危險(xiǎn)氣體無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及氣體源定位算法的研究.pdf

1、危險(xiǎn)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(huì)造成極大地危害。同時(shí)，氣體泄漏后，如果所監(jiān)測(cè)的區(qū)域面積較大，經(jīng)常難以確定氣體源的位置。針對(duì)以上原因，本文首先設(shè)計(jì)了基于無(wú)線傳感網(wǎng)的危險(xiǎn)氣體的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，然后研究了氣體源定位算法。
　　為了監(jiān)測(cè)氣體的泄漏并定位氣體源的位置，首先設(shè)計(jì)了基于ZigBee無(wú)線傳感技術(shù)的氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它主要分為下位機(jī)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)

2、和上位機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)。下位機(jī)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)主要分為:固定氣體監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)氣體監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。固定氣體監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)安裝在固定位置點(diǎn)進(jìn)行氣體濃度的監(jiān)測(cè)，移動(dòng)氣體監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)則配備給機(jī)器人或者專業(yè)人員，以便自由移動(dòng)地監(jiān)測(cè)氣體濃度并排除險(xiǎn)情。氣體監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到的氣體濃度經(jīng)過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，路由器則主要負(fù)責(zé)信息的中繼和轉(zhuǎn)發(fā)，擴(kuò)大系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的范圍。同時(shí)部分路由器為附近的氣體監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)提供路由節(jié)點(diǎn)ID，以便氣體監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)將搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后通過(guò)串口上傳到上位機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，基于C＃的上位機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，按區(qū)域顯示各節(jié)點(diǎn)的氣體濃度，并繪制節(jié)點(diǎn)濃度的歷史曲線。
　　為了能在監(jiān)測(cè)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(kuò)散模型，重點(diǎn)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