鈾尾礦庫作為核燃料循環(huán)系統(tǒng)中數(shù)量最龐大的放射性廢物貯存場所,可能會對其周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的放射性污染,是長期潛在的放射性污染源。為了消除鈾尾礦庫對周邊環(huán)境和公眾安全帶來的放射性污染隱患,亟需構(gòu)建高效的智能監(jiān)測方法和理論體系對鈾尾礦庫周邊環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測。針對現(xiàn)有的鈾尾礦庫周邊區(qū)域放射性污染監(jiān)測方法效率較低、智能化程度不高等不足,本文利用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)、多源信息融合等理論,提出和構(gòu)建了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等新型網(wǎng)絡(luò)理論和方法的智能監(jiān)測體系,對基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)的鈾尾礦庫周邊環(huán)境放射性污染目標(biāo)檢測、鈾尾礦庫周邊環(huán)境監(jiān)測覆蓋盲區(qū)檢測,以及覆蓋盲區(qū)修復(fù)等一系列關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究,提出了基于數(shù)據(jù)融合理論的放射性污染目標(biāo)高效檢測方法,設(shè)計了能量高效的可信信息覆蓋盲區(qū)檢測方法,解決了鈾尾礦庫放射性污染監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)多模覆蓋盲區(qū)修復(fù)問題。研究主要內(nèi)容和成果如下:(1)基于數(shù)據(jù)融合理論,提出了一種高效節(jié)能的鈾尾礦庫周邊環(huán)境放射性污染目標(biāo)檢測方法。充分挖掘傳感器節(jié)點之間的協(xié)作,實現(xiàn)了無線傳感網(wǎng)分布式分簇決策融合放射性污染目標(biāo)檢測。每個節(jié)點根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和局部決策閾值做出局部決策,然后收集鄰居節(jié)點的決策結(jié)果,基于決策融合規(guī)則做出簇級決策,最后,無線傳感網(wǎng)絡(luò)根據(jù)各節(jié)點的簇級決策融合結(jié)果做出網(wǎng)絡(luò)級決策。實驗結(jié)果表明,所提方法可逐級控制各監(jiān)測數(shù)據(jù)的誤報率,有效提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性和精確度。(2)基于可信信息覆蓋模型,提煉了鈾尾礦庫放射性污染監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)可信信息覆蓋盲區(qū)檢測問題,設(shè)計了考慮節(jié)點能量消耗模型的覆蓋盲區(qū)檢測方法。首先,基于空間相關(guān)和相關(guān)變程將檢測區(qū)域分割成一系列的重建網(wǎng)格;然后,基于可信信息覆蓋模型對每個重建網(wǎng)格進(jìn)行掃描和檢測,判斷其是否為覆蓋盲區(qū);最后,利用圖像處理法提取覆蓋盲區(qū)邊界。實驗結(jié)果表明所提出的方法均能有效的檢測到覆蓋盲區(qū)的具體位置和數(shù)量。(3)從局域視角研究了鈾尾礦庫周邊區(qū)域環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)可信信息覆蓋盲區(qū)的檢測問題,提出了綜合考慮節(jié)點的通信能力、通信半徑及能量損耗的局域化檢測方法。利用鄰居傳感器節(jié)點的協(xié)作和通信能力,傳感器節(jié)點的定位和分布以及監(jiān)測的放射性環(huán)境變量的空間相關(guān)性,設(shè)計了包括LCHD、LCHDRL、Random和Random RL等啟發(fā)式解決方案。LCHD和LCHDRL兩個方案都是局域化確定每個子區(qū)域的覆蓋狀態(tài)并考慮了傳感器的通信能力。LCHDRL方案在可信信息覆蓋盲區(qū)檢測過程中,不僅考慮了傳感器的剩余能量,還考慮了其剩余壽命。Random和Random RL兩種方案都是在傳感區(qū)域任意選擇傳感器進(jìn)行可信信息覆蓋盲區(qū)檢測。在獲取了每個子區(qū)域的覆蓋狀態(tài)后,我們通過圖像處理技術(shù)提取覆蓋盲區(qū)的邊界。實驗結(jié)果表明,所提方案能高效節(jié)能的檢測到覆蓋盲區(qū)的位置和數(shù)量。(4)研究了基于可信信息覆蓋模型的鈾尾礦庫放射性污染監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)多模覆蓋盲區(qū)修復(fù)問題,設(shè)計了修復(fù)多�？尚判畔⒏采w盲區(qū)的移動節(jié)點派遣方法。挖掘監(jiān)測環(huán)境變量的空間相關(guān)性,將可信信息覆蓋盲區(qū)修復(fù)問題歸約為集合劃分問題,設(shè)計了集中式多�？尚判畔⒏采w盲區(qū)修復(fù)方案(C-MCICHH)、分布式多模可信信息覆蓋盲區(qū)修復(fù)算法(D-MCICHH)和隨機(jī)可信信息覆蓋盲區(qū)修復(fù)方案(Random)等啟發(fā)式覆蓋盲區(qū)修復(fù)算法。通過構(gòu)造一個完全加權(quán)二分圖,C-MCICHH算法將覆蓋盲區(qū)修復(fù)問題轉(zhuǎn)化為最大權(quán)重最大匹配問題,并利用經(jīng)典的匈牙利策略求解。D-MCICHH貪婪地選擇移動節(jié)點及其感測單元,根據(jù)修復(fù)貢獻(xiàn)指標(biāo)確定移動節(jié)點并通過競爭機(jī)制派遣其移動至覆蓋盲區(qū)。Random方案隨機(jī)選擇多模移動節(jié)點,集中式地派遣節(jié)點修復(fù)覆蓋盲區(qū)。實驗結(jié)果證實了所提方法能有效地修復(fù)可信信息覆蓋盲區(qū),優(yōu)化覆蓋性能,提升網(wǎng)絡(luò)壽命。
【學(xué)位單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X837
【部分圖文】：

物聯(lián)網(wǎng)(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))典型體系架構(gòu)

負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。傳輸層通過各種網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將網(wǎng)絡(luò)感知的監(jiān)測信息實時、準(zhǔn)確的傳遞出去，實現(xiàn)監(jiān)測信息的可靠傳遞。應(yīng)用層利用云計算、模糊識別等各種智能計算機(jī)技術(shù)，對海量的監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對監(jiān)測對象實施智能化控制。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶（包括人、組織和其他系統(tǒng)）的接口，它與行業(yè)需求相結(jié)合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用，真正實現(xiàn)人與物的溝通、物與物的溝通。物聯(lián)網(wǎng)體系的感知、傳輸、應(yīng)用三層架構(gòu)涵蓋了監(jiān)測所需的各個環(huán)節(jié)，包括全面感知、可靠傳送和智能處理。物聯(lián)網(wǎng)目前已經(jīng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，包括放射性污染監(jiān)測方面得到了廣泛的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對環(huán)境監(jiān)測信息的在線采集、實時監(jiān)測和管理，有效提升了監(jiān)測質(zhì)量和監(jiān)測效率。如圖 1.2為某放射源在線監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、GPS 技術(shù)和圖像識別技術(shù)等相關(guān)技術(shù)，建立了以定位及劑量率為基礎(chǔ)的檢測單元，同時輔以視頻監(jiān)控手段，對放射源進(jìn)行實時監(jiān)控。

時空動態(tài)演化規(guī)律、放射性污染監(jiān)測模型等關(guān)鍵科學(xué)問題。國家自然科學(xué)基金青年基金項目“移動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中可信信息覆蓋優(yōu)化理論與關(guān)鍵技術(shù)”（2015-2017，項目編號：61401193）。該項目以移動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為研究對象，緊密契合其特征與應(yīng)用需求，從信息協(xié)同感測的視角出發(fā)，采用CIC模型作為基礎(chǔ)節(jié)點覆蓋模型，基于該模型研究HSN中的可信信息覆蓋空洞檢測與修補(bǔ)、MSN中的優(yōu)化CIC覆蓋性能的節(jié)點自主協(xié)同移動部署等關(guān)鍵科學(xué)問題。1.4.2 論文結(jié)構(gòu)安排本文主要是針對基于物聯(lián)網(wǎng)的鈾尾礦庫周邊環(huán)境放射性污染智能監(jiān)測方法與理論展開研究，全文組織結(jié)構(gòu)共分為六章，總體結(jié)構(gòu)圖如圖1.3所示，各章節(jié)主要研究內(nèi)容安排如下：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2835947