【摘要】：當(dāng)前,有毒有害氣體的泄漏嚴(yán)重威脅著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全,因此開(kāi)展氣體泄漏監(jiān)測(cè)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(cè)與定位方法存在諸如應(yīng)用限制條件多、應(yīng)用環(huán)境簡(jiǎn)單、局限于二維平面等問(wèn)題。為此,本文重點(diǎn)針對(duì)室內(nèi)三維氣體泄漏監(jiān)測(cè)與源定位問(wèn)題展開(kāi)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(cè)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(cè)系統(tǒng)的提出受到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域天軌移位系統(tǒng)啟發(fā),可實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的三維空間運(yùn)動(dòng),并完成氣體泄漏監(jiān)測(cè)任務(wù)。泄漏源定位策略要求將待監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分為多個(gè)小四面體區(qū)域,并通過(guò)判斷每個(gè)四面體內(nèi)部的源情況(有泄漏源或無(wú)泄漏源)實(shí)現(xiàn)源定位。此策略將源定位問(wèn)題轉(zhuǎn)化為了四面體內(nèi)部源情況的二分類問(wèn)題。本文對(duì)室內(nèi)三維氣體泄漏監(jiān)測(cè)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(jìn)行了仿真驗(yàn)證。(2)針對(duì)源定位策略中的四面體內(nèi)部源的判斷問(wèn)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(dǎo)質(zhì)量通量判據(jù),提出四面體表面凈質(zhì)量通量的計(jì)算方法,以及設(shè)計(jì)室內(nèi)人工風(fēng)場(chǎng)環(huán)境下的四面體驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并導(dǎo)致源定位耗時(shí)較長(zhǎng),為了解決這一問(wèn)題,本文提出了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的四面體內(nèi)部源情況二分類方法,用以進(jìn)行源定位。采用訓(xùn)練速度較快的極限學(xué)習(xí)機(jī)算法,并將其與質(zhì)量通量判據(jù)相結(jié)合,其中質(zhì)量通量判據(jù)作為樣本過(guò)濾器為極限學(xué)習(xí)機(jī)篩選訓(xùn)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(xùn)練工作量、犧牲一定的分類正確率為代價(jià),提高了在線源定位的速度。最后設(shè)計(jì)了室內(nèi)自然通風(fēng)環(huán)境下的四面體實(shí)驗(yàn),通過(guò)與單獨(dú)的極限學(xué)習(xí)機(jī)方法的分類結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了此法的有效性。
【圖文】：

圖 1-1 Jelicic 設(shè)計(jì)的傳感器節(jié)點(diǎn)[7]源的方法主要基于概率統(tǒng)計(jì)和最ess Sensor Network, WSN）與粒子問(wèn)題，與最大似然估計(jì)（Maxim

[12]提出了一種高效的分布式的連續(xù)貝葉斯估計(jì)方法來(lái)解決泄漏源定位問(wèn)題，并通過(guò)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(shè)檢驗(yàn)法和卡爾曼濾波方法完成泄漏源的探測(cè)與定位，此外，，針對(duì)傳統(tǒng)算法定位多個(gè)泄漏源時(shí)計(jì)算復(fù)雜度呈指數(shù)增長(zhǎng)的問(wèn)題，該文應(yīng)用貪婪思想對(duì)潛在源進(jìn)行逐一探測(cè)，保證了“假設(shè)”數(shù)量的增長(zhǎng)與源的個(gè)數(shù)呈線性關(guān)系。秦曉鑫等[14]假設(shè)氣體擴(kuò)散滿足高斯煙團(tuán)模型并用Taylor級(jí)數(shù)展開(kāi)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(wú)偏估計(jì)（Best Linear Unbiased Estiamtor, BLUE）
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP274

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2600950