[发明专利]基于改进虚拟力的化工厂环境中传感器节点部署方法

权利要求书

1.基于改进虚拟力的化工厂环境中传感器节点部署方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1，在化工厂环境中随机部署传感器节点并计算不同区域的风险值；

步骤2，根据其他传感器节点对第i个传感器节点的虚拟力，结合风险值和节点之间的距离，更新第i个传感器节点的位置；

步骤3，根据空白节点对第i个传感器节点的吸引力，结合风险值和节点之间的距离，更新第i个传感器节点的位置；

步骤4，根据设施对第i个传感器节点的吸引力，结合风险值和节点与设施之间的距离，更新第i个传感器节点的位置；

步骤5，迭代i，得到所有传感器节点更新后的位置；

步骤6，迭代M轮，得到所有传感器节点最终的部署位置。

2.根据权利要求1所述的基于改进虚拟力的化工厂环境中传感器节点部署方法，其特征在于：所述步骤1具体步骤如下：

步骤1-1，通过随机布点在长为X，宽为Y，有T个设施包括管线和储油罐的化工厂区域中部署N个传感器节点，传感器节点的感知半径为R；将化工厂区域离散成X*Y个节点，将与任一传感器节点的距离都大于感知半径的节点称为空白节点，将与任一传感器节点的距离小于感知半径的节点为可被感知节点；

步骤1-2，将化工厂区域通过其危害后果性和危害发生可能性分成若干区域，并给不同的区域赋风险值，使得风险值高的地方传感器节点越密集。

3.根据权利要求2所述的基于改进虚拟力的化工厂环境中传感器节点部署方法，其特征在于：步骤1-2中，通过风险矩阵法的危害后果性和危害发生可能性评级划分来对不同地区的风险值进行判断，判断步骤如下：

步骤1-2-1，确定危害事件发生的严重程度S，从人员伤亡情况、财产损失、法律法规符合性、环境破坏和对企业声誉损坏五个方面对后果的严重程度进行评价取值；

步骤1-2-2，确定危害事件发生的可能性L，从偏差发生的频率、安全检查、操作规程、员工胜任程度、操作措施五个方面对危害事件发生的可能性进行评价取值；

步骤1-2-3，加权考虑危害事件的严重程度，不同区域的风险值A的计算公式如下：

A＝L*e^S。

4.根据权利要求1所述的基于改进虚拟力的化工厂环境中传感器节点部署方法，其特征在于：所述步骤2中，根据虚拟力算法，传感器节点会互相施加引力或斥力，在传感器节点部署优化过程中，通过施加的虚拟力来更新传感器节点的位置；在虚拟力算法基础上考虑不同区域的风险值，具体步骤如下：

步骤2-1，第i个传感器节点受到第j个传感器节点的虚拟力后，第i个传感器节点的新位置的计算如下：

其中，代表第i个传感器节点移动前的位置，C_ij表示第i个传感器节点受到第j个传感器节点产生的虚拟力作用后移动的最大值，计算公式如下：

其中，A_i表示第i个传感器节点所在区域的风险值，表示第i个传感器节点和第j个传感器节点间的距离，计算如下：

其中，(x^j,y^j)表示第j个传感器节点的位置；

表示第i个传感器节点受到第j个传感器节点的虚拟力，计算公式如下：

其中，表示在x轴方向上的分量，表示在y轴方向上的分量，计算公式如下：

其中，R_high表示设置的传感器节点间距离的上限阈值，R_low表示设置的传感器节点间距离的下限阈值；

步骤2-2，迭代j，计算所有传感器节点对第i个传感器节点产生的虚拟力带来的位置变换，得到更新后的第i个传感器节点位置