铀尾矿库安全监测无线传感器网络技术研究

发布时间：2020-03-23 05:54

【摘要】：随着核能需求攀升,铀资源开采利用不断扩大,由此产生许多铀尾矿库,其中存储的尾矿渣含有大量放射性核素。铀尾矿库一旦发生溃坝、滑坡、核素泄露等灾害,不但会污染环境、破坏植被、危及周围居民的生命与健康,还会带来辐射危害,因此需要对其安全状态进行重点关注与监测。目前采取的监测方式与技术水平相对滞后,尚且无法达到实时动态、无线监测的效果,而无线传感器网络却可以实现,并且无线传感器网络也能够适应铀尾矿的大规模复杂环境。本文采用无线传感器网络实现对铀尾矿库的全时段在线智能监测,并对无线传感器网络应用于其中的路由协议、数据融合算法、定位跟踪的三个关键技术进行了研究,主要完成以下工作:1)GAF相交圆结构分簇路由协议研究。考虑到无线传感器网络本身能量受限的特性以及铀尾矿安全监测需求,设计了一种GAF相交圆模型的分簇路由协议。该算法的节点布置结构以铀尾矿坝体为参照,将监测区域划分成多个虚拟相交圆,被划分在同一个虚拟圆的节点,以此虚拟圆为簇结构,并按照给定参数选取簇首,数据由簇首传向基站时,在基站周围的热区内寻找中转节点分担传输来避免基站周围的节点过早死亡,以此均衡整个网络的能耗。2)事件驱动与信任分配层次数据融合算法研究。通过对数据融合本身的要求以及铀尾矿安全监测数据的特点分析,研究了在事件驱动背景下运用D-S证据理论来进行加权融合的算法。监测网络中出现异常数据时,节点会进入高频的工作状态,随着事件范围的逐步扩大,大量的节点感知到异常数据并将其上传,通过使用D-S证据理论赋予数据相应的信任分配值,高效率地融合处理数据,在低能耗的情况下降低了数据的传输量并保证数据的可靠性。3)修正平均跳距与跳数定位算法研究。为确定铀尾矿监测异常数据的发生位置,结合对节点定位精度的需求,该算法以DV-Hop为基础,根据未知节点到锚节点跳数的情况来划分类别,对单跳平均距离予以修正,结合其与跳数的乘积,得出未知节点到锚节点的距离,然后通过极大似然估计法计算未知节点的估计位置,降低定位误差。综合以上关键技术,构建了耗能低、网络寿命长、数据可靠、定位误差小且能够对铀尾矿库安全状态进行实时动态监测的无线传感器网络系统。
【图文】：

组织构建网络，统一监测一个区域获取相关信息，感知信息沿着传感器节点经多跳传输至汇聚节点。然后经无线通信网、卫星互联网或局域网送达管理节点，终端用户借管理节点向网络下达监测任务，，并聚集相应信息或数据。如图1.1所示。

传感器节点模块组成
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212.9;TN929.5

【参考文献】

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本文编号：2596297