發(fā)布時(shí)間：2017-10-23 08:46

  本文關(guān)鍵詞：大型石化廠區(qū)內(nèi)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的有毒氣體邊界區(qū)域定位

  更多相關(guān)文章： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 平面化算法 邊界區(qū)域定位 有毒氣體

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成,通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息,并發(fā)送給觀察者。在大型石化廠區(qū)中,利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)智能化工廠,對(duì)溫度的監(jiān)測、管道液壓的監(jiān)測、設(shè)備故障的診斷、污染排放的監(jiān)測、有毒氣體泄漏的監(jiān)測等都有非常重要的幫助。工業(yè)生產(chǎn)中,由于石化裝置設(shè)備長時(shí)間的腐蝕老化,裝置有可能會(huì)出現(xiàn)故障,從而泄露一些有毒氣體,甚至發(fā)生爆炸。若不能及時(shí)的處理,會(huì)對(duì)廠區(qū)一線員工生命造成很大的威脅,并且對(duì)于廠區(qū)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。有毒氣體作為連續(xù)物體,不同于一般常見的連續(xù)物體,如液態(tài)水、石油等,它無色無味,沒有明確的邊界,并且人的肉眼是非常難以發(fā)現(xiàn)的。在廠區(qū)內(nèi),液體,如石油,由于人的肉眼能夠看清泄漏情況,因此人們關(guān)心的是它們的泄漏范圍內(nèi)邊界以及內(nèi)部區(qū)域的情況,傳感器節(jié)點(diǎn)收集并報(bào)告內(nèi)邊界信息即可有效控制險(xiǎn)情。而針對(duì)有毒氣體而言,它擴(kuò)散的情況是人的肉眼無法看見,因此僅僅報(bào)告有毒氣體的內(nèi)邊界是完全不夠的,還需要確定出有毒氣體大致的擴(kuò)散邊界區(qū)域范圍,以便疏散廠區(qū)作業(yè)員工。本文研究的目的是利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)作感知,確定出有毒氣體的大致邊界區(qū)域范圍而不僅僅是其內(nèi)邊界。為了更好地對(duì)有毒氣體邊界區(qū)域的定位,本文引入了平面化算法。平面化算法能夠有效的把一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò),切割成為由一個(gè)個(gè)非常清晰可見的Face組成的平面圖形,方便計(jì)算有毒氣體的邊界區(qū)域范圍面積。為了探究平面化算法對(duì)于確定有毒氣體邊界區(qū)域的影響,本文使用了GG和RNG兩種不同的平面化算法進(jìn)行比較研究。同時(shí)本文還探究了不同的節(jié)點(diǎn)密度和不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如隨機(jī)拓?fù)�、網(wǎng)格拓?fù)涞?對(duì)于確定有毒氣體邊界區(qū)域的影響。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同的平面化算法對(duì)于有毒氣體邊界區(qū)域面積的確定是不同的,GG平面化算法所形成的區(qū)域范圍比RNG更為精確;不同的節(jié)點(diǎn)密度對(duì)有毒氣體邊界區(qū)域也是有影響的,隨著密度的增加,精確度越高,但當(dāng)節(jié)點(diǎn)密度到達(dá)一定值時(shí)影響甚微;不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于有毒氣體邊界區(qū)域確定也是不同的,實(shí)驗(yàn)表明網(wǎng)格分布比隨機(jī)分布更精確也更理想,但是不好實(shí)現(xiàn)實(shí)際廠區(qū)內(nèi)節(jié)點(diǎn)部署。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 平面化算法 邊界區(qū)域定位 有毒氣體
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ086.51;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 引言10-20
• 1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介10-13
• 1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)10-11
• 1.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)11
• 1.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用11-13
• 1.2 工業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)背景13-15
• 1.3 本文的研究目標(biāo)和內(nèi)容15-18
• 1.3.1 研究目標(biāo)15-16
• 1.3.2 研究內(nèi)容16-18
• 1.4 本課題的研究意義18
• 1.5 本文的結(jié)構(gòu)18-20
• 第二章 氣體邊界定位的相關(guān)技術(shù)介紹20-29
• 2.1 氣體邊界定位現(xiàn)狀20-22
• 2.2 現(xiàn)有氣體邊界定位研究中不足之處22-24
• 2.3 平面化算法24-29
• 2.3.1 平面圖形以及平面化算法24-25
• 2.3.2 本文中應(yīng)用到的GG和RNG平面化算法原理的介紹25-29
• 第三章 基于平面化算法的有毒氣體邊界區(qū)域定位算法29-42
• 3.1 概念定義29-31
• 3.2 算法思想31-32
• 3.3 算法設(shè)計(jì)32-33
• 3.4 算法實(shí)施步驟33-35
• 3.5 局部最優(yōu)問題及其解決方案35-36
• 3.6 節(jié)點(diǎn)失效問題及失效覆蓋面積計(jì)算36-42
• 3.6.1 失效覆蓋面積算法設(shè)計(jì)37-38
• 3.6.2 失效覆蓋區(qū)域計(jì)算詳細(xì)解決方案38-42
• 第四章 仿真實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析42-54
• 4.1 實(shí)驗(yàn)工具：NetTopo平臺(tái)介紹42-46
• 4.2 仿真模擬實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析46-52
• 4.2.1 節(jié)點(diǎn)密度對(duì)于有毒氣體邊界區(qū)域的影響47-48
• 4.2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于氣體邊界區(qū)域的影響48-50
• 4.2.3 不同平面化算法對(duì)于氣體邊界區(qū)域的影響50-52
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)52-54
• 第五章 總結(jié)與展望54-57
• 5.1 本文的研究工作以及創(chuàng)新點(diǎn)54-55
• 5.2 未來工作展望55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果60

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1082479