一種靠近湖泊岸邊的污染源定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種靠近湖泊岸邊的污染源定位方法。其技術(shù)方案是：將tk時(shí)刻的N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量的水體離子濃度時(shí)刻的待求向量X的后驗(yàn)估計(jì)和tk-1時(shí)刻的誤差協(xié)方差矩陣用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理，得到tk時(shí)刻的待求向量X的后驗(yàn)估計(jì)和tk時(shí)刻的誤差協(xié)方差矩陣k：＝k+1，再調(diào)用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理模塊，直至計(jì)算出k＝L時(shí)的tL時(shí)刻的待求向量X的后驗(yàn)估計(jì)則為所求的污染源的橫坐標(biāo)，為所求的污染源的縱坐標(biāo)。本發(fā)明具有易實(shí)現(xiàn)、定位精度高、工作效率高和耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種靠近湖泊岸邊的污染源定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污染源定位【技術(shù)領(lǐng)域】。具體涉及一種靠近湖泊岸邊的污染源定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]湖泊是工農(nóng)業(yè)用水、居民飲用水的重要水源。近年來，水污染事件的頻發(fā)已引起人類的廣泛關(guān)注，湖泊水體的污染給社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和人們的生活帶來了不可估量的損失。由于湖泊水體的污染主要來自工業(yè)廢水、廢渣和生活垃圾的沿岸排放，因此，靠近湖泊岸邊污染源的定位對(duì)保護(hù)水資源具有重要意 義。
[0003]現(xiàn)有靠近湖泊岸邊的污染源定位方法有:近似函數(shù)法和非線性最小二乘法。近似函數(shù)法是在已知污染源擴(kuò)散模型的基礎(chǔ)上，用分段函數(shù)近似污染源擴(kuò)散模型中的非線性函數(shù)，得到分段擴(kuò)散模型。分段擴(kuò)散模型將擴(kuò)散過程簡(jiǎn)化為不穩(wěn)定階段和穩(wěn)定階段。采用該方法時(shí)需提前給定濃度閾值以判定擴(kuò)散處于哪個(gè)階段，然后選擇處于同一階段的兩個(gè)測(cè)量值計(jì)算出污染源的位置。然而在實(shí)際應(yīng)用中該濃度閾值難以預(yù)先確定，該方法不易實(shí)現(xiàn)。并且該方法忽略了過渡階段的濃度信息，影響了定位精度。該方法的定位效果嚴(yán)重依賴于被選取的少量傳感器節(jié)點(diǎn)的測(cè)量值，所以此方法易受測(cè)量噪聲的干擾，定位結(jié)果的穩(wěn)定性差。
[0004]非線性最小二乘法是在實(shí)際的約束條件下，滿足測(cè)量的濃度值與理論的濃度值之差最小時(shí)的參數(shù)估計(jì)。該方法在每個(gè)測(cè)量時(shí)刻都有歷史時(shí)刻的測(cè)量值和當(dāng)前時(shí)刻的測(cè)量值參與最小二乘數(shù)值運(yùn)算，然而隨著測(cè)量次數(shù)的增加，數(shù)據(jù)量會(huì)急劇增長(zhǎng)，在不同的測(cè)量時(shí)刻有重復(fù)而繁雜的最小二乘數(shù)值計(jì)算，因此該方法數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、工作效率低和耗時(shí)長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，目的是提供一種易實(shí)現(xiàn)、定位精度高、工作效率高和耗時(shí)短的靠近湖泊岸邊的污染源定位方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是:
[0007]步驟1、以岸邊為縱軸，以垂直于岸邊為橫軸，在水平面上建立直角坐標(biāo)系。設(shè)污染源在(α，β )處從τ時(shí)刻連續(xù)釋放污染物，污染源的質(zhì)量流率為Q，以污染源的橫坐標(biāo)α、污染源的縱坐標(biāo)β、污染源的初始擴(kuò)散時(shí)間τ和污染源的質(zhì)量流率Q為未知量組成待求向量X，待求向量X= ( α , β , τ，Q)T ;傳感器節(jié)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)為N，傳感器節(jié)點(diǎn)共測(cè)量了 L個(gè)時(shí)刻的水體離子濃度，第i (i = 1，...，N)個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)(Xi, Yi)在tk(k = 1，...，L)時(shí)刻測(cè)量的水體離子濃度為:
[0008]Z ( λ; ,.V1J1 ) = Z( X1, V,, I1,.V) I If >(I)
[0009]式⑴中:gW是第i個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)(Xi，Yi)在tk時(shí)刻的測(cè)量噪聲，kg/m3 ；
[0010]1的均值為O,的方差為Di, (kg/m3)2 ；
[0011]Z (Xi, Yi, tk, X)表示tk時(shí)刻第i個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)(Xi, Yi)處的理論水體離子濃度，kg/
【權(quán)利要求】
1.一種靠近湖泊岸邊的污染源定位方法，其特征在于所述污染源定位方法的步驟是:步驟1、以岸邊為縱軸，以垂直于岸邊為橫軸，在水平面上建立直角坐標(biāo)系；設(shè)污染源在(α，β)處從τ時(shí)刻連續(xù)釋放污染物，污染源的質(zhì)量流率為Q，以污染源的橫坐標(biāo)α、污染源的縱坐標(biāo)β、污染源的初始擴(kuò)散時(shí)間τ和污染源的質(zhì)量流率Q為未知量組成待求向量X，待求向量X= ( α , β , τ，Q)T ;傳感器節(jié)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)為N，傳感器節(jié)點(diǎn)共測(cè)量了 L個(gè)時(shí)刻的水體離子濃度，第i (i = 1，...，N)個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)(Xi, Yi)在tk(k = 1，...，L)時(shí)刻測(cè)量的水體離子濃度為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靠近湖泊岸邊的污染源定位方法，其特征在于所述的用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理的步驟是: 步驟(1)、由tk_i時(shí)刻的待求向量X的后驗(yàn)估計(jì)毛―,和V1時(shí)刻的誤差協(xié)方差矩陣爲(wèi)_,,得到tk時(shí)刻的第I個(gè)Sigma點(diǎn)4丨t—1、第p+1個(gè)Sigma點(diǎn)喝―—ι (Ρ = 1?…和第q+Ι個(gè)Sigma點(diǎn)々卜】(?!=打+ 1.....2/?):
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103971005SQ201410205323
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】柴利, 李微, 楊君 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)