基于无线传感器网络的静态水环境近岸污染源定位研究

发布时间：2023-04-01 18:29

　　随着人们对环境保护的重视，水环境问题已经成为全人类关注的焦点之一。因此，水体中污染源的监测与定位具有重要现实意义。相较于遥感技术、水下机器人、人工探测，由大量节点组成的无线传感器网络(WSN)以其灵敏度高，抗干扰性强，定位精度高，目标监测范围广等特点被广泛应用于目标的监测与定位问题中，本文采用无线传感器网络监测水环境中污染物的排放，获取水环境中的相关数据，并进一步对污染源定位。本文首先综述了国内外气源定位技术与水下定位技术，然后针对水体中污染源的定位问题从污染源扩散模型，定位精度以及定位算法的实用性等方面展开了研究。本文的主要内容如下： (1)采用初等解析函数对近岸水污染源扩散模型进行简化，该初等解析函数的引入使得定位算法得到了简化，提高了定位效率。 (2)针对静态水环境中近岸污染源定位问题提出了两种不同的定位算法。一种为时间—浓度算法，该算法根据同一传感器节点在不同时刻监测到的污染源离子浓度实现源定位；另一种为基于浓度算法，该算法采用同一时刻不同传感器节点采集到的污染源离子浓度进行定位。 (3)采用Matlab仿真工具产生模拟数据，基于模拟数据，结合背景噪声对本文提出的两种定位算法进...

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 无线传感器网络
        1.2.1 无线传感器网络结构
        1.2.2 无线传感器网络应用于水环境定位的优势
    1.3 国内外的研究现状
        1.3.1 气体污染源定位研究
        1.3.2 水下定位系统
        1.3.3 水污染研究
    1.4 本文的研究工作及组织结构
第二章 背景知识
    2.1 水环境动力学模型的发展
    2.2 受边界影响的水环境动力学模型
        2.2.1 近岸单边不透水边界扩散
        2.2.2 具有一边边界为固定浓度补给的扩散模型
        2.2.3 处于两不透水平行边界中的连续源二维扩散
    2.3 无界水环境动力学模型
        2.3.1 污染物浓度具有突变界面的一维扩散
        2.3.2 瞬时点源在水体无随流时的二维扩散
    2.4 二分法
    2.5 本章小结
第三章 近岸扩散源定位方法
    3.1 定位系统与定位模型
        3.1.1 污染源定位系统
        3.1.2 一维污染源浓度扩散模型
    3.2 定位算法
    3.3 近似模型与基于近似模型的定位算法
        3.3.1 近似模型
        3.3.2 基于近似模型的算法
    3.4 本章小结
第四章 算法仿真验证
    4.1 仿真实验模拟浓度的生成
        4.1.1 某点上的污染质浓度随时间的变化
        4.1.2 扩散浓度与扩散位置之间的关系
        4.1.3 扩散浓度与扩散源离岸边的距离之间的关系
    4.2 针对算法一的仿真
        4.2.1 时间的变化对定位精度的影响
        4.2.2 背景噪声对算法一定位精度的影响
    4.3 针对算法二的仿真
        4.3.1 结点个数对定位精度的影响
        4.3.2 背景噪声对定位精度的影响
    4.4 两种定位算法比较
    4.5 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 本文总结
    5.2 后续工作展望
参考文献
致谢
附录
详细摘要



本文编号：3777641