[发明专利]一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统

权利要求书

1.一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统，其特征在于，它包含：

无线传感器布点模块（1），所述的无线传感器布点模块（1）建立稳态流场，进行网格划分；

现场数据采集模块（2），所述的现场数据采集模块（2）采集附近大气中的甲烷浓度，同步采集风向和风速等气象条件，并将甲烷浓度和气象条件进行打包处理；无线传感器布点模块（1）根据现场数据采集模块（2）的参数指标进行覆盖率计算和分析，优化传感器的安装位置，指导现场人员完成传感器及配套设施的安装位置选择；

甲烷泄漏监测定位模块（3），所述的甲烷泄漏监测定位模块（3）对打包数据进行分析，首先是完成泄漏可能存在与否的认定，再结合附近多个传感器采集的同一时间的打包数据，利用溯源算法确定一个小尺度的、存在泄漏的空间；现场数据采集模块（2）打包的甲烷浓度和气象条件数据发送至甲烷泄漏监测定位模块（3）；

精确定位模块（4），所述的精确定位模块（4）获取来自甲烷泄漏监测定位模块（3）的溯源定位结果之后，利用针对甲烷的检测仪器由现场人员在该小尺度空间内进行全面的泄漏检测，明确有无泄漏、泄漏位置及泄漏浓度或排放量等信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统，其特征在于：所述的无线传感器布点模块（1）包含：

下垫面建模单元（1-1），所述的下垫面建模单元（1-1）用于对油气行业上游的开采场站、化工企业中进行甲烷监测的装置单元等进行三维建模；

流场模拟单元（1-2），所述的流场模拟单元（1-2）基于下垫面的三维模型，采集建模下垫面的本土特征信息，模拟该下垫面对应的高概率的稳态流场，并结合其他数据信息，通过机器学习完成稳态流场的优化；

扩散模拟单元（1-3），所述的扩散模拟单元（1-3）对稳态流场进行网格划分，并耦合优选的气体扩散模型，模拟分析固定排放源的浓度梯度分布图、扩散路线等；

覆盖率计算单元（1-4），所述的覆盖率计算单元（1-4）根据选用传感器的类型、灵敏度等参数指标，从空间覆盖率和场景覆盖率两个角度进行计算和分析，并不断优化传感器的安装位置，直到满足要求，最终输出无线传感器布点方案。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统，其特征在于：所述的现场数据采集模块（2）包括：

甲烷气体传感器（2-1），所述的甲烷气体传感器（2-1）用于监测附近大气中的甲烷浓度；

气象传感器（2-2），所述的气象传感器（2-2）用于监测附近的风向和风速等气象条件；

主控板（2-3），所述的主控板（2-3）用于处理和打包传感器采集到的甲烷浓度和气象条件信息；

无线通讯模块（2-4），所述的无线通讯模块（2-4）用于将打包后的数据发送至所述甲烷泄漏监测定位模块（3）；

电源供电模块（2-5），所述的电源供电模块（2-5）与甲烷气体传感器（2-1）、气象传感器（2-2）、主控板（2-3）以及无线通讯模块（2-4）均连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的工业企业甲烷泄漏监测定位系统，其特征在于：所述的甲烷泄漏监测定位模块（3）包括：

泄漏认定单元（3-1），所述的泄漏认定单元（3-1）抽取主控板（2-3）打包数据中的甲烷浓度，结合时间信息进一步计算得到甲烷浓度变化率，用于判断在某一时间对应某个传感器覆盖范围内是否可能发生泄漏；

泄漏定位单元（3-2），所述的泄漏定位单元（3-2）提取泄漏认定单元（3-1）认为发生泄漏的相关信息，结合该传感器附近多个传感器采集的同一时间的打包数据，利用溯源算法，结合所述扩散模拟单元（1-3）确定一个小尺度的、存在泄漏的空间。