无线传感网络在安全生产中的应用

本文详细介绍了无线传感器网络在安全生产中的应用结构、无线传感器节点的构成以及无线传感网络的数据模型,探讨了无线传感器网络在危险场所日常监测及应急救援场合应用的技术问题,分析了无线传感网络在实际应用中的关键技术。     

无线传感器网络在执勤枪械定位中的应用

为了加强部队安全工作,防止执勤枪弹丢失情况的发生,本文提出采用无线传感器网络定位技术,在监测区域设置信标节点,使用RSSI测距方法和加权质心定位算法,实现对枪械的定位.从而加大对执勤枪支的监管力度,预防武器装备丢失,防止涉枪涉弹重大事故发生.     

基于SSO的铀尾矿库无线传感器网络定位算法

为提高铀尾矿库无线传感器网络(WSN)定位算法的定位精度和收敛速度,利用优化的麻雀搜索算法(SSA)改进基于信号强度指示(RSSI)的定位算法。首先,引入混沌映射和精英方向学习初始化麻雀种群,丰富种群多样性,提高算法的全局寻优能力;其次,采用莱维飞行策略改进搜索者的位置更新方式,避免陷入局部最优;然后,采用优化的SSA代替最小二乘法来定位未知节点,并将定位算法应用于铀尾矿库放射性核素污染监测定位;最后,在不同的锚节点数、通信半径以及噪声标准差条件下,对比麻雀搜索优化定位算法(SSOLA)与加权质心定位算法(WCLA)、接收信号强度指示差定位算法(RSSID)、麻雀搜索定位算法(SSA)、粒子群定位算法(PSO)以及樽海鞘群定位算法(SAP)的性能。结果表明：SSOLA与其余5种算法相比定位误差平均下降41.9%、45.2%、26.8%、39.9%和36.9%,定位精度更高,收敛速度更快。     

基于网络分区和路径能耗的深井无线传感器网络多簇首路由算法

为解决深部矿井无线传感器网络因节点能量受限导致网络生存时间短及由多跳传输引起的“热区”问题,提出1种以分区结构和能量多路径为基础的带状无线传感器网络多簇首路由算法(NPPEC)。算法采用跳数泛洪方式建立带状网络分区结构,将节点分布密度加入主簇首竞选机制中,通过主簇首和副簇首的分工配合,使簇首能量更均衡地消耗;依据路径能耗、节点当前能量及位置计算路径选择概率,并通过控制跳数改善数据传输的实时性。经仿真比较,NPPEC算法网络生存时间约为LEACH算法的1.807 2倍、HEED-EELD算法的1.198 4倍,同时也有效改善了网络“热区”问题,为深部矿井无线传感器网络的构建提供1种更有效的解决方案。     

无线传感器网络在武警部队的应用

无线传感器网络作为一种新兴技术,在世界各国各领域有着广泛的应用.本文在对无线传感器网络做了全面研究后,引例借鉴外军应用无线传感器网络实例,初步分析了无线传感器网络在武警部队的应用可行性,最后通过举例介绍了无线传感器网络在武警部队的应用方法及应特别注意的关键技术.     

燃气安全监控网络的开发与应用

实时有效的监控手段是城市燃气安全管理中非常重要的环节。为实现实时有效的监控,提出了将管网节点定位、信息传输和传感器技术应用到燃气安全监控网络中,对城市燃气管网数据进行实时监测。文章介绍了地理信息系统(GIS)、数据传输和传感器原理与应用等技术,构建基于地理信息系统的城市燃气监控网络,搭建网络平台,有效提高了城市燃气安全监控技术自动化、信息化水平,为快速决策、及时抢修打下坚实基础。     

基于铀尾矿库核素监测的WSN粒子群优化路由算法

为提高铀尾矿库无线传感器网络(WSN)现有路由算法的网络寿命,提出一种基于铀尾矿库核素监测的WSN粒子群优化路由算法(EBPSO)。首先,在簇头(CH)选举阶段,考虑传感器节点的能量、簇内节点距离、CH到基站的距离等参数,利用粒子群优化(PSO)算法选出最合理的CH,并将筛选出来的CH节点应用于铀尾矿库核素监测组建WSN;其次,在数据传输阶段,提出转发节点的选择方法;然后,用能量阈值重分簇方案来减少能量消耗;最后,对比基于PSO优化模糊C均值的分簇路由算法(POFCA)、低功耗自适应分簇(LEACH)以及高效非均匀分簇算法(EEUC)性能。结果表明：在网络生命周期上,EBPSO算法比POFCA、LEACH、EEUC分别提升1.7%、24.7%、9.2%。EBPSO算法能够延长网络生命周期,适用于铀尾矿库核素监测应用场景。     

基于粒子群优化和巷道分区的深井WSN定位算法

针对现有深部矿井中人员定位精度不足问题,提出一种基于粒子群优化(PSO)及巷道分区的深井无线传感器网络(WSN)定位算法(PTWL)。将直型巷道里相邻锚节点之间的区域等分,利用信号强度等级对所划分的区域进行标记,以巷道中未知节点接收到的信号强度确定其大致区域,采用PSO算法对未知节点的最大概率坐标进行运算,实现精确定位;通过仿真试验对比PTWL与信号强度指示(RSSI)、信号强度分区(RSSP)算法的优劣。结果表明:PTWL算法比经典RSSI算法和RSSP算法定位精度更高。     

基于人工神经网络的储罐区泄漏源实时定位技术初步研究

本文建立了基于误差反向传播算法（BP）的多层感知器（MLP）结构的神经网络进行储罐区泄漏源的实时定位，提出了现场传感器阵列优化布置的原则，设计了输入空间和解空间，应用计算机仿真获得的泄漏浓度场对建立起来的神经网络进行了训练，并成功进行了验证，分析了隐层节点数、权值和阈值的取值范围和符号、学习因子等因素对网络性能的影响。研究表明利用神经网络的非线性映射能力对储罐区泄漏源进行实时定位是可行的，单隐层的MLP可以被训练来反向分析泄漏浓度场。     

考虑可靠性的矿井瓦斯传感器选址模型

针对依据现行煤矿安全规程及相关规范布置的瓦斯传感器有可能出现失效的情况,提出兼顾经济性和可靠性双目标的瓦斯传感器优化选址模型。借助图论和设施选址理论,以矿井通风网络节点为候选布置点,节点间的风流流经时间为监测等级,以煤矿相关规程规范硬性要求的布置点为必选点,建立瓦斯传感器多目标优化选址模型。然后,基于Pareto蚁群算法(PACA)阐述模型的求解过程。最后,结合某风网算例,给出模型与算法的具体应用。结果表明:模型的非劣解包含了传统的以最小化传感器成本为目标的选址模型最优解,并且可靠性越高所需的传感器就越多。     

大跨度悬索桥钢箱梁除湿系统湿源定位算法研究

提出一种大跨度悬索桥钢箱梁除湿系统的湿源定位算法，以求在确定湿源的位置后精准送风。该算法通过钢箱梁内部传感器测量的温湿度数据，建立并求解伴随场微分方程组，再利用马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）法采样的结果确定湿源的最大可能位置，并与算例中的湿源位置相比较，验证定位算法的准确性。结果表明，湿源定位算法求得的湿源位置与算例较为吻合，具有较高的实用性。     

无线传感器网络应用综述

无线传感器网络是目前研究的热点,也是未来的高技术之一,它是传感器技术、嵌入式系统技术、MEMS技术[16]、分布式信息处理技术[17]及无线通信技术[18]等多学科的交叉综合学科.无线传感器网络技术发展非常迅速,研究的内容非常广泛,已取得丰硕的理论和应用成果,但许多问题正在研究之中,由于无线传感器网络的诸多优点,使之具有了广阔的市场应用前景.本文主要针对无线传感器网络在各行业的应用情况进行了分析,并针对具体项目分析了应用中的优缺点,为进一步研究并拓展无线传感器网络的应用范围提供理论指导.     

基于微型惯性传感器的井下人员跟踪定位系统*

为了解决当前煤矿井下使用的WIFI人员定位系统在煤矿井下复杂环境中受到干扰,造成使用精度误差等问题,研究并提出使用微型惯性传感器制作足部轨迹测量传感器,通过惯性轨迹测量算法计算并跟踪井下人员的移动轨迹。使用基于固定阈值的零速检测技术和基于Kalman滤波的零速校正技术估计并校正由于系统长期工作造成的偏移误差。通过实验证明采用微型惯性传感器能够在不依赖于外部传感器的情况下对人员轨迹实现测量跟踪,Kalman滤波的应用能够减少惯性轨迹测量系统造成的长期漂移误差,可避免井下复杂工作环境对定位造成的干扰。     

氨气泄漏源定位方法研究与监测系统研制

为减少工业氨气泄漏造成的环境污染、人员伤害及财产损失,建立适用于工业氨气泄漏的气体扩散高斯模型,提出氨气泄漏源的定位方法,并研制出一套基于Zig Bee无线传感网的氨气泄漏无线监测系统,其主要包括检测节点、网络协调器以及上位机。试验模拟不同浓度下的氨气泄漏定位,实测的相对定位误差约为12%。试验结果表明:通过简化后的气体扩散高斯模型检测空气中的氨气浓度,并对泄漏源定位,结果与实际情况相符,测量精度符合国家标准;增加氨气传感器的数量可降低定位误差,提高救援抢险效率。     

无线传感器网络在文物保护中的应用

无线传感器网络是计算、通信和传感器三项技术结合的产物,被视为环境监测和建设监测的一个发展方向,有着广泛的应用领域,文物保护是其潜在的应用领域之一.介绍无线传感器网络的特点及其在文物保护中应用的必要性,提出博物馆文物保护系统无线传感器网络构建方案,以及无线传感器网络节点、汇节点和博物馆监控中心软件等部分的设计方案.与传统的文物保护系统相比,该系统具有易于扩充,测量准确等特点.     

大型储罐底板浸入式声学检测方法及样机设计

为实现大型储罐底板腐蚀的全域在线检测,提出一种浸入式声学检测方法。向储罐底板投放配有液浸式声学传感器的浸入式检测仪,控制其按预设路径行走,分单元采集罐底腐蚀声信号;结合采集的腐蚀声信号,运用平面小基阵单元算法定位罐底腐蚀声源;基于检测仪功能需求设计浸入式自动声学样机,该样机主要包括运动模块、检测模块及回收模块,具有自动全域检测、采集信号、定位腐蚀源及自行回收等功能;最后将该定位算法用于模拟储罐声源定位试验。结果表明:使用平面小基阵算法对模拟储罐声源定位的精度误差在0.2%以内,且定位精度不受声源角度的影响。     

FOA优化GRNN网络的尾矿库安全预测

从尾矿库安全管理实际出发,针对尾矿库安全预测影响因素多、波动性大和非线性的特点,提出了果蝇算法优化广义回归神经网络的尾矿库安全预测模型。通过利用果蝇优化算法的全局寻优特性对广义回归神经网络进行参数优化,同时采用相关分析方法选取尾矿库安全评价指标,实现尾矿库的安全评价预测。以辽宁本溪南芬尾矿库为研究实例进行预测仿真,实验结果表明:相较于GRNN网络模型和BP网络模型,采用果蝇算法优化的GRNN模型预测精度更高,适用性更强,在尾矿库安全预测方面具有很大的实际应用价值。     

基于风险和成本的化工园区供电网络优化设计

化工园区供电网络优化设计是国家综合管理部门、电网工程项目法人及融资方进行项目决策的重要依据。化工园区内企业在生产活动中极易释放易燃易爆气体,供电危险极大。主要目的是运用程序优化方法,找到一种既经济又安全的供电线路布局方案,最终得到基于风险和成本的安全决策。基于前人在计算机智能算法优化数学模型得到的经验,运用图论Floyd算法和GA遗传算法研究了图论算法和人工智能算法在基于风险和成本的化工园区供电网络优化中的设计和应用。设计了一个化工园区,总降变电站为源点,8个可选择的化工园区内具有火灾或爆炸高危险性生产企业位置为网络节点。建立了无浓度约束范围和有浓度约束范围两种模型,并在有浓度约束范围模型的优化中运用广度优先遍历和深度优先遍历相结合的思想。给出了3套方案并且得到了理想的优化结果。首次应用计算机智能算法优化的方法研究了化工园区供电网络安全性,研究表明,图论算法和人工智能算法在化工园区供电网络优化上的应用是可行的。对于网络节点较多的实际化工园区供电布局,GA遗传算法一般能得到比Floyd算法更快更好的全局最优解。     

无线传感器网络在武警部队执行特殊任务中的应用

无线传感器网络作为微机电系统、网络和传感器三项技术相结合的产物,是一种全新的信息获取和处理技术,可以广泛运用于各个领域,有着极大的应用前景.本文主要对无线传感器网络的概念、节点结构、网络结构进行了介绍,分析了当前武警部队执行特殊任务的战术需求,提出了几种把无线传感器网络运用到武警部队执行特殊任务现场感知中的方案, ‘并对下一步要进行的研究工作进行了展望.     

遗传禁忌搜索的能量均衡深井安全监测WSN分簇路由算法

针对深井巷道无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）安全监测中节点能量消耗不均匀导致网络生命周期较短的问题，在分析低功耗自适应集簇分层型算法（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy，LEACH）、遗传算法（Genetic Algorithm，GA）和禁忌搜索算法（Tabu Search Algorithm，TS）的基础上，提出遗传禁忌搜索的能量均衡深井安全监测WSN分簇路由算法（GTSR-EB），以分簇方式来减少数据发送量与寻优开销，利用优化GA算法和TS算法进行多路径搜索以选出一条能耗均衡、路径传输距离最短的最优路径。仿真实验表明:GTSR-EB算法网络存活周期为LEACH算法的2.17倍、GA算法的1.18倍，GTSR-EB网络能量利用率更高、生存周期更长。