前言

物聯網是微機電系統、智能傳感器、嵌入式系統、計算機網絡和分布式信息處理等多種技術融合的產物，目前已成為信息、通信與自動化控制等學科的重要研究熱點，具有重要的理論意義和實用價值。近年來，頻發的危化品泄漏事故嚴重地影響著自然環境和人民的生命財產安全，對安全監管水平提出了新的挑戰。物聯網智慧安監可將“防、管、控”等安全監督管理業務融于一體，通過整合安全信息資源，建立日常監管和應急救援智能信息化系統，可提供全面感知的、高效可控的智慧安監服務。

本書在國家自然科學基金項目“三維時變氣流環境下機器人尋蹤氣味源方法研究”“機器人氣體泄漏源定位關鍵問題研究”“動態氣流環境中機器人主動嗅覺魯棒尋源方法研究”、天津市科技支撐項目“鐵路危險化學品運輸智能監控物聯網系統”、天津市自然科學基金項目“時變流場無線傳感網絡多氣體泄漏源定位研究”、天津市自然科學基金（企業科技特派員）項目“物聯網危化品物流智能監控管理系統研制”、天津市高校科技發展基金項目“時變氣流環境中基于分布估計的氣體源測定研究”等多年來的相關課題研究的基礎上，對運用物聯網協作信息處理技術進行危化氣體泄漏監測定位的研究成果進行了匯總及提煉。

本書共分7章。第1章為緒論，分析了物聯網智慧安監技術，概述了危化氣體物聯網智慧監測定位的分類、實現方法和基于物聯網的危化氣體監測定位算法研究現狀，指出了本書的研究背景和所做的主要工作；第2章為危化氣體物聯網監測定位關鍵問題，闡述了危化氣體擴散的基本理論和模型，重點歸納了基于物聯網的智能協作信息處理框架，給出了危化氣體監測定位算法評價指標；第3章為危化氣體物聯網智慧監測定位系統，分析了系統具體功能需求，完成了環境狀態監測結點、物聯網中異構網絡網關、智慧監測定位終端等部分的軟硬件設計；第4章為基于序貫分布式卡爾曼濾波算法的危化氣體監測定位，研究了基于高度非線性、非高斯特征危化氣體擴散模型的序貫分布式擴展卡爾曼濾波算法和序貫無跡卡爾曼濾波算法，并對兩種算法的性能進行了計算機仿真分析；第5章為序貫最小均方差估計算法的危化氣體監測定位，研究了在網絡能耗約束條件下，基于分布式最小均方差迭代估計的監測定位算法，并對算法的性能進行了計算機仿真驗證分析；第6章為能量均衡并行粒子濾波危化氣體監測定位，研究了基于并行分簇傳感網絡信息處理和粒子濾波基本原理的監測定位算法，實現了并行簇集之間的調度和協作多輸入輸出（MIMO）通信，通過計算機仿真驗證了算法的有效性；第7章為高斯混合模型非線性濾波危化氣體監測定位，研究了基于高斯混合模型和非線性粒子濾波相結合的危化氣體泄漏參數后驗概率分布迭代估計監測定位算法，通過計算機仿真驗證了算法的有效性。

作者在本書編寫過程中得到了天津大學博士研究生導師孟慶浩教授、天津大學博士研究生導師張立毅教授等的大力支持和幫助。另外，作者在研究過程中參閱和引用了部分國內外學者的相關文獻，在此一并致以誠摯的謝意。

由于作者水平有限，書中難免會出現一些疏漏和不妥之處，懇請讀者批評指正。

作者

2019年4月