一种快速计算气体排放源分布和源强的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种快速计算气体排放源分布和源强的方法和系统，其中方法包括以下步骤：S1，确定目标范围；S2，采集不同时刻观测点处的气体浓度、气象数据、观测点高度以及观测点位置；S3，根据各观测点高度、位置和对应的气象数据，分别计算不同时刻下各观测点对应的目标范围内各处的印痕分布；S4，根据不同时刻的各观测点监测到的气体浓度和对应的目标范围内各处的印痕分布，计算出目标范围内各处的气体排放强度，获得气体排放强度分布；S5:根据气体排放强度分布，确定气体排放源分布和气体排放强度。本发明专利技术通过不同时刻各观测点的气体浓度和气象数据，能快速测得网格空间内气体排放源分布和气体排放强度，有效节省了人力财力和时间成本。时间成本。时间成本。

【技术实现步骤摘要】
一种快速计算气体排放源分布和源强的方法和系统


[0001]本专利技术涉及大气环境监测领域，特别涉及一种快速计算气体排放源分布和源强的方法和系统。

技术介绍

[0002]大气污染的监管越来越得到重视，受制于人力、财力的限制，监管部门不可能对所有区域进行全方位的监管，而是将监管资源设置在污染较严重，需重点监管的区域。
[0003]目前在需要监管的区域对气体排放源或者泄露点进行排查的方法是通过人工逐一排查的方式进行。此方式不仅需要预先对监管区域的大规模数据分析，还需要较多数量的人员，工作量大，导致时间成本，人力成本较大，且工作效率相对较低。

技术实现思路

[0004]为了解决现有问题，本专利技术提供了一种快速计算气体排放源分布和源强的方法和系统，具体方案如下：
[0005]一种快速计算气体排放源分布和源强的方法，包括以下步骤：
[0006]S1，确定目标范围，观测点与污染源均分布在该范围内；
[0007]S2，采集不同时刻观测点处的气体浓度C(t)、气象数据、观测点高度以及观测点位置；
[0008]S3，根据各观测点高度、位置和对应的气象数据，分别计算不同时刻下各观测点对应的目标范围内各处的印痕分布f(x,y,t)；
[0009]S4，根据不同时刻的各观测点监测到的气体浓度C(t)和对应的目标范围内各处的印痕分布f(x,y,t)，计算出目标范围内各处的气体排放强度Q(x,y)，获得气体排放强度分布。
[0010]S5，根据步骤S4中气体排放强度分布，确定气体排放源分布和气体排放强度。
[0011]优选的，步骤S1中的所述目标范围划分成纵横交错的网格，横向从Xmin到Xmax，共有nx列，纵向从Ymin到Ymax，共有ny行。
[0012]优选的，步骤S4中计算气体排放强度Q(x,y)的步骤具体为：
[0013]S41、根据不同时刻各观测点测得的气体浓度C(t)列方程组如下：
[0014][0015][0016]…………
[0017][0018]S42、改写成线性方程组如下：
[0019][0020]其中，B为气体背景浓度值，C(t1)为t1时刻观测点监测到的气体浓度，f(x,y,t1)为t1时刻观测点对应的目标范围内各处的印痕分布，以此类推，C(t
n
)为tn时刻观测点监测到的气体浓度，f(x,y,t
n
)为tn时刻的观测点对应的目标范围内各处的印痕分布；
[0021]S43、对所述线性方程组进行求解，当观测点的数量n小于目标范围内网格的格点数量nx*ny，所述线性方程组为欠定方程组，用欠定方程组的求解办法进行求解；当n＝nx*ny，用适定方程组的求解办法进行求解；当n>nx*ny，用过定方程组的求解办法进行求解；由此可得目标范围内各处的气体排放强度Q(x,y)，从而获得气体排放强度分布。
[0022]优选的，步骤S5中确定气体排放源分布和排放强度的方法为：将得到的各个所述气体排放强度进行比较，最终确定气体排放源分布和气体排放强度。气体排放强度从某处逐渐向周围减弱，则该处既可确定为气体排放源，且该处对应的气体排放强度为气体排放源的源强。
[0023]本专利技术还揭示了一种计算机可读存储介质，介质上存有计算机程序，计算机程序运行后，执行上述的所述快速计算气体排放源排放位置和源强的方法。
[0024]本专利技术还揭示了一种计算机系统，包括处理器、存储介质，存储介质上存有计算机程序，处理器从存储介质上读取并运行计算机程序以执行上述的所述快速计算气体排放源排放位置和源强的方法。
[0025]优选的，一种快速计算气体排放源排放位置和源强的方法的系统，包括数据处理模块和分别与所述数据处理模块对应端口连接的气体浓度传感器、气象监测设备、位置监测设备以及数据存储模块。
[0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027]本专利技术通过不同时刻各观测点的气体排放源浓度和气象数据，快速的测得气体排放源排放位置和气体排放强度，同时将气体排放源分布进一步锁定到网格的范围内，极大地方便了气体排放源的快速定位，并且在特定场景下，排放源的位置是被框定在特定范围内固定的，观测次数可大大减少，有效的节省了人力财力，并节省了时间成本。
附图说明
[0028]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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0029]图1为本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]如图1，一种快速计算气体排放源排放位置和源强的方法，包括以下步骤：
[0032]S1，确定目标范围，观测点与气体排放源均分布在该范围内。其中，目标范围划分成纵横交错的网格，横向从Xmin到Xmax，共有nx列，纵向从Ymin到Ymax，共有ny行。将目标范围划分为网格，目的是为了通过后续的计算能够将气体排放源分布进一步锁定到网格的范围内，极大地方便了气体排放源的定位。
[0033]S2，采集不同时刻观测点处的气体浓度C(t)、气象数据、观测点高度、观测点位置。
[0034]S3，根据各观测点高度、位置和对应的气象数据，分别计算不同时刻下各观测点对应的目标范围内各处的印痕分布f(x,y,t)。印痕分布函数是将湍流观测信息与造成该观测结果的地表(源)或强迫项相联系的一个传导函数。印痕与接收到的气体浓度无关，与气体排放源分布和气象条件有关。
[0035]S4，根据不同时刻的各观测点监测到的气体浓度C(t)和对应的目标范围内各处的印痕分布f(x,y,t)，计算出目标范围内各处的气体排放强度Q(x,y)，获得气体排放强度分布。
[0036]具体步骤如下：
[0037]S41、根据不同时刻各观测点测得的气体浓度C(t)列方程组如下：
[0038][0039][0040]…………
[0041][0042]S42、改写成线性方程组如下：
[0043][0044]其中，B为气体背景浓度值，C(t1)为t1时刻观测点监测到的气体浓度，f(x,y,t1)为t1时刻观测点对应的目标范围内各处的印痕分布，以此类推，C(t
n
)为t
n
时刻观测点监测到的气体浓度，f(x,y,t
n
)为t
n
时刻的观测点对应的目标范围内各处的印痕分布；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速计算气体排放源分布和源强的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，确定目标范围，观测点与污染源均分布在该范围内；S2，采集不同时刻观测点处的气体浓度C(t)、气象数据、观测点高度以及观测点位置；S3，根据各观测点高度、位置和对应的气象数据，分别计算不同时刻下各观测点对应的目标范围内各处的印痕分布f(x,y,t)；S4，根据不同时刻的各观测点监测到的气体浓度C(t)和对应的目标范围内各处的印痕分布f(x,y,t)，计算出目标范围内各处的气体排放强度Q(x,y)，获得气体排放强度分布；S5，根据步骤S4中气体排放强度分布，确定气体排放源分布和气体排放强度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S1中的所述目标范围划分成纵横交错的网格，横向从Xmin到Xmax，共有nx列，纵向从Ymin到Ymax，共有ny行。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S4中计算气体排放强度Q(x,y)的步骤具体为：S41、根据不同时刻各观测点测得的气体浓度C(t)列方程组如下：S42、改写成线性方程组如下：其中，B为气体背景浓度值，C(t1)为t1时刻观测点监测到的气体浓度，f(x,y,t1)为t1时刻观测点对应的目标范围内各处的印痕分布，以此类推，C(t
n
)为t
n
时刻观测点监测到的气体浓度，f(x,y,t
n
)为tn时刻的观测...

【专利技术属性】
技术研发人员：高连华，
申请(专利权)人：高连华，
类型：发明
国别省市：