一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，應(yīng)用于矩形工業(yè)園區(qū)的?；瘹怏w泄漏，包括：創(chuàng)建并繪制第一氣體擴(kuò)散模型；改變風(fēng)向，建立并繪制第二氣體擴(kuò)散模型；確定第一交點(diǎn)、公共區(qū)域、第一線段以及報(bào)警濃度點(diǎn)；比較第一交點(diǎn)的氣體濃度和報(bào)警濃度，確定第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；以第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)或第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)建立一個(gè)第一正方形；以第一正方形的每一個(gè)頂點(diǎn)為起點(diǎn)，向外建立與第一正方形的對(duì)角線在一條直線上且長(zhǎng)度相等的多個(gè)第二正方形；以此類推，直至覆蓋整個(gè)矩形工業(yè)園區(qū)；第一正方形的其余三個(gè)頂點(diǎn)、每一個(gè)第二正方形的頂點(diǎn)部署為第三監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；矩形工業(yè)園區(qū)的四個(gè)頂點(diǎn)部署為第四監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明成本低，應(yīng)用范圍廣。
【專利說明】
一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及應(yīng)急通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于矩形工業(yè)園區(qū)發(fā)生?；瘹?體泄漏時(shí)的固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用以及對(duì)危急情況下通信網(wǎng)絡(luò)研究的興起，應(yīng)急通 信系統(tǒng)發(fā)展迅速，尤其在危化品行業(yè)中，由于生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸和使用各種化學(xué)有害氣體和 液體，這些物質(zhì)一旦發(fā)生泄漏，則可能向空氣中釋放大量的有害氣體，與空氣混合后濃度達(dá) 到人體危害門限濃度值同時(shí)擴(kuò)散時(shí)間達(dá)到一定程度不僅對(duì)空氣會(huì)造成污染，更重要的是如 果在泄漏區(qū)附近的居民區(qū)沒有做好氣體泄漏監(jiān)測(cè)工作以及防護(hù)工作則這些氣體會(huì)對(duì)人類 的身體造成致命的后果，嚴(yán)重影響人類的健康，所以高效地監(jiān)測(cè)氣體泄漏情況就至關(guān)重要， 這也就涉及到了傳感器優(yōu)化部署的研究。
[0003] 目前，傳感器是依照一些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行部署，沒有考慮到是否真正能起到最高效的作 用。而且，在進(jìn)行傳感器的部署時(shí)，還應(yīng)當(dāng)考慮的問題是傳感器數(shù)量是不是最少，費(fèi)用是否 達(dá)到了最低，如何部署傳感器才能達(dá)到最好的效果。
[0004] 一般來說，性能好的傳感器價(jià)格也比較高，性能差一些的傳感器價(jià)格會(huì)比較低，經(jīng) 過調(diào)查，作為大范圍監(jiān)測(cè)?；沸孤﹨^(qū)域的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)還是選擇價(jià)格比較低的更好一些，因 為可以通過高效部署來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最低和效用最高兩方面的效果。
[0005] 目前，很多的?；窔怏w泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，傳感器的部署只是根據(jù)相關(guān)規(guī)定中的 數(shù)量進(jìn)行安裝，而沒有考慮到經(jīng)濟(jì)和高效性，同時(shí)當(dāng)一個(gè)危險(xiǎn)氣體泄漏源發(fā)生泄漏時(shí)，沒有 考慮到風(fēng)向變化時(shí)原來部署的傳感器能否起到最佳的報(bào)警作用，也就是傳感器安裝在什么 位置既能夠用最少的傳感器來達(dá)到高效的監(jiān)測(cè)功能。而且，也沒有有效的將傳感器通信半 徑與?；瘹怏w泄漏擴(kuò)散模型相結(jié)合應(yīng)用于傳感器的部署上。本發(fā)明是基于無(wú)線傳感器網(wǎng) 絡(luò)，提出的一種結(jié)合外界環(huán)境變化下的氣體擴(kuò)散模型與傳感器通信半徑的進(jìn)行高效監(jiān)控的 固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法。通過這種方法可以實(shí)現(xiàn)高效監(jiān)控，降低經(jīng)濟(jì)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急 系統(tǒng)的部署方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中矩形工業(yè)園區(qū)發(fā)生?；瘹怏w泄漏時(shí)，園區(qū)內(nèi)的監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)中如何有效部署傳感器的問題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部 署方法，應(yīng)用于矩形工業(yè)園區(qū)的?；瘹怏w泄漏，所述固定檢測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法 包括：步驟S10,根據(jù)?；瘹怏w泄漏的重氣云羽參數(shù)以及環(huán)境參數(shù)創(chuàng)建并在坐標(biāo)系內(nèi)繪制 第一氣體擴(kuò)散模型；步驟S20,改變風(fēng)向，建立并在所述坐標(biāo)系內(nèi)繪制第二氣體擴(kuò)散模型； 步驟S30,確定所述第一氣體擴(kuò)散模型和所述第二氣體擴(kuò)散模型除原點(diǎn)外的第一交點(diǎn)以及 公共區(qū)域，并在所述公共區(qū)域內(nèi)確定第一線段以及氣體濃度為報(bào)警濃度(^的報(bào)警濃度點(diǎn)； 其中，所述第一線段為原點(diǎn)與所述第一交點(diǎn)的連線；所述第一交點(diǎn)的氣體濃度為C1;步驟 S40,比較所述第一交點(diǎn)的氣體濃度Cl和所述報(bào)警濃度c a，根據(jù)所述第一交點(diǎn)、所述報(bào)警濃 度點(diǎn)和所述第一線段確定第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；步驟S50,以所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn) 或所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)建立一個(gè)第一正方形；其中，所述第一正方形一條邊與所述第 一線段平行；步驟S60,以所述第一正方形的每一個(gè)頂點(diǎn)為起點(diǎn)，向外建立與所述第一正方 形的對(duì)角線在一條直線上且長(zhǎng)度相等的多個(gè)第二正方形；再以除所述第一正方形和第二正 方形的公共點(diǎn)外的每一個(gè)第二正方形的每一個(gè)頂點(diǎn)為起點(diǎn)，向外繼續(xù)建立與對(duì)應(yīng)的第二正 方形的對(duì)角線在一條直線上且長(zhǎng)度相等的多個(gè)第三正方形，直至覆蓋整個(gè)所述矩形工業(yè)園 區(qū)；步驟S70,所述第一正方形的其余三個(gè)頂點(diǎn)、每一個(gè)所述第二正方形和所述第三正方形 的頂點(diǎn)均為被設(shè)置為第三監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；所述矩形工業(yè)園區(qū)的四個(gè)頂點(diǎn)也被設(shè)置為第四監(jiān)測(cè)節(jié) 點(diǎn)。
[0008] 可選地，所述重氣云羽參數(shù)包括泄漏源的重氣云羽橫風(fēng)向半寬b。和重氣云羽高度 h。;所述環(huán)境參數(shù)包括風(fēng)向、氣體初始濃度c。、重氣的初始密度P。、風(fēng)速v和空氣卷吸系數(shù) We〇
[0009] 可選地，所述步驟S20中，所述第一氣體擴(kuò)散模型是按照如下公式進(jìn)行計(jì)算獲得 的：
[0011] 其中，C表不所述第一氣體擴(kuò)散模型中任意一點(diǎn)的氣體濃度；h表不重氣云羽高 度；P 3表示空氣密度；g表示重力加速度；X表示重氣云羽下風(fēng)向與泄漏源的軸向距離。
[0012] 可選地，所述步驟S20的改變風(fēng)向是將所述第一氣體擴(kuò)散模型對(duì)應(yīng)的風(fēng)向逆時(shí)針 轉(zhuǎn)動(dòng)Θ角，所述第二氣體擴(kuò)散模型是按照如下公式計(jì)算獲得的：
[0015] 其中，1/表示所述第二氣體擴(kuò)散模型的重氣云羽半寬的正半軸；b #表示所述第二 氣體擴(kuò)散模型的重氣云羽半寬的負(fù)半軸。
[0016] 可選地，所述坐標(biāo)系以泄漏源為原點(diǎn)，風(fēng)向?yàn)閄軸，重氣云羽的橫風(fēng)向半寬為Y軸。
[0017] 可選地，所述步驟S40包括：步驟S41，確定所述第一線段的中點(diǎn)、第一垂線和第二 垂線，其中，所述中點(diǎn)的橫坐標(biāo)為所述第一垂線為經(jīng)過所述中點(diǎn)垂直于所述第一線段 的直線；所述第二垂線為經(jīng)過所述報(bào)警濃度點(diǎn)垂直與所述第一線段的直線；步驟S42,比較 所述第一交點(diǎn)的氣體濃度cdP所述報(bào)警濃度c a:如果c i>ca，確定所述第一垂線與所述公共 區(qū)域的邊界的兩個(gè)交點(diǎn)，并將兩個(gè)交點(diǎn)分別做為所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)； 如果Cl〈ca，那么跳轉(zhuǎn)至步驟S43 ;步驟S43,確定所述第二垂線與所述第一線段的第二交點(diǎn)， 所述第二交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為ΧΜ，比較所述中點(diǎn)的橫坐標(biāo)X。。和所述第二交點(diǎn)的橫坐標(biāo)X (H:如 果^^?:，確定所述第一垂線與所述公共區(qū)域的邊界的兩個(gè)交點(diǎn)，并將兩個(gè)交點(diǎn)分別做為 所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；如果 Χ(]1〈Χ(Μ，確定所述第二垂線與所述公共區(qū)域 的邊界的兩個(gè)交點(diǎn)，并將兩個(gè)交點(diǎn)分別作為所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。
[0018] 可選地，所述固定檢測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法還包括：在所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、 所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、多個(gè)所述第三監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)所述第四監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)配備監(jiān)測(cè)裝置。
[0019] 可選地，所述第一正方形的對(duì)角線長(zhǎng)度為所述監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)半徑的兩倍。
[0020] 可選地，所述監(jiān)測(cè)裝置為傳感器。
[0021] 如上所述，本發(fā)明的一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，將監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與監(jiān) 測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)半徑和氣體擴(kuò)散模型相結(jié)合，最優(yōu)部署不同風(fēng)向的?；瘹怏w泄漏的監(jiān)測(cè)節(jié) 點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)使用最少的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到最優(yōu)的監(jiān)測(cè)性能，控制了成本；并且，本發(fā)明的各監(jiān)測(cè)節(jié) 點(diǎn)之間的部署可以達(dá)到對(duì)工業(yè)園區(qū)的全方位覆蓋。而且，本發(fā)明對(duì)不同風(fēng)向下的氣體擴(kuò)散 模型進(jìn)行監(jiān)測(cè)裝置的優(yōu)化部署，可以適用于不同環(huán)境條件，應(yīng)用范圍廣，可以根據(jù)某一地域 常年的風(fēng)向情況選擇一種最優(yōu)的部署方案。
【附圖說明】
[0022] 圖1顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法的流 程不意圖。
[0023] 圖2顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法的第 一氣體擴(kuò)散模型和第二氣體擴(kuò)散模型示意圖。
[0024] 圖3顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法的確 定第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的流程示意圖。
[0025] 圖4~圖6顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法 的第一正方形的確立示意圖。
[0026] 圖7顯示為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法的整 個(gè)工業(yè)園區(qū)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)部署示意圖。
[0027] 元件標(biāo)號(hào)說明
[0028] S10 ~S70 步驟
[0029] 100 矩形工業(yè)園區(qū)
[0030] 120 公共區(qū)域
[0031] S41 ~S43 步驟
【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施 例中的特征可以相互組合。
[0033] 需要說明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu) 想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸 繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也 可能更為復(fù)雜。
[0034] 實(shí)施例
[0035] 本實(shí)施例公開了一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，應(yīng)用于矩形工業(yè)園區(qū) 的?；瘹怏w泄漏。在充分考慮了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)范圍，以及在風(fēng)向發(fā)生變化時(shí)， 原有部署的監(jiān)測(cè)裝置能否起到最佳的報(bào)警作用，本實(shí)施例公開了一種高效監(jiān)控危險(xiǎn)氣體泄 漏并經(jīng)濟(jì)成本達(dá)到最低的一種監(jiān)測(cè)危害氣體擴(kuò)散的固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的優(yōu)化部署 方法。
[0036] 如圖1所示，本實(shí)施例的固化監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法包括：
[0037] 步驟S10,根據(jù)危化氣體泄漏的重氣云羽參數(shù)以及環(huán)境參數(shù)創(chuàng)建并在坐標(biāo)系內(nèi)繪 制第一氣體擴(kuò)散模型：
[0038] 本實(shí)施例是在假設(shè)風(fēng)向?yàn)橹苯哟迪蚬I(yè)園區(qū)的安全區(qū)域的，并且矩形工業(yè)園區(qū)的 內(nèi)?；瘹怏w泄漏的報(bào)警濃度為c a。
[0039] 當(dāng)風(fēng)向?yàn)橹苯哟迪蚬I(yè)園區(qū)的安全區(qū)域時(shí)，第一氣體擴(kuò)散模型為：
[0045] 計(jì)算獲得。其中，b。為泄漏源處重氣云羽橫風(fēng)向半寬，單位為米；b為重氣云羽的 橫風(fēng)向半寬，單位為m ;h。為泄漏源點(diǎn)處重氣云羽的高度，單位為m ; P。是重氣的初始密度， 單位為kg/m3; p a是空氣密度，單位為kg/m3;v是重氣云羽軸向蔓延速度，即風(fēng)速，單位m/ s ;x是重氣云羽下風(fēng)向與泄漏源的軸向距離，單位為m;c。為氣體的初始濃度，單位為m/s ; h為重氣云羽的高度，單位為m;We是空氣卷吸系數(shù)，不同空氣卷入不同，對(duì)應(yīng)的卷吸系數(shù)也 不同。建立以泄漏源作為原點(diǎn)、風(fēng)向作為X軸、重氣云羽的橫風(fēng)向半寬為Y軸的坐標(biāo)系，如 圖2所示，將第一氣體擴(kuò)散模型1在該坐標(biāo)系內(nèi)繪出，且100表示矩形工業(yè)園區(qū)。
[0046] 針對(duì)上述公式（1)、（2)和（3)，?；瘹怏w泄漏的重氣云羽參數(shù)和環(huán)境參數(shù)是已知 的。其中，?；瘹怏w泄漏的重氣云羽參數(shù)包括：泄漏源的重氣云羽橫風(fēng)向半寬b。和重氣云 羽高度h。。環(huán)境參數(shù)包括：風(fēng)向、氣體初始濃度c。、重氣的初始密度P。、風(fēng)速v和空氣卷吸 系數(shù)t等等。
[0047] 步驟S20,改變風(fēng)向，建立并在坐標(biāo)系內(nèi)繪制第二氣體擴(kuò)散模型：
[0048] 在本實(shí)施例中，改變風(fēng)向是將風(fēng)向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)Θ角度，計(jì)算第二氣體擴(kuò)散模型。 通過公式（1)、（3)以及如下公式
[0051] 計(jì)算第二氣體擴(kuò)散模型，其中，f表示所述第二氣體擴(kuò)散模型的重氣云羽半寬的 正半軸；b w表示所述第二氣體擴(kuò)散模型的重氣云羽半寬的負(fù)半軸。
[0052] 將第二氣體擴(kuò)散模型在坐標(biāo)系內(nèi)，圖2中的曲線2即為第二氣體擴(kuò)散模型。
[0053] 步驟S30,確定所述第一氣體擴(kuò)散模型和所述第二氣體擴(kuò)散模型除原點(diǎn)外的第一 交點(diǎn)以及公共區(qū)域，并在所述公共區(qū)域內(nèi)確定第一線段以及氣體濃度為報(bào)警濃度c a的報(bào)警 濃度點(diǎn)；其中，所述第一線段為原點(diǎn)與所述第一交點(diǎn)的連線；所述第一交點(diǎn)的氣體濃度為 Cl：
[0054] 從圖2中不難看出，在第一氣體擴(kuò)散模型1和第二氣體擴(kuò)散模型2有兩個(gè)交點(diǎn)：原 點(diǎn)〇和第一交點(diǎn)A。其中，第一交點(diǎn)通過連立方程組：
[0057] 解上述方程組即可得到風(fēng)向變化前后的第一氣體擴(kuò)散模型1和第二氣體擴(kuò)散模 型2的除原點(diǎn)0外的第一交點(diǎn)A的坐標(biāo)（ Xl，bj，將&帶入公式（1)，并結(jié)合⑵和⑶可 計(jì)算得到第一交點(diǎn)A的氣體擴(kuò)散濃度Cl。
[0058] 并且，如圖2所示，在第一氣體擴(kuò)散模型1和第二氣體擴(kuò)散模型2有一個(gè)公共區(qū)域 120,是第一氣體擴(kuò)散模型1和第二氣體擴(kuò)散模型2的重疊區(qū)域，即由原點(diǎn)0、第一交點(diǎn)A、第 一氣體擴(kuò)散模型1一部分和第二氣體擴(kuò)散模型2的一部分所圍成的區(qū)域。遠(yuǎn)端0與第一交 點(diǎn)A之間的連線為第一線段0A。
[0059] 將報(bào)警濃度(^帶入公式（1)，并結(jié)合（2)和（3)，可以計(jì)算得到報(bào)警濃度為c a的在 公共區(qū)域的報(bào)警濃度點(diǎn)B的坐標(biāo)（xa，ba)。
[0060] 步驟S40,比較所述第一交點(diǎn)的氣體濃度Cl和所述報(bào)警濃度c a，根據(jù)所述第一交 點(diǎn)、所述報(bào)警濃度點(diǎn)和所述第一線段確定第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。
[0061] 如圖3所示，本步驟S40具體包括如下步驟：
[0062] 步驟S41，確定第一線段的中點(diǎn)、第一垂線和第二垂線，其中，所述中點(diǎn)的橫坐標(biāo)為 xDD;所述第一垂線為經(jīng)過所述中點(diǎn)垂直于所述第一線段的直線；所述第二垂線為經(jīng)過所述 報(bào)警濃度點(diǎn)垂直與所述第一線段的直線：
[0063] 確定第一線段0A的中點(diǎn)C，并且，通過計(jì)算可以獲得中點(diǎn)C的橫坐標(biāo)為X。。。
[0064] 并且，經(jīng)過中點(diǎn)C做垂直于第一線段0A的第一垂線，經(jīng)過報(bào)警濃度點(diǎn)B做垂直與 第一線段0A的第二垂線。
[0065] 步驟S42,比較所述第一交點(diǎn)的氣體濃度(^和所述報(bào)警濃度c a:
[0066] 如果Cl>ca，確定所述第一垂線與所述公共區(qū)域的邊界的兩個(gè)交點(diǎn)，并將兩個(gè)交點(diǎn) 分別做為所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；
[0067] 如果Cl〈ca，那么跳轉(zhuǎn)至步驟S43 ;
[0068] 步驟S43,確定所述第二垂線與所述第一線段的第二交點(diǎn)，所述第二交點(diǎn)的橫坐標(biāo) 為Χ(π，比較所述中點(diǎn)的橫坐標(biāo)X。。和所述第二交點(diǎn)的橫坐標(biāo)X Q1:
[0069] 如果X(]1>x。。，確定所述第一垂線與所述公共區(qū)域的邊界的兩個(gè)交點(diǎn)，并將兩個(gè)交 點(diǎn)分別做為所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；
[0070] 如果X(]1〈x。。，確定所述第二垂線與所述公共區(qū)域的邊界的兩個(gè)交點(diǎn)，并將兩個(gè)交 點(diǎn)分別作為所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。
[0071] 當(dāng)cAcjt，第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)如圖4所示，當(dāng)c，(^時(shí)，第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn) 和第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)如圖5和圖6所示。
[0072] 如圖4所示，當(dāng)cAcjt，經(jīng)過中點(diǎn)C的第一垂線與公共區(qū)域120的邊界有兩個(gè)交 點(diǎn)H、H1，則將交點(diǎn)Η和交點(diǎn)H1部署為第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。
[0073] 當(dāng)Cl〈c』t，過報(bào)警濃度點(diǎn)Β的第二垂線與第一線段0Α之間有一個(gè)第二交點(diǎn)D，且 第二交點(diǎn)D的坐標(biāo)為x M。比較XoJPx。。:在xM>x。。時(shí)，如圖5所示，將第一垂線與公共區(qū)域 120的邊界的兩個(gè)交點(diǎn)Η和H1部署為第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。在x M〈X。。時(shí)，如圖6 所示，經(jīng)過報(bào)警濃度點(diǎn)B的第二垂線與公共區(qū)域120的邊界有兩個(gè)交點(diǎn)Η和H1，交點(diǎn)Η和交 點(diǎn)Η1部署為第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。
[0074] 步驟S50,以所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)或所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)建立一個(gè)第一正方形； 其中，所述第一正方形一條邊與所述第一線段平行：
[0075] 在本實(shí)施例中，以第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)Η為頂點(diǎn)建立第一正方形SQ1，其頂點(diǎn)分別為：Η、 I、J、K。如圖4~6所示，第一正方形SQ1的邊HI和JK均與第一線段0Α平行，邊ΗΚ和IJ 均垂直與第一線段0A。并且，考慮到監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)范圍，將第一正方形SQ1的對(duì)角線長(zhǎng)度 設(shè)置為監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)范圍的2倍。
[0076] 步驟S60,以所述第一正方形的每一個(gè)頂點(diǎn)為起點(diǎn)，向外建立與所述第一正方形的 對(duì)角線在一條直線上且長(zhǎng)度相等的多個(gè)第二正方形；再以除所述第一正方形和第二正方形 的公共點(diǎn)外的每一個(gè)第二正方形的每一個(gè)頂點(diǎn)為起點(diǎn)，向外繼續(xù)建立與第二正方形的對(duì)角 線在一條直線上且長(zhǎng)度相等的多個(gè)第三正方形，直至覆蓋整個(gè)所述矩形工業(yè)園區(qū)；
[0077] 如圖7所示，以第一正方形SQ1的頂點(diǎn)H、I、J、K為起點(diǎn)，向外建立多個(gè)第二正方 形SQ2,每一個(gè)第二正方形SQ2的對(duì)角線與第一正方形SQ1的對(duì)角線在一直線上，且對(duì)角線 的長(zhǎng)度等于第一正方形SQ1的對(duì)角線長(zhǎng)度相同；然后，再以多個(gè)第二正方形SQ2的其余三個(gè) 頂點(diǎn)為起點(diǎn)建立第三正方形SQ3,每一個(gè)第三正方形SQ3的對(duì)角線與對(duì)應(yīng)的第二正方形SQ2 的對(duì)角線在一直線上，且對(duì)角線的長(zhǎng)度等于第二正方形SQ2的對(duì)角線長(zhǎng)度相同；以此類推， 直至覆蓋整個(gè)矩形工業(yè)園區(qū)。
[0078] 步驟S70,所述第一正方形的其余三個(gè)頂點(diǎn)、每一個(gè)所述第二正方形和所述第三正 方形的頂點(diǎn)均為被設(shè)置為第三監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；所述矩形工業(yè)園區(qū)的四個(gè)頂點(diǎn)也被設(shè)置為第四監(jiān) 測(cè)節(jié)點(diǎn)。
[0079] 將第一正方形SQ1的其余三個(gè)頂點(diǎn)I、J和K、每一個(gè)第二正方形SQ2的頂點(diǎn)、每一 個(gè)第三正方形SQ3的頂點(diǎn)部署為第三監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，并且，在矩形工業(yè)園區(qū)的四個(gè)頂點(diǎn)也部署 四個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，作為第四監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。如圖7所示，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)均用黑色的原點(diǎn)標(biāo)出。
[0080] 本實(shí)施例的固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法還包括在第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、第二監(jiān) 測(cè)節(jié)點(diǎn)、多個(gè)所述第三監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)所述第四監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)配備監(jiān)測(cè)裝置。監(jiān)測(cè)裝置可以為 傳感器、攝像頭、紅外成像儀等等。
[0081] 上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實(shí)現(xiàn)時(shí)可以合并為一個(gè)步驟或者 對(duì)某些步驟進(jìn)行拆分，分解為多個(gè)步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專利的保護(hù)范圍 內(nèi)；對(duì)算法中或者流程中添加無(wú)關(guān)緊要的修改或者引入無(wú)關(guān)緊要的設(shè)計(jì)，但不改變其算法 和流程的核心設(shè)計(jì)都在該專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0082] 綜上所述，本發(fā)明的一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，將監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與監(jiān) 測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)半徑和氣體擴(kuò)散模型相結(jié)合，最優(yōu)部署不同風(fēng)向的?；瘹怏w泄漏的監(jiān)測(cè)節(jié) 點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)使用最少的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到最優(yōu)的監(jiān)測(cè)性能，控制了成本；并且，本發(fā)明的各監(jiān)測(cè)節(jié) 點(diǎn)之間的部署可以達(dá)到對(duì)工業(yè)園區(qū)的全方位覆蓋。而且，本發(fā)明對(duì)不同風(fēng)向下的氣體擴(kuò)散 模型進(jìn)行監(jiān)測(cè)裝置的優(yōu)化部署，可以適用于不同環(huán)境條件，應(yīng)用范圍廣，可以根據(jù)某一地域 常年的風(fēng)向情況選擇一種最優(yōu)的部署方案。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺 點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0083] 上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，應(yīng)用于矩形工業(yè)園區(qū)的?；瘹怏w泄漏， 其特征在于，所述固定檢測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法包括： 步驟S10,根據(jù)?；瘹怏w泄漏的重氣云羽參數(shù)以及環(huán)境參數(shù)創(chuàng)建并在坐標(biāo)系內(nèi)繪制第 一氣體擴(kuò)散模型； 步驟S20，改變風(fēng)向，建立并在所述坐標(biāo)系內(nèi)繪制第二氣體擴(kuò)散模型； 步驟S30,確定所述第一氣體擴(kuò)散模型和所述第二氣體擴(kuò)散模型除原點(diǎn)外的第一交點(diǎn) 以及公共區(qū)域，并在所述公共區(qū)域內(nèi)確定第一線段以及氣體濃度為報(bào)警濃度ca的報(bào)警濃度 點(diǎn)；其中，所述第一線段為原點(diǎn)與所述第一交點(diǎn)的連線；所述第一交點(diǎn)的氣體濃度為c 1; 步驟S40,比較所述第一交點(diǎn)的氣體濃度Cl和所述報(bào)警濃度c a，根據(jù)所述第一交點(diǎn)、所 述報(bào)警濃度點(diǎn)和所述第一線段確定第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)； 步驟S50,以所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)或所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)建立一個(gè)第一正方形；其 中，所述第一正方形一條邊與所述第一線段平行； 步驟S60,以所述第一正方形的每一個(gè)頂點(diǎn)為起點(diǎn)，向外建立與所述第一正方形的對(duì)角 線在一條直線上且長(zhǎng)度相等的多個(gè)第二正方形；再以每一個(gè)所述第二正方形的其余三個(gè)頂 點(diǎn)為起點(diǎn)，向外繼續(xù)建立與對(duì)應(yīng)的第二正方形的對(duì)角線在一條直線上且長(zhǎng)度相等的多個(gè)第 三正方形，直至覆蓋整個(gè)所述矩形工業(yè)園區(qū)； 步驟S70,所述第一正方形的其余三個(gè)頂點(diǎn)、每一個(gè)所述第二正方形和所述第三正方形 的頂點(diǎn)均被部署為第三監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；所述矩形工業(yè)園區(qū)的四個(gè)頂點(diǎn)被部署為第四監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，其特征在于：所述重 氣云羽參數(shù)包括泄漏源的重氣云羽橫風(fēng)向半寬b。和重氣云羽高度h。;所述環(huán)境參數(shù)包括風(fēng) 向、氣體初始濃度c。、重氣的初始密度P。、風(fēng)速v和空氣卷吸系數(shù)I。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，其特征在于：所述步 驟S20中，所述第一氣體擴(kuò)散模型是按照如下公式進(jìn)行計(jì)算獲得的：其中，C表不所述第一氣體擴(kuò)散模型中任意一點(diǎn)的氣體濃度；h表不重氣云羽高度；p a 表示空氣密度；g表示重力加速度；X表示重氣云羽下風(fēng)向與泄漏源的軸向距離。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，其特征在于：所述步 驟S20的改變風(fēng)向是將所述第一氣體擴(kuò)散模型對(duì)應(yīng)的風(fēng)向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)Θ角，所述第二氣體 擴(kuò)散模型是按照如下公式計(jì)算獲得的：其中，1/表示所述第二氣體擴(kuò)散模型的重氣云羽半寬的正半軸；b#表示所述第二氣體 擴(kuò)散模型的重氣云羽半寬的負(fù)半軸。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，其特征在于：所述坐 標(biāo)系以泄漏源為原點(diǎn)，風(fēng)向?yàn)閄軸，重氣云羽的橫風(fēng)向半寬為Y軸。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，其特征在于：所述步 驟S40包括： 步驟S41，確定所述第一線段的中點(diǎn)、第一垂線和第二垂線，其中，所述中點(diǎn)的橫坐標(biāo)為 xDD;所述第一垂線為經(jīng)過所述中點(diǎn)垂直于所述第一線段的直線；所述第二垂線為經(jīng)過所述 報(bào)警濃度點(diǎn)垂直與所述第一線段的直線； 步驟S42,比較所述第一交點(diǎn)的氣體濃度cdP所述報(bào)警濃度c a: 如果Cl>ca，確定所述第一垂線與所述公共區(qū)域的邊界的兩個(gè)交點(diǎn)，并將兩個(gè)交點(diǎn)分別 做為所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)； 如果Cl〈ca，那么跳轉(zhuǎn)至步驟S43 ; 步驟S43,確定所述第二垂線與所述第一線段的第二交點(diǎn)，所述第二交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為 XQ1，比較所述中點(diǎn)的橫坐標(biāo)X。。和所述第二交點(diǎn)的橫坐標(biāo)X Q1: 如果XM>X。。，確定所述第一垂線與所述公共區(qū)域的邊界的兩個(gè)交點(diǎn)，并將兩個(gè)交點(diǎn)分 別做為所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)； 如果XM〈X。。，確定所述第二垂線與所述公共區(qū)域的邊界的兩個(gè)交點(diǎn)，并將兩個(gè)交點(diǎn)分 別作為所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，其特征在于：所述固 定檢測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法還包括：在所述第一監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、所述第二監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、多個(gè) 所述第三監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)所述第四監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)配備監(jiān)測(cè)裝置。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，其特征在于：所述第 一正方形的對(duì)角線長(zhǎng)度為所述監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)半徑的兩倍。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的固定監(jiān)測(cè)與移動(dòng)應(yīng)急系統(tǒng)的部署方法，其特征在于：所述監(jiān) 測(cè)裝置為傳感器。
【文檔編號(hào)】H04W4/22GK105865722SQ201510035836
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日
【發(fā)明人】魏建明, 姜燁, 馬皛源, 張波, 田欣, 李彥海
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院