利要求1所述的河流中不透水边界的污染源定位方法，其特征在于所述汇聚节点控制程序的主流程是: S-201、初始化； S-202、设置汇聚节点(3)的控制参数； S-203、判断计算机(5)的命令标志位f Iagl=1 ? S-204、若是，则执行S-205 ;若否，则执行S-208 ； S-205、接收命令，分析命令； S-206、向传感器节点(2)广播计算机命令； S-207、延时； S-208、判断传感器节点(2)数据flag2=l ? S-209、若是，则执行S-210 ;若否，则执行S-203 ； S-210、接收传感器节点(2)数据； S-211、将接收的传感器节点(2)数据通过GPRS发送到计算机(5)； S-212、发送完毕，再执行S-203。4.根据权利要求1所述的河流中不透水边界的污染源定位方法，其特征在于所述污染源监测定位控制程序的主流程是: S-301、初始化； S-302、设置不透水边界的污染源定位模型参数； S-303、有无命令发送？ S-304、若有，则执行S-305 ;若无，则执行S-306 ； S-305、向汇聚节点(3)发送命令，再执行S-303 ； S-306、接收数据； S-307、一轮数据是否接收完毕？ S-308、若是，则执行S-309 ;若否，则执行S-306 ； S-309、分析数据； S-310、发出预警点信息； S-311、提取节点坐标及该传感器所监测的离子浓度值； S-312、代入河流中不透水边界的污染源定位模型； S-313、计算污染源(I)位置坐标； S-314、显示污染源(I)位置，再执行S-303。【文档编号】G01N33/18GK103472201SQ201310438369【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日 【专利技术者】杨君, 柴利, 李微, 罗旭, 田鑫 申请人:武汉科技大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
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，ux表示待监测河流的水流速度，ksy表示弥散系数，k1表示降解系数，(xi,yi)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ux，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≤xi??????????????????(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。FDA0000386474020000013.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨君，柴利，李微，罗旭，田鑫，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：
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