一种燃油硫含量的自动识别算法制造技术

本发明专利技术公开了一种燃油硫含量的自动识别算法，首先对遥测数据对给定的嫌疑时刻进行判别，结合时间序列的导数对峰值的起始和结束时刻进行精准识别并对嫌疑峰值的真假进行判定，最后结合嗅探法原理根据尾气硫碳比推算燃油硫含量，解决了船舶遥测尾气SO

An automatic recognition algorithm of sulfur content in fuel oil

【技术实现步骤摘要】
一种燃油硫含量的自动识别算法
本专利技术涉及大气环境保护检测
，更具体的说是涉及一种燃油硫含量的自动识别算法。
技术介绍
嗅探法能够通过船舶尾气中的SO2、CO2浓度有效推算船舶燃油中的硫含量，可应用于船舶燃油监管中。目前已形成了监测船舶尾气SO2、CO2浓度的船舶尾气遥测仪，通常布置在船舶航行的必经之路上，通过采集过往船舶尾气中的SO2、CO2浓度推算燃油中的硫含量。但是，船舶尾气SO2、CO2浓度遥测数据时间序列数据量大，背景噪声变化复杂且具有随机性，其嫌疑波峰具有显著的非同步性。目前形成了数据采集平台，需要人为对数据进行分析判别和计算，目前尚无基于船舶尾气遥测SO2、CO2浓度数据自动识别燃油硫含量的计算方法。因此，提供一种可用于自动识别使用硫含量超标燃油的嫌疑船舶的燃油硫含量自动识别算法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种燃油硫含量的自动识别算法，能够用于自动识别使用硫含量超标燃油的嫌疑船舶，解决了人为识别嫌疑波峰工作量大，识别结果不精准且无量化依据的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种燃油硫含量的自动识别算法，包括以下顺序步骤：1)获取监测点位时间T内的SO2及CO2浓度随时间变化的数据CS(tk)和CC(tk)其中k＝1,2,…,N；tk＝kΔt为时间序列，Δt为采样时间间隔，N＝T/Δt为数据长度；确定时间尺度Tp＝PΔt，P为时间尺度所对应的数据长度；给定的嫌疑时刻为tq，q为嫌疑时刻所对应的时间序号；2)计算时间序列CS(tk)和CC(tk)，其中k＝1,2,…,N的一阶差分，计算公式如下：3)计算嫌疑峰值的峰值时刻tp，在给定的嫌疑时刻tq附近邻域搜索SO2浓度的局部最大值，峰值所对应的时间点记为tp，p为嫌疑峰值时刻所对应的时间序号，计算公式如下：其中，δqP＝{k∈Z|max(1,q-P/2)≤k≤min(N,q+P/2)}表示tk在时刻tq附近的时间邻域；4)计算嫌疑峰值的起点时刻tp0，计算公式如下，在峰值时刻tp前的邻域内搜索满足下列公式的最晚时刻记为tp0，p0为嫌疑峰值的起点时刻所对应的时间序号：其中，α为判别阈值，为峰值时刻tp前的邻域；当不存在满足上述公式的时刻tp0时，该嫌疑峰值判定为假峰值；5)计算每个嫌疑峰值的结束时刻tp1，计算公式如下，在峰值时刻tp后的邻域内搜索满足下列公式的最早时刻记为tp1，p1为嫌疑峰值的结束时刻所对应的时间序号：其中，α为判别阈值，为峰值时刻tp后的邻域；当不存在满足上述公式的时刻tp1时，该嫌疑峰值判定为假峰值；6)进一步判别嫌疑峰值的真假，嫌疑峰值的有效峰值时段为tp0至tp1，峰值时段长度为τp＝tp1–tp0，SO2和CO2浓度背景值分别记为BS和BC，计算公式如下：SO2和CO2浓度增幅分别记为ΔS和ΔC，计算公式如下：当SO2和CO2浓度增幅小于阈值，即ΔS<ΔS0或ΔC<ΔC0时，该嫌疑峰值判定为假峰值；7)计算每个真峰值的SO2和CO2浓度增量积分，记为IS和IC，计算公式如下：8)计算真峰值的硫碳比，从而推算燃油硫含量S，计算公式如下：进一步的，数据长度N以及时间尺度所对应的数据长度P均取值为偶数。通过采取以上方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术首先对遥测数据对给定的嫌疑时刻进行判别，结合时间序列的导数对峰值的起始和结束时刻进行精准识别并对嫌疑峰值的真假进行判定，最后结合嗅探法原理根据尾气硫碳比推算燃油硫含量，解决了船舶遥测尾气SO2、CO2遥测数据人为识别嫌疑波峰存在工作量大，识别结果不精准且无量化依据的问题，能够自动识别使用硫含量超标燃油的嫌疑船舶，为海事监管提供依据和支撑。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术提供的船舶尾气遥测仪采集的SO2、CO2浓度的原始数据；图2附图为本专利技术提供的出现的嫌疑峰值识别结果的曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种燃油硫含量的自动识别算法，包括以下顺序步骤：1)获取监测点位时间T内的SO2及CO2浓度随时间变化的数据CS(tk)和CC(tk)其中k＝1,2,…,N；tk＝kΔt为时间序列，Δt为采样时间间隔，N＝T/Δt为数据长度；确定时间尺度Tp＝PΔt，P为时间尺度所对应的数据长度；给定的嫌疑时刻为tq，q为嫌疑时刻所对应的时间序号；2)计算时间序列CS(tk)和CC(tk)，其中k＝1,2,…,N的一阶差分，计算公式如下：3)计算嫌疑峰值的峰值时刻tp，在给定的嫌疑时刻tq附近邻域搜索SO2浓度的局部最大值，峰值所对应的时间点记为tp，p为嫌疑峰值时刻所对应的时间序号，计算公式如下：其中，δqP＝{k∈Z|max(1,q-P/2)≤k≤min(N,q+P/2)}表示tk在时刻tq附近的时间邻域；4)计算嫌疑峰值的起点时刻tp0，计算公式如下，在峰值时刻tp前的邻域内搜索满足下列公式的最晚时刻记为tp0，p0为嫌疑峰值的起点时刻所对应的时间序号：其中，α为判别阈值，为峰值时刻tp前的邻域；当不存在满足上述公式的时刻tp0时，该嫌疑峰值判定为假峰值；5)计算每个嫌疑峰值的结束时刻tp1，计算公式如下，在峰值时刻tp后的邻域内搜索满足下列公式的最早时刻记为tp1，p1为嫌疑峰值的结束时刻所对应的时间序号：其中，α为判别阈值，为峰值时刻tp后的邻域；当不存在满足上述公式的时刻tp1时，该嫌疑峰值判定为假峰值；6)判别嫌疑峰值的真假，嫌疑峰值的有效峰值时段为tp0至tp1，峰值时段长度为τp＝tp1–tp0，SO2和CO2浓度背景值分别记为BS和BC，计算公式如下：SO2和CO2浓度增幅分别记为ΔS和ΔC，计算公式如下：当SO2和CO2浓度增幅小于阈值，即ΔS<ΔS0或ΔC<ΔC0时，该嫌疑峰值判定为假峰值；7)计算每个真峰值的SO2和CO2浓度增量积分，记为IS和IC，计算公式如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃油硫含量的自动识别算法，其特征在于，包括以下顺序步骤：/n1)获取监测点位时间T内的SO

【技术特征摘要】
1.一种燃油硫含量的自动识别算法，其特征在于，包括以下顺序步骤：
1)获取监测点位时间T内的SO2及CO2浓度随时间变化的数据CS(tk)和CC(tk)其中k＝1,2,…,N；tk＝kΔt为时间序列，Δt为采样时间间隔，N＝T/Δt为数据长度；确定时间尺度Tp＝PΔt，P为时间尺度所对应的数据长度；给定的嫌疑时刻为tq，q为嫌疑时刻所对应的时间序号；
2)计算时间序列CS(tk)和CC(tk)，其中k＝1,2,…,N的一阶差分，计算公式如下：






3)计算嫌疑峰值的峰值时刻tp，在给定的嫌疑时刻tq附近邻域搜索SO2浓度的局部最大值，峰值所对应的时间点记为tp，p为嫌疑峰值时刻所对应的时间序号，计算公式如下：



其中，δqP＝{k∈Z|max(1,q-P/2)≤k≤min(N,q+P/2)}表示tk在时刻tq附近的时间邻域；
4)计算嫌疑峰值的起点时刻tp0，计算公式如下，在峰值时刻tp前的邻域内搜索满足下列公式的最晚时刻记为tp0，p0为嫌疑峰值的起点时刻所对应的时间序号：



其中，α为判别阈值，为峰值时刻tp前的邻域；当不存在满足上述公式的时刻tp0时，该嫌疑峰值判定为假峰...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭士涛，苏宁，胡健波，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12