[发明专利]一种地下管网无线监测定位系统

权利要求书

1.一种地下管网无线监测定位系统，用于对管网运行状态进行实时监测，对监测节点进行定位，对突发灾害事故源进行实时定位，还包括定位算法实现过程的节能优化方法等。所述的无线监测定位系统包括上位机服务器、Sink节点、信标节点、未知节点，以及移动信标节点等；所述的上位机服务器节点进行融合定位修正、事故融合定位等，并将必要的修正信息发送给监测节点；所述的Sink节点与监测节点、与上位机进行通信，转发定位信息及修正信息等；所述的信标节点采集定位信息和计算关系函数，协助邻居未知节点进行节点定位、事故定位和定位修正，并获取邻居节点定位反馈信息对关系函数进行修正等；所述的未知节点为待定位节点，接收信标节点信息，计算自身位置并反馈位置结果等，并在定位完成后转化为次级信标节点；所述的移动信标节点，在监测区域中移动并加入无线监测自组织网络中，周期性广播其当前位置信息，协助邻近未知节点等进行定位及修正，并将通信过程信息集中上传给上位机服务器系统等。

2.如权利要求1所述的监测节点定位，其特征在于：Sink节点作为中心信标节点启动节点定位过程，一级信标节点建立接收信号强度(RSSI)、电池电量、发送功率等参数与节点距离之间的关系函数，以Sink节点为中心，采用在线优化训练关系函数的递增式测距定位算法对监测节点进行定位，并采用到达时间(TOA)、关系函数中值、管道地理信息、监测对象状态信息时空关系、增加移动信标节点等方法修正定位结果。

3.如权利要求1所述的突发灾害事故源实时定位，其特征在于：在管网稳定运行期间建立监测对象状态信息与整个管网管道之间的线性连续关系函数，并不断修正关系函数；在突发事故情况下，由第一个监测到对象状态信息突变的节点启动突发灾害应急监测与定位，上下游监测节点进入应急事故监测定位状态，实时监测对象状态信息突变的时间和变化量等，采用时间差法、状态曲线法、多参数组合法等方法对突发事故源进行定位，并采用多监测节点时间差协助、二次监测时间差、二次状态曲线等方法修正突发事故源定位结果。

4.如权利要求1所述的定位算法实现过程节能优化方法，其特征在于：定位过程融合于监测节点的时间同步、自组织拓扑建立、数据通信等整个无线网络通信过程。上位机服务器进行监测节点的管道地理信息修正、监测对象状态时空关系修正、事故源定位的状态曲线法、二次状态曲线修正法、多参数组合等算法集中运算，并将必要的修正信息发送给监测节点；监测节点进行建立和修正关系函数、到达时间(TOA)、关系函数中值、事故源定位的时间差法等算法的运算，定位和修正自身位置，并压缩融合定位信息和修正信息，采用累积差量法选择性组包通信，减少定位修正信息的发送次数，仅在通信数据包中增加定位相关信息的压缩字段，协助上下一级监测节点进行定位和修正。