原创《基于加权质心算法的气体源定位系统》：此文是一篇加权质心算法论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
摘 要： 为了快速准确地确定气体泄漏源的位置,提出基于加权质心算法的气体源定位法.采用气敏传感器对目标区域的气体浓度进行检测,并通过无线传感器网络把收集的数据反馈给协调器,协调器把打包好的数据传递给主处理器,处理器依靠测量的结果计算出气体源位置,并可视化显示.以乙醇蒸汽为实验目标气体,平均定位相对误差小于5.9%,验证了该方法的准确性.
关键词： 气敏传感器； 加权质心算法； STM32处理器； ZigBee无线传感器网络； 气体源定位； 相对误差
中图分类号： TN99?34； TP391 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）11?0073?04
Gas source location system based on weighted centroid algorithm
ZHENG Yanhua, PAN Xinping, LIN Ronglie, WANG Wanzhi, LU Yihai, HUANG Qinghui, CHEN Ruixian
（School of Physics and Electronic Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China）
Abstract： The gas source location method based on weighted centroid algorithm is proposed to determine the position of gas leakage source quickly and accurately. The gas sensor is used to detect the gas concentration of the target area. The wireless sensor network is used to feed the collected data back to the coordinator. The data after packaging is tranit to the main processor by means of the coordinator. The processor can calculate the gas source location for visual display according to the measured results. The experiment of taking the ethanol vapor as the target gas is performed, which can prove that the erage relative error of location is less than 5.9%, and the gas source position algorithm is correct.
Keywords： gas sensor； weighted centroid algorithm； STM32 processor； ZigBee wireless sensor network； gas source position； relative error
随着工业的迅速发展,存储气体的仓库越来越多,当发生意外事件导致气体发生泄漏,或者一些工厂的有毒危险气体发生偷排时,如不能及时寻找泄漏的地点,将给人们的生活和安全带来极大的隐患[1?4].从20世纪60年始就有众多研究人员对危险气体的扩散规律进行了研究.现有的气体扩散模型主要有高斯模型、BM 模型、FEM3模型、箱及相似模型、三维现象传递模型、浅层模型以及板块模型等[5?9].上述模型都有各自的局限性,不同的扩散模型适用于不同类型的气体.只有通过实验测试才能找出特定气体泄漏规律适用的模型[9?10].本文利用传感器网络和加权质心算法对气体进行定位研究,并进行了实验验证.
1 气体扩散模型
在无风连续泄漏点源的扩散模型中,由菲克扩散定律可知[11],扩散过程中浓度随时间的变化率等于该处的扩散通量随距离变化率的负值.进而得经典的扩散方程：
[?C?t+u?C?x等于Kx?2C?x2+Ky?2C?y2+Kz?2C?z2] （1）
式中：[C]为[C（x,y,z,t）],表示[t]时刻[（x,y,z）]处气体浓度,单位为mg/m3；[u]表示风速,单位为m/s；[t]表示泄漏气体扩散时间,单位为s；[Kx,Ky,Kz]分别表示[x,y,z]轴方向上的湍流扩散系数,单位为m2/s.
当气体恒以泄漏速度[Q]在[t0]时刻开始扩散,[Kx等于Ky等于Kz等于K],风速[u等于]0时,并设气体泄漏源与坐标系原点重合,则无风连续泄漏点源的扩散模型可简化为微分方程：
[?C?t等于K?2C?x2+?2C?y2+?2C?z2] （2）
在初始条件[x等于y等于z等于0],[C→∞]和边界条件[x等于y等于z等于]0,[C→∞]下的解為：
[C（x,y,z,t）等于Q4Kπd2πd2K（t-t0）∞e-?2d?] （3）
这里用[d]表示测量点到源点的距离.
又因研究的是稳态下的模型,即达到平衡状态,等价于[t→∞]时的情况,这时有：
[2πd2K（t-t0）∞e-?2d?等于1] （4）
而在稳态下,浓度仅是位置的函数,与时间[t]无关,定义[P等于QK]为环境场源参数,所以式（3）转化为：
[C（x,y,z）等于P4πd] （5）
2 系统硬件设计
加权质心算法论文参考资料：
结论：基于加权质心算法的气体源定位系统为关于本文可作为加权质心算法方面的大学硕士与本科毕业论文加权质心算法论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
