一种面向工业园区的大气污染物溯源方法技术

本发明专利技术公开了一种面向工业园区的大气污染物溯源方法，包括以下步骤：通过监测点采集观测数据并进行超标判断；根据超标的观测数据进行区域筛选；获取筛选得到的区域内采集的观测数据根据源位置估计模型进行模型反算；得到结果并进行验证；利用扩散源园区周围监测站采集到浓度数据估算出源强大小和扩散源的具体位置，并且能够适应源强和风场数据可变的情景。

【技术实现步骤摘要】
一种面向工业园区的大气污染物溯源方法
本专利技术涉及污染物溯源
，尤其涉及一种面向工业园区的大气污染物溯源方法。
技术介绍
大气污染物国内外对于溯源方法有很多的研究，主要集中在核扩散方面，大气污染物溯源一般是用于大范围区域内的常规污染物(尤其是PM2.5)的输送和来源分析，对于较小区域内大气污染物溯源分析的研究较少。RaoSK(2007)Sourceestimationmethodsforatmosphericdispersion.AtmosEnviron41(33):6964–6973.doi:10.1016/j.atmosenv.2007.04.064(大气扩散的源估计方法)中，将溯源算法分为前向与后向两大类。前向方法通常使用贝叶斯推断来估计扩散源，后向算法直接求解正向扩散模型的方程来得到结果。因此实际扩散中的不确定性，后向算法往往无法得到准确的结果。贝叶斯推断将求问题的精确解转化为求出解的后验概率分布，许多研究者在此基础上提出了相关的溯源算法。HuberMF(2014)On-linedispersionsourceestimationusingadaptivegaussianmixturefilter.IFAC(使用适应性高斯混合滤波器在线估计扩散源)中，使用适应高斯混合滤波器(AGMF)来求解在线贝叶斯问题。不仅限于此，其他的常用的滤波技术也能解决后验概率估计的问题，例如，ZhangXL,SuGF,YuanHY,ChenJG,HuangQY(2014)ModifiedensembleKalmanfilterfornuclearaccidentatmosphericdispersion:predictionimprovedandsourceestimated.JHazardMater280:143–155.doi:10.1016/j.jhazmat.2014.07.064(用于核事故大气扩散分析的改进的集合卡尔曼滤波器：改进预测结果并估计扩散源)中的卡尔曼滤波，ChinTM,MarianoAJ(2010)Aparticlefilterforinverselagrangianpredictionproblems.JAtmosOceanTechnol27(2):371–384.doi:10.1175/2009JTECHO675.1(用于拉格朗日反问题的粒子滤波器)和ZhangY,WangL(2013)Particlefilteringmethodforsourcelocalizationinwirelesssensornetwork.advancedtechnologyinteaching:selectedpapersfromthe2012internationalconferenceonteachingandcomputationalscience(ICTCS2012):517–523.doi:10.1007/978-3-642-29458-7_76(用于无线传感器网源定位的粒子滤波方法)中的粒子滤波。除了使用滤波技术，HirstB,JonathanP,Gonza′lezdelCuetoF,RandellD,KosutO(2013)Locatingandquantifyinggasemissionsourcesusingremotelyobtainedconcentrationdata.AtmosEnviron74:141–158.doi:10.1016/j.atmosenv.2013.03.044(使用遥控获取的浓度数据对气体排放源进行定位并量化)提出了一种使用马尔可夫链-蒙特卡洛方法来估计多源的算法，这种算法具有较高的理论价值。MaD,WangS,ZhangZ(2014)Hybridalgorithmofminimumrelativeentropy-particleswarmoptimizationwithadjustmentparametersforgassourcetermidentificationinatmosphere.AtmosEnviron94:637–646.doi:10.1016/j.atmosenv.2014.05.034(用于大气扩散释放源参数辨识的MRE-PSO混合方法)使用了粒子群优化方法并结合高斯模型估计了扩散源的源项。SoW,KooJ,ShinD,YoonES(2010)Theestimationofhazardousgasreleaserateusingopticalsensorandneuralnetwork.ComputAidedChemEng28:199–204.doi:10.1016/S1570-7946(10)28034-3(使用光学传感器和神经网络估计有害气体泄漏速率)中神经网络也可应用于扩散源的估计。WangB,ChenB,ZhaoJ(2015)Thereal-timeestimationofhazardousgasdispersionbytheintegrationofgasdetectors,neuralnetworkandgasdispersionmodels.JHazardMater300:433–442.doi:10.1016/j.jhazmat.2015.07.028(基于气体传感器、神经网络和大气扩散模型的有害气体扩散实时预测方法)在神经网络的基础上提出了略过源项直接估计扩散趋势的方法。以上方法能够同时估计出扩散源的位置和释放速率，但是它们估计得到的释放速率都是一个常数，不能很好地反映释放速率不断变化的情况，而这种情况在实际中是很普遍的。也有很多学者对可变释放速率的溯源问题进行了研究。ChinoM,NakayamaH,NagaiH,TeradaH,KatataG,YamazawaH(2011)PreliminaryEstimationofReleaseAmountsof131Iand137CsAccidentallyDischargedfromtheFukushimaDaiichiNuclearPowerPlantintotheAtmosphere.JNuclSciTechnol48(7):1129–1134.doi:10.1080/18811248.2011.9711799(福岛核电站事故泄漏的131I与137Cs总量初步估计)直接通过比例关系对福岛事件后131I和137Cs两种物质的释放速率和总量进行了分析。SchoM,PlastinoW,PovinecPP,WotawaG,BellaF,BudanoA,DeVincenziM,RuggieriF(2012)Estimationofthetime-dependentradioactivesource-termfromtheFukushimanuclearpowerplantaccidentusingatmospherictransportmodelling.JEnvironRadioact114:10–14.doi:10.1016/j.jenvrad.2011.11.008(使用大气传输模型估计福岛核事故中时变的放射性源项)使用类似的方法通过三个检测站测得的放射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向工业园区的大气污染物溯源方法，其特征在于，所述面向工业园区的大气污染物溯源方法包括以下步骤：通过监测点采集观测数据并进行超标判断；根据超标的观测数据进行区域筛选；获取筛选得到的区域内采集的观测数据根据源位置估计模型进行模型反算；得到结果并进行验证。

【技术特征摘要】
1.一种面向工业园区的大气污染物溯源方法，其特征在于，所述面向工业园区的大气污染物溯源方法包括以下步骤：通过监测点采集观测数据并进行超标判断；根据超标的观测数据进行区域筛选；获取筛选得到的区域内采集的观测数据根据源位置估计模型进行模型反算；得到结果并进行验证。2.根据权利要求1所述的面向工业园区的大气污染物溯源方法，其特征在于，所述源位置估计模型为高斯多烟团模型，具体考虑雨水冲洗、干湿沉降以及变化风场的高斯烟团模型如下：式中，q表示污染物释放速率,(xc,yc,zc)表示当前烟团的中心位置,σx,σy和σz分别表示x，y和z方向上的扩散系数。C(x,y,z,t)计算了t时刻该烟团在(x,y,z)产生的浓度值。3.根据权利要求2所述的面向工业园区的大气污染物溯源方法，其特征在于，利用函数f来表示式(1)，则扩散方程表示为：式(2)计算的是一个扩散源位于位置向量l处，瞬时释放量为qj，从tstart时刻开始扩散的烟团在ti时刻位于位置向量zi的观测点的浓度Ci。式中，qj为第j个烟团的释放量，也即烟羽的释放速率，n为烟团个数，δ为各个烟团的释放间隔时间。其中，各个烟团的释放时间间隔满足以下关系：4.根据权利要求3所述的面向工业园区的大气污染物溯源方法，其特征在于，按照公式(2)扩散函数可以使用矩阵表示，具体如下：C≈G·q(4)式中，G是已知的传递方程，包含的是正向高斯扩散模型计算信息；q是模型的未知参数向量；C包含了监测站的观测信息。用合理的估计值来代替q，满足上述方程，实现溯源最终的目标。5.根据权利要求1所述的面向工业园区的大气污染物溯源方法，其特征在于，所述根据超标的观测数据进行区...

【专利技术属性】
技术研发人员：王原，陈彬，邱思航，陈骁强，杨泽，汤杨华，刘懿，何成，
申请(专利权)人：上海栖芯信息科技有限公司，罗克佳华上海科技有限公司，上海栖星生态环境咨询有限公司，安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31