危險氣體無線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計及氣體源定位算法的研究.pdf

1、危險氣體經(jīng)常出現(xiàn)在人們?nèi)粘５纳a(chǎn)和生活中。如民用的天然氣、工業(yè)用的工業(yè)氣體、自然災(zāi)害或安全事故后伴隨產(chǎn)生的有毒氣體等，這些氣體的泄漏都會造成極大地危害。同時，氣體泄漏后，如果所監(jiān)測的區(qū)域面積較大，經(jīng)常難以確定氣體源的位置。針對以上原因，本文首先設(shè)計了基于無線傳感網(wǎng)的危險氣體的監(jiān)測系統(tǒng)，然后研究了氣體源定位算法。
　　為了監(jiān)測氣體的泄漏并定位氣體源的位置，首先設(shè)計了基于ZigBee無線傳感技術(shù)的氣體監(jiān)測系統(tǒng)，它主要分為下位機監(jiān)測節(jié)點

2、和上位機監(jiān)測平臺。下位機監(jiān)測節(jié)點主要分為:固定氣體監(jiān)測節(jié)點、移動氣體監(jiān)測節(jié)點、路由器節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點。固定氣體監(jiān)測節(jié)點安裝在固定位置點進行氣體濃度的監(jiān)測，移動氣體監(jiān)測節(jié)點則配備給機器人或者專業(yè)人員，以便自由移動地監(jiān)測氣體濃度并排除險情。氣體監(jiān)測節(jié)點將檢測到的氣體濃度經(jīng)過ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，路由器則主要負責(zé)信息的中繼和轉(zhuǎn)發(fā)，擴大系統(tǒng)監(jiān)測的范圍。同時部分路由器為附近的氣體監(jiān)測節(jié)點提供路由節(jié)點ID，以便氣體監(jiān)測節(jié)點根據(jù)路由ID確定自身所

3、處的路由區(qū)域。協(xié)調(diào)器節(jié)點將搜集的數(shù)據(jù)進行整理后通過串口上傳到上位機監(jiān)測平臺，基于C＃的上位機監(jiān)測平臺對數(shù)據(jù)進行分類處理，按區(qū)域顯示各節(jié)點的氣體濃度，并繪制節(jié)點濃度的歷史曲線。
　　為了能在監(jiān)測到氣體泄漏之后還能定位氣體源的位置，本文研究了氣體源定位的算法。首先分析了不同的氣體源定位方法，選擇了基于模型的氣體源定位的方法。然后，介紹了不同的氣體擴散模型，重點研究了高斯煙羽模型，分別仿真了不同高度平面、不同大氣穩(wěn)定度、不同氣體泄漏源和