专利名称：一种突发灾害性事故快速定位系统及定位方法
技术领域：
本发明属于灾害预防技术领域，涉及一种突发灾害性事故快速定位系统及定位方法。
背景技术：
中国已大踏步跨入了重化工时代，作为国民经济的支柱产业，对国民经济的发展起着举足轻重的作用。但石化行业本身具有原料及产品多为易燃、易爆、有毒、有害，生产过 程多处于高温、高压或低温、负压等苛刻条件。一旦发生石化事故，必然对安全环保等管理工作造成极大挑战。如何防范和治理灾难是当下必须面对的课题。2010年大连“7. 16”爆炸事故，泄露原油上万吨。此事还未查明，在一周年时，2011年7月16日，大连中石化再次发生火灾，直接损失5亿元；2010年9月7日，中石化胜利作业三号平台，发生一起倾斜事故，导致36人遇险，其中2人溺水死亡，直接经济损失592万元；2005年吉化双苯厂爆炸事故，由于应急处置不合理，造成8人死亡，60人受伤，直接经济损失6908万元，并有约100吨苯类污染物流入松花江水体，引发松花江水污染事件；2003年重庆开县井喷事故，由于缺少应急预案，没及时做出正确决策，结果导致243人因硫化氢中毒死亡，65000人被紧急疏散安置，直接经济损失达6432. 31万元。面对事故频发的石化行业，如何高效及时地对监测预警石化微量泄露，特别是对事故地点准确及时地定位及对事故发生时的立即响应是今后极其重要的研究课题。发明专利CN201010220462. 6公开了一种石化行业泄漏与定位预警系统及其建立方法，该专利公开了一个石化行业泄漏与定位预警系统如何进行无线组网和预警。该专利提出，根据事故发生区域大小，向该事故发生区域部署5个至150个无线网络节点，根据该事故区域的无线网络节点传送的传感器检测信息，确定是否发生突发事件，并对事故区域抛撒传感器，组成动态无线传感器网络。该专利重点在于如何组网与信息检测，例如绑定、唤醒、加入网络、扫描、路由等等都属于组网的内容，但该专利并未解决如何对事故地点进行精确定位的问题。定位的前提是固定节点知道自己的位置坐标，这样定位抛撒节点才能依据固定节点的位置信息和信号强度等参数去计算出自身的位置，上述专利没有涉及到，没有说明具体应当采用何种定位算法，其后也没有提出如何确定危险区域，对抛撒节点的如何定位也没做具体阐述。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术的上述不足，提供一种突发灾害性事故快速定位系统及定位方法。本发明的技术方案如下一种突发灾害性事故快速定位系统，包括监控中心计算机及多个子网络，每个子网络位于一个检测区域内，包括多个固定节点，固定节点固定安装在该区域内的各个检测点处，固定节点与固定传感器相连；各个子网络中固定节点及固定传感器的设立的结构、密度及固定传感器种类随检测区域实际环境的不同而不同，固定传感器的检测信号被送入固定节点，与监控中心计算机一起构成对突发灾害性事故进行初步定位的无线传感器网络，所述的突发灾害性事故快速定位系统还包括为某些重要的检测区域分别配置的修补机器人，所述的修补机器人带有定位节点，并携带多个可抛撒传感器，每个抛撒传感器带有抛撒传感器节点，其携带的传感器称为移动传感器；在监控中心计算机根据固定节点传来的信息包判断某个或某些检测区域发生突发灾害性事故可能性，并初步确定突发事故危险区域；为该区域配置的修补机器人在移动到初步确定的突发事故危险区域后，其定位节点加入无线传感器网络，并将携带的多个抛撒传感器撒在检测点处抛撒，各个抛撒传感器节点也加入无线传感器网络，至此实现了快速定位组网，由监控中心计算机根据各个固定传感器和移动传感器的采集的检测信息及各自的位置信息，进一步进行泄露点定位。所述的固定传感器和移动传感器可以为气体传感器。
本发明同时提供一种采用权利要求所述的系统实现的突发灾害性事故快速定位方法，包括下列步骤I)按照检测区域的不同，组建不同的子网络，各个子网络中固定节点设制的结构、密度及其上的传感器种类随检测区域实际环境的不同而不同，在每个子网络中，将固定节点及分别与各个固定节点相连的固定传感器安装在各个检测点，确定各个固定节点自身的位置坐标，与监控中心计算机一起构成对突发灾害性事故进行初步定位的无线传感器网络；2)为某些重要的检测区域分别配置的修补机器人；3)利用无线传感器网络进行监控；4)当无线传感器网络判断某个或某些检测点可能发生突发灾害性事故时，初步确定突发事故危险区域；5)若突发事故危险区域配置有修补机器人，则使修补机器人移动到初步确定的突发事故危险区域，并抛撒其携带的多个抛撒传感器；6)各个抛撒传感器及其节点和修补机器人的定位节点也加入无线传感器网络，至此实现突发灾害性事故快速定位的完全组网，由监控中心计算机根据各个传感器采集的检测信息及各自的位置信息，进一步进行事故定位。作为优选实施方式，步骤5)中，各个抛撒传感器节点和定位节点在进行自身位置定位时，采用基于RSSI值的测距定位方法，具体的定位方法可以是将各个固定节点作为初始的锚节点，以需要定位的某个抛撒传感器节点或定位节点作为未知节点，采用的测距定位方法如下(I)每个锚节点ai都以一定的信号强度广播自身的ID号及位置信息(xai，yai)，其中(i = 1，2，…,N) ο(2)每个未知节点nk接收到邻居锚节点的信息，并且计算每个接收到信息锚节点的连通度CM__=^^xl00%，其中，nrecv(ai, t)是在时间段t内，节点nk收到的由锚
节点ai发出信号的数量；nsmd(ai，t)是在时间段t内，由锚节点ai发出信号的数量；(3)当某个锚节点ai的连通度高于一个设定阈值,未知节点nk把Si当作邻居锚节点；(4)当未知节点寻找到3个邻居锚节点时，假设已知3个锚节点a1; a2，a3的位置坐标分别为(xal，yal)，(xa2，ya2)，(xa3，ya3)，并设各个节点的无线射程为r，按照下列的三组公式求解该3个锚圆的三个内交汇点S1 (xel, yel), e2(xe2, ye2)和e3(xe3, ye3)
权利要求
1.一种突发灾害性事故快速定位系统，包括监控中心计算机及多个子网络，每个子网络位于一个检测区域内，包括多个固定节点，固定节点固定安装在该区域内的各个检测点处，固定节点与固定传感器相连；各个子网络中固定节点及固定传感器的设立的结构、密度及固定传感器种类随检测区域实际环境的不同而不同，固定传感器的检测信号被送入固定节点，与监控中心计算机一起构成对突发灾害性事故进行初步定位的无线传感器网络，所述的突发灾害性事故快速定位系统还包括为某些重要的检测区域分别配置的修补机器人，所述的修补机器人带有定位节点，并携带多个可抛撒传感器，每个抛撒传感器带有抛撒传感器节点，其携带的传感器称为移动传感器；在监控中心计算机根据固定节点传来的信息包判断某个或某些检测区域发生突发灾害性事故可能性，并初步确定突发事故危险区域；为该区域配置的修补机器人在移动到初步确定的突发事故危险区域后，其定位节点加入无线传感器网络，并将携带的多个抛撒传感器撒在检测点处抛撒，各个抛撒传感器节点也加入无线传感器网络，至此实现了快速定位组网，由监控中心计算机根据各个固定传感器和移动传感器的采集的检测信息及各自的位置信息，进一步进行泄露点定位。
2.根据权利要求I所说的突发灾害性事故快速定位系统，其特征在于所述的固定传感器和移动传感器均为气体传感器。
3.一种采用权利要求所述的系统实现的突发灾害性事故快速定位方法，包括下列步骤 1)按照检测区域的不同，组建不同的子网络，各个子网络中固定节点设制的结构、密度及其上的传感器种类随检测区域实际环境的不同而不同，在每个子网络中，将固定节点及分别与各个固定节点相连的固定传感器安装在各个检测点，确定各个固定节点自身的位置坐标，与监控中心计算机一起构成对突发灾害性事故进行初步定位的无线传感器网络； 2)为某些重要的检测区域分别配置的修补机器人； 3)利用无线传感器网络进行监控； 4)当无线传感器网络判断某个或某些检测点可能发生突发灾害性事故时，初步确定突发事故危险区域； 5)若突发事故危险区域配置有修补机器人，则使修补机器人移动到初步确定的突发事故危险区域，并抛撒其携带的多个抛撒传感器； 6)各个抛撒传感器及其节点和修补机器人的定位节点也加入无线传感器网络，至此实现突发灾害性事故快速定位的完全组网，由监控中心计算机根据各个传感器采集的检测信息及各自的位置信息，进一步进行事故定位。
4.根据权利要求3所述的突发灾害性事故快速定位方法，其特征在于，步骤5)中，各个抛撒传感器节点和定位节点在进行自身位置定位时，采用基于RSSI值的测距定位方法。
5.根据权利要求4所述的突发灾害性事故快速定位方法，其特征在于，将各个固定节点作为初始的锚节点，以需要定位的某个抛撒传感器节点或定位节点作为未知节点，采用的测距定位方法如下 (1)每个锚节点ai都以一定的信号强度广播自身的ID号及位置信息(xai，yai)，其中(i = 1,2, · · ·，N)。
(2)每个未知节点nk接收到邻居锚节点的信息，并且计算每个接收到信息锚节点的连通度
6.根据权利要求5所述的突发灾害性事故快速定位方法,其特征在于，当未知节点无线通信范围内的锚节点大于3个的时候，选取最靠近未知节点的3个锚节点作为其邻居锚节点。
7.根据权利要求5所述的突发灾害性事故快速定位方法，其特征在于，步骤(3)中设定的阈值90%。
全文摘要
本发明属于灾害预防技术领域，涉及一种突发灾害性事故快速定位系统，包括监控中心计算机及多个子网络，每个子网络位于一个检测区域内，包括固定安装在该区域内的各个检测点处的多个固定节点及固定传感器；各个子网络中固定节点及固定传感器的设立的结构、密度及固定传感器种类随检测区域实际环境的不同而不同，固定传感器的检测信号被送入固定节点，与监控中心计算机一起构成对突发灾害性事故进行初步定位的无线传感器网络，该定位系统还包括为某些重要的检测区域分别配置的修补机器人，其带有定位节点，并携带多个可抛撒传感器。本发明同时提供一种采用上述系统实现的定位方法。本发明具有检测准确、定位精度高、处理速度快，无线布线等优点。
文档编号H04W84/18GK102636772SQ20121007251
公开日2012年8月15日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者丁承君, 付胜梁, 崔超, 段萍 申请人:河北工业大学