【摘要】：當前,有毒有害氣體的泄漏嚴重威脅著人們的生命和財產(chǎn)安全,因此開展氣體泄漏監(jiān)測與源定位研究具有重要的意義。目前的室內(nèi)氣體泄漏監(jiān)測與定位方法存在諸如應用限制條件多、應用環(huán)境簡單、局限于二維平面等問題。為此,本文重點針對室內(nèi)三維氣體泄漏監(jiān)測與源定位問題展開了研究。完成的主要工作如下:(1)提出了一種室內(nèi)三維氣體泄漏監(jiān)測系統(tǒng)以及一種基于該系統(tǒng)的泄漏源定位策略。該監(jiān)測系統(tǒng)的提出受到醫(yī)學領域天軌移位系統(tǒng)啟發(fā),可實現(xiàn)多個傳感器節(jié)點的三維空間運動,并完成氣體泄漏監(jiān)測任務。泄漏源定位策略要求將待監(jiān)測區(qū)域劃分為多個小四面體區(qū)域,并通過判斷每個四面體內(nèi)部的源情況(有泄漏源或無泄漏源)實現(xiàn)源定位。此策略將源定位問題轉化為了四面體內(nèi)部源情況的二分類問題。本文對室內(nèi)三維氣體泄漏監(jiān)測系統(tǒng)、源定位策略中的最大氣體濃度搜索和四面體遍歷兩種方法進行了仿真驗證。(2)針對源定位策略中的四面體內(nèi)部源的判斷問題,提出一種基于質(zhì)量通量判據(jù)的二分類方法。具體工作包括:推導質(zhì)量通量判據(jù),提出四面體表面凈質(zhì)量通量的計算方法,以及設計室內(nèi)人工風場環(huán)境下的四面體驗證實驗。實驗結果表明依據(jù)質(zhì)量通量判據(jù)和多組質(zhì)量通量的平均值可以較好地完成四面體內(nèi)部源情況的二分類。(3)上述方法需要多組實驗數(shù)據(jù)并導致源定位耗時較長,為了解決這一問題,本文提出了一種基于機器學習算法的四面體內(nèi)部源情況二分類方法,用以進行源定位。采用訓練速度較快的極限學習機算法,并將其與質(zhì)量通量判據(jù)相結合,其中質(zhì)量通量判據(jù)作為樣本過濾器為極限學習機篩選訓練樣本。相較于質(zhì)量通量判據(jù)方法,此法以較大的離線訓練工作量、犧牲一定的分類正確率為代價,提高了在線源定位的速度。最后設計了室內(nèi)自然通風環(huán)境下的四面體實驗,通過與單獨的極限學習機方法的分類結果對比,驗證了此法的有效性。
【圖文】：

圖 1-1 Jelicic 設計的傳感器節(jié)點[7]源的方法主要基于概率統(tǒng)計和最ess Sensor Network, WSN）與粒子問題，與最大似然估計（Maxim

[12]提出了一種高效的分布式的連續(xù)貝葉斯估計方法來解決泄漏源定位問題，并通過仿真證明了算法的有效性（如圖1-2所示）。畢瑛煒等[13]綜合使用假設檢驗法和卡爾曼濾波方法完成泄漏源的探測與定位，此外，，針對傳統(tǒng)算法定位多個泄漏源時計算復雜度呈指數(shù)增長的問題，該文應用貪婪思想對潛在源進行逐一探測，保證了“假設”數(shù)量的增長與源的個數(shù)呈線性關系。秦曉鑫等[14]假設氣體擴散滿足高斯煙團模型并用Taylor級數(shù)展開將模型線性化，之后根據(jù)高斯馬爾科夫定理提出了基于最佳線性無偏估計（Best Linear Unbiased Estiamtor, BLUE）
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP274

【參考文獻】

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本文編號：2600950