Eine neue Methode zur Quellenlokalisierung auf der Basis räumlich verteilter, punktweiser Konzentrationsmessungen

Abstract

Zahlreiche Anwendungen erfordern das Lokalisieren der Emissionsquelle bestimmter Luftbeimengungen. Beispiele hierfür sind die Leckageer-kennung in Gefahrenstofflagern und die Luftqualitätsüberwachung von Deponien. Die Grundlage einer solchen Quellenlokalisierung stellen räumlich verteilte Online-Konzentrationsmessungen dar, die beispiels-weise durch so genannte Elektronische Nasen ermöglicht werden.In dem vorliegenden Buch werden ausgehend von einem geometrischen Zugang neue, zweistufige Verfahren zur Quellenlokalisierung für die Ausbreitung durch turbulente Diffusion und Advektion vorgestellt.Grundidee des geometrischen Zugangs ist es, zunächst für jeden Sensor die Menge aller Punkte zu bestimmen, auf der sich aus der Sicht des einzelnen Sensors die Quelle befinden kann. Durch Bilden der Schnittmenge für mehrere Sensoren lässt sich dann daraus der Quellort ermitteln. Die entwickelten Verfahren umgehen die numerischen Schwierigkeiten der klassischen ausgangsfehlerbasierten einstufigen Verfahren (Maximum-likelihood-Schätzung) und liefern zudem Aussagen zur Existenz und Eindeutigkeit von Lösungen, zur Lage von Mehrfachlösungen sowie zur geeigneten Platzierung der Sensoren für die Quellenlokalisierung.Zahlreiche Simulationen und Experimente in einem industriellen Chemikalienlager belegen die Leistungsfähigkeit der neuen Verfahren.