專利名稱：一種突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位系統(tǒng)及定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于災(zāi)害預(yù)防技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位系統(tǒng)及定位方法。
背景技術(shù)：
中國已大踏步跨入了重化工時代，作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著舉足輕重的作用。但石化行業(yè)本身具有原料及產(chǎn)品多為易燃、易爆、有毒、有害，生產(chǎn)過 程多處于高溫、高壓或低溫、負壓等苛刻條件。一旦發(fā)生石化事故，必然對安全環(huán)保等管理工作造成極大挑戰(zhàn)。如何防范和治理災(zāi)難是當下必須面對的課題。2010年大連“7. 16”爆炸事故，泄露原油上萬噸。此事還未查明，在一周年時，2011年7月16日，大連中石化再次發(fā)生火災(zāi)，直接損失5億元；2010年9月7日，中石化勝利作業(yè)三號平臺，發(fā)生一起傾斜事故，導(dǎo)致36人遇險，其中2人溺水死亡，直接經(jīng)濟損失592萬元；2005年吉化雙苯廠爆炸事故，由于應(yīng)急處置不合理，造成8人死亡，60人受傷，直接經(jīng)濟損失6908萬元，并有約100噸苯類污染物流入松花江水體，引發(fā)松花江水污染事件；2003年重慶開縣井噴事故，由于缺少應(yīng)急預(yù)案，沒及時做出正確決策，結(jié)果導(dǎo)致243人因硫化氫中毒死亡，65000人被緊急疏散安置，直接經(jīng)濟損失達6432. 31萬元。面對事故頻發(fā)的石化行業(yè)，如何高效及時地對監(jiān)測預(yù)警石化微量泄露，特別是對事故地點準確及時地定位及對事故發(fā)生時的立即響應(yīng)是今后極其重要的研究課題。發(fā)明專利CN201010220462. 6公開了一種石化行業(yè)泄漏與定位預(yù)警系統(tǒng)及其建立方法，該專利公開了一個石化行業(yè)泄漏與定位預(yù)警系統(tǒng)如何進行無線組網(wǎng)和預(yù)警。該專利提出，根據(jù)事故發(fā)生區(qū)域大小，向該事故發(fā)生區(qū)域部署5個至150個無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，根據(jù)該事故區(qū)域的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳送的傳感器檢測信息，確定是否發(fā)生突發(fā)事件，并對事故區(qū)域拋撒傳感器，組成動態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該專利重點在于如何組網(wǎng)與信息檢測，例如綁定、喚醒、加入網(wǎng)絡(luò)、掃描、路由等等都屬于組網(wǎng)的內(nèi)容，但該專利并未解決如何對事故地點進行精確定位的問題。定位的前提是固定節(jié)點知道自己的位置坐標，這樣定位拋撒節(jié)點才能依據(jù)固定節(jié)點的位置信息和信號強度等參數(shù)去計算出自身的位置，上述專利沒有涉及到，沒有說明具體應(yīng)當采用何種定位算法，其后也沒有提出如何確定危險區(qū)域，對拋撒節(jié)點的如何定位也沒做具體闡述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位系統(tǒng)及定位方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心計算機及多個子網(wǎng)絡(luò)，每個子網(wǎng)絡(luò)位于一個檢測區(qū)域內(nèi)，包括多個固定節(jié)點，固定節(jié)點固定安裝在該區(qū)域內(nèi)的各個檢測點處，固定節(jié)點與固定傳感器相連；各個子網(wǎng)絡(luò)中固定節(jié)點及固定傳感器的設(shè)立的結(jié)構(gòu)、密度及固定傳感器種類隨檢測區(qū)域?qū)嶋H環(huán)境的不同而不同，固定傳感器的檢測信號被送入固定節(jié)點，與監(jiān)控中心計算機一起構(gòu)成對突發(fā)災(zāi)害性事故進行初步定位的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述的突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位系統(tǒng)還包括為某些重要的檢測區(qū)域分別配置的修補機器人，所述的修補機器人帶有定位節(jié)點，并攜帶多個可拋撒傳感器，每個拋撒傳感器帶有拋撒傳感器節(jié)點，其攜帶的傳感器稱為移動傳感器；在監(jiān)控中心計算機根據(jù)固定節(jié)點傳來的信息包判斷某個或某些檢測區(qū)域發(fā)生突發(fā)災(zāi)害性事故可能性，并初步確定突發(fā)事故危險區(qū)域；為該區(qū)域配置的修補機器人在移動到初步確定的突發(fā)事故危險區(qū)域后，其定位節(jié)點加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并將攜帶的多個拋撒傳感器撒在檢測點處拋撒，各個拋撒傳感器節(jié)點也加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，至此實現(xiàn)了快速定位組網(wǎng)，由監(jiān)控中心計算機根據(jù)各個固定傳感器和移動傳感器的采集的檢測信息及各自的位置信息，進一步進行泄露點定位。所述的固定傳感器和移動傳感器可以為氣體傳感器。
本發(fā)明同時提供一種采用權(quán)利要求所述的系統(tǒng)實現(xiàn)的突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位方法，包括下列步驟I)按照檢測區(qū)域的不同，組建不同的子網(wǎng)絡(luò)，各個子網(wǎng)絡(luò)中固定節(jié)點設(shè)制的結(jié)構(gòu)、密度及其上的傳感器種類隨檢測區(qū)域?qū)嶋H環(huán)境的不同而不同，在每個子網(wǎng)絡(luò)中，將固定節(jié)點及分別與各個固定節(jié)點相連的固定傳感器安裝在各個檢測點，確定各個固定節(jié)點自身的位置坐標，與監(jiān)控中心計算機一起構(gòu)成對突發(fā)災(zāi)害性事故進行初步定位的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；2)為某些重要的檢測區(qū)域分別配置的修補機器人；3)利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控；4)當無線傳感器網(wǎng)絡(luò)判斷某個或某些檢測點可能發(fā)生突發(fā)災(zāi)害性事故時，初步確定突發(fā)事故危險區(qū)域；5)若突發(fā)事故危險區(qū)域配置有修補機器人，則使修補機器人移動到初步確定的突發(fā)事故危險區(qū)域，并拋撒其攜帶的多個拋撒傳感器；6)各個拋撒傳感器及其節(jié)點和修補機器人的定位節(jié)點也加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，至此實現(xiàn)突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位的完全組網(wǎng)，由監(jiān)控中心計算機根據(jù)各個傳感器采集的檢測信息及各自的位置信息，進一步進行事故定位。作為優(yōu)選實施方式，步驟5)中，各個拋撒傳感器節(jié)點和定位節(jié)點在進行自身位置定位時，采用基于RSSI值的測距定位方法，具體的定位方法可以是將各個固定節(jié)點作為初始的錨節(jié)點，以需要定位的某個拋撒傳感器節(jié)點或定位節(jié)點作為未知節(jié)點，采用的測距定位方法如下(I)每個錨節(jié)點ai都以一定的信號強度廣播自身的ID號及位置信息(xai，yai)，其中(i = 1，2，…,N) ο(2)每個未知節(jié)點nk接收到鄰居錨節(jié)點的信息，并且計算每個接收到信息錨節(jié)點的連通度CM__=^^xl00%，其中，nrecv(ai, t)是在時間段t內(nèi)，節(jié)點nk收到的由錨
節(jié)點ai發(fā)出信號的數(shù)量；nsmd(ai，t)是在時間段t內(nèi)，由錨節(jié)點ai發(fā)出信號的數(shù)量；(3)當某個錨節(jié)點ai的連通度高于一個設(shè)定閾值,未知節(jié)點nk把Si當作鄰居錨節(jié)點；(4)當未知節(jié)點尋找到3個鄰居錨節(jié)點時，假設(shè)已知3個錨節(jié)點a1; a2，a3的位置坐標分別為(xal，yal)，(xa2，ya2)，(xa3，ya3)，并設(shè)各個節(jié)點的無線射程為r，按照下列的三組公式求解該3個錨圓的三個內(nèi)交匯點S1 (xel, yel), e2(xe2, ye2)和e3(xe3, ye3)
權(quán)利要求
1.一種突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心計算機及多個子網(wǎng)絡(luò)，每個子網(wǎng)絡(luò)位于一個檢測區(qū)域內(nèi)，包括多個固定節(jié)點，固定節(jié)點固定安裝在該區(qū)域內(nèi)的各個檢測點處，固定節(jié)點與固定傳感器相連；各個子網(wǎng)絡(luò)中固定節(jié)點及固定傳感器的設(shè)立的結(jié)構(gòu)、密度及固定傳感器種類隨檢測區(qū)域?qū)嶋H環(huán)境的不同而不同，固定傳感器的檢測信號被送入固定節(jié)點，與監(jiān)控中心計算機一起構(gòu)成對突發(fā)災(zāi)害性事故進行初步定位的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述的突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位系統(tǒng)還包括為某些重要的檢測區(qū)域分別配置的修補機器人，所述的修補機器人帶有定位節(jié)點，并攜帶多個可拋撒傳感器，每個拋撒傳感器帶有拋撒傳感器節(jié)點，其攜帶的傳感器稱為移動傳感器；在監(jiān)控中心計算機根據(jù)固定節(jié)點傳來的信息包判斷某個或某些檢測區(qū)域發(fā)生突發(fā)災(zāi)害性事故可能性，并初步確定突發(fā)事故危險區(qū)域；為該區(qū)域配置的修補機器人在移動到初步確定的突發(fā)事故危險區(qū)域后，其定位節(jié)點加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并將攜帶的多個拋撒傳感器撒在檢測點處拋撒，各個拋撒傳感器節(jié)點也加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，至此實現(xiàn)了快速定位組網(wǎng)，由監(jiān)控中心計算機根據(jù)各個固定傳感器和移動傳感器的采集的檢測信息及各自的位置信息，進一步進行泄露點定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所說的突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位系統(tǒng)，其特征在于所述的固定傳感器和移動傳感器均為氣體傳感器。
3.一種采用權(quán)利要求所述的系統(tǒng)實現(xiàn)的突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位方法，包括下列步驟 1)按照檢測區(qū)域的不同，組建不同的子網(wǎng)絡(luò)，各個子網(wǎng)絡(luò)中固定節(jié)點設(shè)制的結(jié)構(gòu)、密度及其上的傳感器種類隨檢測區(qū)域?qū)嶋H環(huán)境的不同而不同，在每個子網(wǎng)絡(luò)中，將固定節(jié)點及分別與各個固定節(jié)點相連的固定傳感器安裝在各個檢測點，確定各個固定節(jié)點自身的位置坐標，與監(jiān)控中心計算機一起構(gòu)成對突發(fā)災(zāi)害性事故進行初步定位的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)； 2)為某些重要的檢測區(qū)域分別配置的修補機器人； 3)利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控； 4)當無線傳感器網(wǎng)絡(luò)判斷某個或某些檢測點可能發(fā)生突發(fā)災(zāi)害性事故時，初步確定突發(fā)事故危險區(qū)域； 5)若突發(fā)事故危險區(qū)域配置有修補機器人，則使修補機器人移動到初步確定的突發(fā)事故危險區(qū)域，并拋撒其攜帶的多個拋撒傳感器； 6)各個拋撒傳感器及其節(jié)點和修補機器人的定位節(jié)點也加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，至此實現(xiàn)突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位的完全組網(wǎng)，由監(jiān)控中心計算機根據(jù)各個傳感器采集的檢測信息及各自的位置信息，進一步進行事故定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位方法，其特征在于，步驟5)中，各個拋撒傳感器節(jié)點和定位節(jié)點在進行自身位置定位時，采用基于RSSI值的測距定位方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位方法，其特征在于，將各個固定節(jié)點作為初始的錨節(jié)點，以需要定位的某個拋撒傳感器節(jié)點或定位節(jié)點作為未知節(jié)點，采用的測距定位方法如下 (1)每個錨節(jié)點ai都以一定的信號強度廣播自身的ID號及位置信息(xai，yai)，其中(i = 1,2, · · ·，N)。
(2)每個未知節(jié)點nk接收到鄰居錨節(jié)點的信息，并且計算每個接收到信息錨節(jié)點的連通度
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位方法,其特征在于，當未知節(jié)點無線通信范圍內(nèi)的錨節(jié)點大于3個的時候，選取最靠近未知節(jié)點的3個錨節(jié)點作為其鄰居錨節(jié)點。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位方法，其特征在于，步驟(3)中設(shè)定的閾值90%。
全文摘要
本發(fā)明屬于災(zāi)害預(yù)防技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種突發(fā)災(zāi)害性事故快速定位系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心計算機及多個子網(wǎng)絡(luò)，每個子網(wǎng)絡(luò)位于一個檢測區(qū)域內(nèi)，包括固定安裝在該區(qū)域內(nèi)的各個檢測點處的多個固定節(jié)點及固定傳感器；各個子網(wǎng)絡(luò)中固定節(jié)點及固定傳感器的設(shè)立的結(jié)構(gòu)、密度及固定傳感器種類隨檢測區(qū)域?qū)嶋H環(huán)境的不同而不同，固定傳感器的檢測信號被送入固定節(jié)點，與監(jiān)控中心計算機一起構(gòu)成對突發(fā)災(zāi)害性事故進行初步定位的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，該定位系統(tǒng)還包括為某些重要的檢測區(qū)域分別配置的修補機器人，其帶有定位節(jié)點，并攜帶多個可拋撒傳感器。本發(fā)明同時提供一種采用上述系統(tǒng)實現(xiàn)的定位方法。本發(fā)明具有檢測準確、定位精度高、處理速度快，無線布線等優(yōu)點。
文檔編號H04W84/18GK102636772SQ20121007251
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者丁承君, 付勝梁, 崔超, 段萍 申請人:河北工業(yè)大學