評價污染源對空氣質(zhì)量監(jiān)測站影響的方法和裝置制造方法及圖紙

一種評價污染源對空氣質(zhì)量監(jiān)測站影響的方法和裝置，所述方法包括：獲得以監(jiān)測站為圓心以r為半徑的區(qū)域內(nèi)的周邊污染源的位置、類型和源強以及在監(jiān)測站的主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上所述區(qū)域的邊界處的外部污染物濃度；當(dāng)所述外部污染物濃度與監(jiān)測站的監(jiān)測濃度超過第一閾值時，以主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上的邊界監(jiān)測濃度、背景點濃度與氣象數(shù)據(jù)為輸入，以監(jiān)測站的監(jiān)測濃度為輸出建立機器學(xué)習(xí)模型，計算外部污染源在監(jiān)測站的模擬濃度c

Methods and devices for evaluating the impact of pollution sources on air quality monitoring stations

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
評價污染源對空氣質(zhì)量監(jiān)測站影響的方法和裝置
本專利技術(shù)屬于環(huán)境監(jiān)測
，具體涉及一種評價污染源對空氣質(zhì)量監(jiān)測站影響的方法和裝置。
技術(shù)介紹
人類活動節(jié)奏的日益增快，使得環(huán)境問題日益凸現(xiàn)。環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測作為環(huán)境問題中重要的一環(huán)，它能快速的反映地區(qū)和城市的環(huán)境空氣質(zhì)量，使得環(huán)境空氣質(zhì)量狀況更加透明化。目前，我國環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)涵蓋國家、省、市、縣四個級別，在全國各城市共布置1436個監(jiān)測點位。空氣質(zhì)量監(jiān)測站各項污染物的濃度表征了該區(qū)域的空氣質(zhì)量水平，是上級部門考核空氣質(zhì)量、壓實治理責(zé)任的標(biāo)準(zhǔn)。各個空氣質(zhì)量監(jiān)測站周邊存在各類污染源(餐飲、工業(yè)、汽修、施工、裸地、道路等等)，但對于各類污染源對于各個監(jiān)測站是否存在一定量的影響難以得知。在現(xiàn)有技術(shù)中，一般通過污染源的排放清單來估算其污染物排放強度，但都是用污染源的最大排放量來估算，無法判定具體排放時間和排放量及其對于監(jiān)測站點到底有無影響。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提出一種評價污染源對空氣質(zhì)量監(jiān)測站影響的方法和裝置，可以實時監(jiān)測污染源對監(jiān)測站的影響。為了達到上述目的，一方面本專利技術(shù)提出一種評價污染源對空氣質(zhì)量監(jiān)測站影響的方法，包括：獲得以監(jiān)測站為圓心以r為半徑的區(qū)域內(nèi)的周邊污染源的位置、類型和源強以及在監(jiān)測站的主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上所述區(qū)域的邊界處的外部污染物濃度；當(dāng)所述外部污染物濃度與監(jiān)測站的監(jiān)測濃度超過第一閾值時，以主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上的邊界監(jiān)測濃度、背景點濃度與氣象數(shù)據(jù)為輸入，以監(jiān)測站的監(jiān)測濃度為輸出建立機器學(xué)習(xí)模型，計算外部污染源在監(jiān)測站的模擬濃度cwind；當(dāng)所述周邊污染源的監(jiān)測濃度與監(jiān)測站的監(jiān)測濃度超過第二閾值時，建立數(shù)學(xué)模型，計算所述周邊污染源在監(jiān)測站的模擬濃度ctarget_predicti；計算各污染源貢獻給監(jiān)測站的污染濃度。在一些實施例中，當(dāng)且僅當(dāng)下式被滿足時，計算外部污染源在監(jiān)測站的模擬濃度cwind：式中，cborderi為在監(jiān)測站的主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上的邊界處第i個監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測到的邊界監(jiān)測濃度，m為監(jiān)測設(shè)備的數(shù)量，ctarget為監(jiān)測站的監(jiān)測濃度，D為邊界與監(jiān)測站的距離，v為邊界處風(fēng)速在外部污染源到監(jiān)測站方向的分量，為邊界處風(fēng)向與主導(dǎo)風(fēng)向的夾角，θ為基于歷史數(shù)據(jù)分析的經(jīng)驗權(quán)重。在一些實施例中，當(dāng)且僅當(dāng)下式被滿足時，計算所述周邊污染源在監(jiān)測站的模擬濃度ctarget_predicti：式中，csourcei為第i個周邊污染源的監(jiān)測濃度，ctarget為監(jiān)測站的監(jiān)測濃度，Di為第i個周邊污染源與監(jiān)測站距離，v為周邊污染源處風(fēng)速在周邊污染源到監(jiān)測站方向的分量，δ為基于歷史數(shù)據(jù)分析的經(jīng)驗權(quán)重。在一些實施例中，r的取值范圍為4-6km。在一些實施例中，周邊污染源的類型包括三類，第一類污染源為具有必要的污染源強信息的規(guī)模企業(yè)，第二類污染源為缺少必要的污染源強信息的規(guī)模企業(yè)，第三類污染源為缺少必要的污染源強信息的小型企業(yè)。在一些實施例中，對于第一類污染源，所述第二數(shù)學(xué)模型為大氣污染物分子擴散模型，利用周邊污染源的位置、污染物排放數(shù)據(jù)以及氣象數(shù)據(jù)計算監(jiān)測站處的模擬濃度c′target_predicti。在一些實施例中，模擬濃度c′target_predicti通過下式進行修正：式中，xsourcei為第i個周邊污染源的監(jiān)測濃度，xbackground為背景點濃度，xsource_predicti為第i個周邊污染源處的模擬濃度，c′target_predicti為第i個周邊污染源在監(jiān)測站處的模擬濃度，ctarget_predicti為修正后的第i個周邊污染源在監(jiān)測站的模擬濃度。在一些實施例中，對于第二類污染源，取第一類污染源中屬于同類型污染源的數(shù)據(jù)集，以該數(shù)據(jù)集中的監(jiān)測站監(jiān)測濃度、氣象數(shù)據(jù)為輸入，污染源強為輸出，建立機器學(xué)習(xí)模型，并利用第二類污染源的氣象數(shù)據(jù)和監(jiān)測站監(jiān)測濃度計算第二類污染源的源強信息，最后以第二類污染源的氣象數(shù)據(jù)和計算得到的源強數(shù)據(jù)為輸入，采用大氣污染物分子擴散模型求得第二類污染源在監(jiān)測站的模擬濃度ctarget_predicti。在一些實施例中，對第三類污染源，以污染源處濃度、背景點濃度與氣象數(shù)據(jù)為輸入，監(jiān)測站的監(jiān)測濃度為輸出，構(gòu)建機器學(xué)習(xí)模型，并利用所述機器學(xué)習(xí)模型計算第三類污染源在監(jiān)測站的模擬濃度ctarget_predicti。在一些實施例中，通過下式計算周邊污染源或外部污染物對監(jiān)測站濃度的貢獻：式中，ctarget為監(jiān)測站監(jiān)測濃度，cbackground為背景點濃度，cwind為主導(dǎo)風(fēng)向方向上傳輸?shù)耐獠课廴疚镌诒O(jiān)測站的模擬濃度，csource_predicti為第i個周邊污染源傳輸?shù)奖O(jiān)測站的模擬濃度，n為周邊污染源個數(shù)，csource_contributei為第i個周邊污染源貢獻給監(jiān)測站的污染濃度。另一方面，本專利技術(shù)還提出一種評價污染源對空氣質(zhì)量監(jiān)測站影響的裝置，包括：監(jiān)測模塊，包括多個監(jiān)測設(shè)備，用于獲得以監(jiān)測站為圓心以r為半徑的區(qū)域內(nèi)的周邊污染源的位置、類型和源強以及在監(jiān)測站的主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上所述區(qū)域的邊界處的外部污染物濃度；外部污染模擬濃度計算模塊，當(dāng)所述外部污染物濃度與監(jiān)測站的監(jiān)測濃度超過第一閾值時，以主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上的邊界監(jiān)測濃度、背景點濃度與氣象數(shù)據(jù)為輸入，監(jiān)測站的監(jiān)測濃度為輸出建立第一數(shù)學(xué)模型，計算外部污染源在監(jiān)測站的模擬濃度cwind；周邊污染模擬濃度計算模塊，當(dāng)所述周邊污染源的監(jiān)測濃度與監(jiān)測站的監(jiān)測濃度超過第二閾值時，建立第二數(shù)學(xué)模型，計算所述周邊污染源在監(jiān)測站的模擬濃度ctarget_predicti；污染濃度貢獻計算模塊，用于計算各污染源貢獻給監(jiān)測站的污染濃度。在一些實施例中，邊界處的監(jiān)測設(shè)備的數(shù)量為3個以上，平均分布在監(jiān)測站主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向及其上下浮動22.5度的范圍內(nèi)。又一方面，本專利技術(shù)還提出一種電子設(shè)備，包括：處理器，計算機可讀介質(zhì)，用于存儲計算機程序；其中，當(dāng)所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行所述方法。又一方面，本專利技術(shù)還提出一種計算機可讀介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時使處理器執(zhí)行所述方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的方法具有以下技術(shù)效果：本專利技術(shù)可以評價各種類型的污染源對空氣質(zhì)量監(jiān)測站的影響，可以將當(dāng)前難以納入考慮的零散餐飲業(yè)、未上報污染排放信息的工業(yè)企業(yè)以及外部污染源納入分析考慮，更加準(zhǔn)確定位判斷考核站所受污染的來源及其貢獻。附圖說明以下附圖僅旨在于對本專利技術(shù)做示意性說明和解釋，并不限定本專利技術(shù)的范圍。其中：圖1為本專利技術(shù)實施例中監(jiān)測站區(qū)域內(nèi)的污染源監(jiān)測設(shè)備分布圖；圖2為本專利技術(shù)實施例中監(jiān)測站主導(dǎo)風(fēng)向邊界處的監(jiān)測設(shè)備分布圖；圖3為本專利技術(shù)實施例中背景點的分布圖；圖4為本專利技術(shù)實施例中采用callpuff后向軌跡模型對某工本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.一種評價污染源對空氣質(zhì)量監(jiān)測站影響的方法，包括：/n獲得以監(jiān)測站為圓心以r為半徑的區(qū)域內(nèi)的周邊污染源的位置、類型和源強以及在監(jiān)測站的主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上所述區(qū)域的邊界處的外部污染物濃度，優(yōu)選地，r的取值范圍為4-6km；/n當(dāng)所述外部污染物濃度與監(jiān)測站的監(jiān)測濃度超過第一閾值時，以主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上的邊界監(jiān)測濃度、背景點濃度與氣象數(shù)據(jù)為輸入，以監(jiān)測站的監(jiān)測濃度為輸出建立機器學(xué)習(xí)模型，計算外部污染源在監(jiān)測站的模擬濃度c

【技術(shù)特征摘要】
1.一種評價污染源對空氣質(zhì)量監(jiān)測站影響的方法，包括：
獲得以監(jiān)測站為圓心以r為半徑的區(qū)域內(nèi)的周邊污染源的位置、類型和源強以及在監(jiān)測站的主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上所述區(qū)域的邊界處的外部污染物濃度，優(yōu)選地，r的取值范圍為4-6km；
當(dāng)所述外部污染物濃度與監(jiān)測站的監(jiān)測濃度超過第一閾值時，以主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上的邊界監(jiān)測濃度、背景點濃度與氣象數(shù)據(jù)為輸入，以監(jiān)測站的監(jiān)測濃度為輸出建立機器學(xué)習(xí)模型，計算外部污染源在監(jiān)測站的模擬濃度cwind；
當(dāng)所述周邊污染源的監(jiān)測濃度與監(jiān)測站的監(jiān)測濃度超過第二閾值時，建立數(shù)學(xué)模型，計算所述周邊污染源在監(jiān)測站的模擬濃度ctarget_predicti；
計算各污染源貢獻給監(jiān)測站的污染濃度。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)且僅當(dāng)下式被滿足時，計算外部污染源在監(jiān)測站的模擬濃度cwind：



式中，cborderi為在監(jiān)測站的主導(dǎo)風(fēng)向的來源方向上的邊界處第i個監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測到的邊界監(jiān)測濃度，m為監(jiān)測設(shè)備的數(shù)量，ctarget為監(jiān)測站的監(jiān)測濃度，D為邊界與監(jiān)測站的距離，v為邊界處風(fēng)速在外部污染源到監(jiān)測站方向的分量，為邊界處風(fēng)向與主導(dǎo)風(fēng)向的夾角，θ為基于歷史數(shù)據(jù)分析的經(jīng)驗權(quán)重。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)且僅當(dāng)下式被滿足時，計算所述周邊污染源在監(jiān)測站的模擬濃度ctarget_predicti：



式中，csourcei為第i個周邊污染源的監(jiān)測濃度，ctarget為監(jiān)測站的監(jiān)測濃度，Di為第i個周邊污染源與監(jiān)測站距離，v為周邊污染源處風(fēng)速在周邊污染源到監(jiān)測站方向的分量，δ為基于歷史數(shù)據(jù)分析的經(jīng)驗權(quán)重。


4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，周邊污染源的類型包括三類，第一類污染源為具有必要的污染源強信息的規(guī)模企業(yè)，第二類污染源為缺少必要的污染源強信息的規(guī)模企業(yè)，第三類污染源為缺少必要的污染源強信息的小型企業(yè)。


5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，對于第一類污染源，所述第二數(shù)學(xué)模型為大氣污染物分子擴散模型，利用周邊污染源的位置、污染物排放數(shù)據(jù)以及氣象數(shù)據(jù)計算監(jiān)測站處的模擬濃度c′target_predicti；
優(yōu)選地，模擬濃度c′target_predicti通過下式進行修正：



式中，xsourcei為第i個周邊污染源的監(jiān)測濃度，xbackground為背景點濃度，xsource_predicti為第i個周邊污染源處的模擬濃度，c′target_predicti為第i個周邊污染源在監(jiān)測站處的模擬濃度，ctarget_predicti為修正后的第i個周邊污染源在監(jiān)測站的模擬濃度；
對于第二類污染源，取第一類污染源中屬于同類型污染源的數(shù)據(jù)集，以該數(shù)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王欣，孫峰，劉保獻，李云婷，安欣欣，董欣，孫瑞雯，孫乃迪，潘錦繡，
申請(專利權(quán))人：北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11