一种基于改进型灰狼优化算法的危化品泄露源定位

1.本发明涉及危险品泄漏源搜索算法技术领域，具体为一种基于改进型灰狼优化算法的危化品泄露源定位。


背景技术：

2.面对突发的危化品泄漏事件，尤其是有毒气体的泄漏，快速准确地定位泄漏源位置以及时阻止危化品泄漏，是在事故紧急救援过程中需要解决的关键问题。现如今国内外使用的危化品泄漏源定位方法大致有以下两类：基于传感器网络的泄漏源定位以及基于移动机器人的泄漏源定位。
3.基于传感器网络定位的思想是将已有的气体扩散模型与每时每刻测量的气体浓度数据相结合。但在危化品泄漏事故突然发生的情况下，由于事故紧急并且数据有限，使得该方法实用性不高。基于优化理论的定位方法不需要使用大量的数据来训练算法模型，只需要提供事故发生现场传感器监测到的浓度测量值即可计算出泄漏源的位置及源强信息，适用于突发事件下数据有限的情形，但在考虑计算效率的同时还要考虑算法的准确性。
4.移动机器人协调搜索定位的基本原理是在每个机器人身上安装具有探测功能的传感器，机器人根据气体传感器探测到的气味浓度值直移动位置，这就相当于一个可移动的传感器网络。把机器人探测气体过程划分成三个类别，包括烟羽发现、烟羽跟踪以及气味源确认。其中，烟羽发现表示移动机器人的传感器能在新环境捕捉到气体信息，烟羽跟踪表示移动机器人对气体信息不断地进行计算，根据计算的结果不断向气味源移动。气味源确认表示移动机器人对气味源头是否在它移动的最终区域附近进行判断。面对不同的危化品泄漏事故场合，移动机器人协调搜索定位的类型主要分为两种：单机器人搜索定位和多机器人搜索定位。单机器人搜索定位适用的场景比较简单，一般是单个泄漏源并且现场环境不复杂的场景，不适合大范围的搜索，由于只有单个机器人，因此算力有限，搜索耗时长；多机器人协同定位由于有多个机器人，可以分布的范围更大，因此适合大范围的搜索，相比于单机器人系统，多机器人系统允许某只机器人出错或发生故障，因此鲁棒性高，计算速度更快，但是使用成本大大增加。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于改进型灰狼优化算法的危化品泄露源定位，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于改进型灰狼优化算法的危化品泄露源定位，包括以下步骤：
7.步骤一、初始化各项参数，包含灰狼群体的大小m，最大迭代次数intermax，搜索空间维度dim、上边界ub及下边界lb；
8.步骤二、初始化灰狼位置为xi；
9.步骤三、计算每一只灰狼个体的适应度值fit，并选择三个fit最好的灰狼个体当
做决策狼α、β、δ，保存它们的位置；
10.步骤四、对搜索空间中灰狼个体的位置进行更新；更新公式入下图所示：
[0011][0012]
步骤五、更新两个系数向量a和c的参数，并且更新收敛因子a的参数；
[0013]
步骤六、判别是否达到终止迭代的条件，如果达到，则输出a狼的位置xa，如果没有达到条件，则重复步骤三和步骤六。
[0014]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在危化品泄漏事故中快速准确地获得泄漏源强信息，利用高斯烟羽扩散模型计算的理论浓度和传感器实测浓度的误差平方和作为目标函数，从而将泄漏源定位问题转化为优化问题。通过仿真验证表明，本危化品泄漏源定位方法有良好的定位精度，可以实现在危化品泄漏事故发生时快速准确的确定泄漏源及源强信息。
附图说明
[0015]
图1为灰狼优化算法流程图。
具体实施方式
[0016]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于改进型灰狼优化算法的危化品泄露源定位，包括α、β、δ和ω狼，还包括以下步骤：
[0018]
步骤一、初始化各项参数，包含灰狼群体的大小m，最大迭代次数intermax，搜索空间维度dim、上边界ub及下边界lb；
[0019]
步骤二、初始化灰狼位置为xi；
[0020]
步骤三、计算每一只灰狼个体的适应度值fit，并选择三个fit最好的灰狼个体当做决策狼α、β、δ，保存它们的位置；
[0021]
步骤四、对搜索空间中灰狼个体的位置进行更新；更新公式入下图所示：
[0022][0023]
步骤五、更新两个系数向量a和c的参数，并且更新收敛因子a的参数；
[0024]
步骤六、判别是否达到终止迭代的条件，如果达到，则输出a狼的位置xa，如果没有达到条件，则重复步骤三和步骤六。
[0025]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种基于改进型灰狼优化算法的危化品泄露源定位，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、初始化各项参数，包含灰狼群体的大小m，最大迭代次数intermax，搜索空间维度dim、上边界ub及下边界lb；步骤二、初始化灰狼位置为xi；步骤三、计算每一只灰狼个体的适应度值fit，并选择三个fit最好的灰狼个体当做决策狼α、β、δ，保存它们的位置；步骤四、对搜索空间中灰狼个体的位置进行更新；更新公式入下图所示：步骤五、更新两个系数向量a和c的参数，并且更新收敛因子a的参数；步骤六、判别是否达到终止迭代的条件，如果达到，则输出a狼的位置xa，如果没有达到条件，则重复步骤三和步骤六。

技术总结
本发明公开了一种基于改进型灰狼优化算法的危化品泄露源定位，包括以下步骤：步骤一、初始化各项参数，包含灰狼群体的大小M，最大迭代次数Intermax，搜索空间维度dim、上边界ub及下边界lb；步骤二、初始化灰狼位置为Xi；步骤三、计算每一只灰狼个体的适应度值fit，并选择三个fit最好的灰狼个体当做决策狼α、β、δ，保存它们的位置；在危化品泄漏事故中快速准确地获得泄漏源强信息，利用高斯烟羽扩散模型计算的理论浓度和传感器实测浓度的误差平方和作为目标函数，从而将泄漏源定位问题转化为优化问题。通过仿真验证表明，本危化品泄漏源定位方法有良好的定位精度，可以实现在危化品泄漏事故发生时快速准确的确定泄漏源及源强信息。息。息。


技术研发人员：汪艺萌
受保护的技术使用者：北京石油化工学院
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/10/11