一种靠近湖泊岸边的污染源定位方法
【专利摘要】本发明涉及一种靠近湖泊岸边的污染源定位方法。其技术方案是：将tk时刻的N个传感器节点测量的水体离子浓度时刻的待求向量X的后验估计和tk-1时刻的误差协方差矩阵用动态数据处理模块进行处理，得到tk时刻的待求向量X的后验估计和tk时刻的误差协方差矩阵k：＝k+1，再调用动态数据处理模块，直至计算出k＝L时的tL时刻的待求向量X的后验估计则为所求的污染源的横坐标，为所求的污染源的纵坐标。本发明具有易实现、定位精度高、工作效率高和耗时短等优点。
【专利说明】一种靠近湖泊岸边的污染源定位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于污染源定位【技术领域】。具体涉及一种靠近湖泊岸边的污染源定位方法。
【背景技术】
[0002]湖泊是工农业用水、居民饮用水的重要水源。近年来，水污染事件的频发已引起人类的广泛关注，湖泊水体的污染给社会、经济和人们的生活带来了不可估量的损失。由于湖泊水体的污染主要来自工业废水、废渣和生活垃圾的沿岸排放，因此，靠近湖泊岸边污染源的定位对保护水资源具有重要意 义。
[0003]现有靠近湖泊岸边的污染源定位方法有:近似函数法和非线性最小二乘法。近似函数法是在已知污染源扩散模型的基础上，用分段函数近似污染源扩散模型中的非线性函数，得到分段扩散模型。分段扩散模型将扩散过程简化为不稳定阶段和稳定阶段。采用该方法时需提前给定浓度阈值以判定扩散处于哪个阶段，然后选择处于同一阶段的两个测量值计算出污染源的位置。然而在实际应用中该浓度阈值难以预先确定，该方法不易实现。并且该方法忽略了过渡阶段的浓度信息，影响了定位精度。该方法的定位效果严重依赖于被选取的少量传感器节点的测量值，所以此方法易受测量噪声的干扰，定位结果的稳定性差。
[0004]非线性最小二乘法是在实际的约束条件下，满足测量的浓度值与理论的浓度值之差最小时的参数估计。该方法在每个测量时刻都有历史时刻的测量值和当前时刻的测量值参与最小二乘数值运算，然而随着测量次数的增加，数据量会急剧增长，在不同的测量时刻有重复而繁杂的最小二乘数值计算，因此该方法数据存储量大、工作效率低和耗时长。
【发明内容】
[0005]本发明旨在克服现有技术中的不足，目的是提供一种易实现、定位精度高、工作效率高和耗时短的靠近湖泊岸边的污染源定位方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是:
[0007]步骤1、以岸边为纵轴，以垂直于岸边为横轴，在水平面上建立直角坐标系。设污染源在(α，β )处从τ时刻连续释放污染物，污染源的质量流率为Q，以污染源的横坐标α、污染源的纵坐标β、污染源的初始扩散时间τ和污染源的质量流率Q为未知量组成待求向量X，待求向量X= ( α , β , τ，Q)T ;传感器节点的总个数为N，传感器节点共测量了 L个时刻的水体离子浓度，第i (i = 1，...，N)个传感器节点(Xi, Yi)在tk(k = 1，...，L)时刻测量的水体离子浓度为:
[0008]Z ( λ; ,.V1J1 ) = Z( X1, V,, I1,.V) I If >(I)
[0009]式⑴中:gW是第i个传感器节点(Xi，Yi)在tk时刻的测量噪声，kg/m3 ；
[0010]1的均值为O,的方差为Di, (kg/m3)2 ；
[0011]Z (Xi, Yi, tk, X)表示tk时刻第i个传感器节点(Xi, Yi)处的理论水体离子浓度，kg/
【权利要求】
1.一种靠近湖泊岸边的污染源定位方法，其特征在于所述污染源定位方法的步骤是:步骤1、以岸边为纵轴，以垂直于岸边为横轴，在水平面上建立直角坐标系；设污染源在(α，β)处从τ时刻连续释放污染物，污染源的质量流率为Q，以污染源的横坐标α、污染源的纵坐标β、污染源的初始扩散时间τ和污染源的质量流率Q为未知量组成待求向量X，待求向量X= ( α , β , τ，Q)T ;传感器节点的总个数为N，传感器节点共测量了 L个时刻的水体离子浓度，第i (i = 1，...，N)个传感器节点(Xi, Yi)在tk(k = 1，...，L)时刻测量的水体离子浓度为:
2.根据权利要求1所述的靠近湖泊岸边的污染源定位方法，其特征在于所述的用动态数据处理模块进行处理的步骤是: 步骤(1)、由tk_i时刻的待求向量X的后验估计毛―,和V1时刻的误差协方差矩阵爲_,,得到tk时刻的第I个Sigma点4丨t—1、第p+1个Sigma点喝―—ι (Ρ = 1?…和第q+Ι个Sigma点々卜】(?!=打+ 1.....2/?):
【文档编号】G06F19/00GK103971005SQ201410205323
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】柴利, 李微, 杨君 申请人:武汉科技大学