CN111811572A - 一种基于大数据的船舶废气排放实时监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于大数据的船舶废气排放实时监测方法，采集船舶排放废气中污染物含量和废气排放量，采集船舶的航行动态信息，获取监测点风速、风向、温度、湿度等气象信息；数据采集装置实时采集气象信息、航行动态信息、废气中的含量信息和废气排放量进行预处理打包形成数据集合信息发送到主控中心，所述主控中心通过通信模块连接设置在岸基的数据处理系统模块；直接方法可以测得船舶废气硫氧化物含量、废气氮氧化物含量、有害固体颗粒含量和废气排放量，可以降低使用成本，预测污染物排放速率，并将其作为参考标准，实时判断船舶污染物排放是否异常，方便监管部门进行监管，发现并淘汰污染物排放偏高的船舶，减少环境污染。

Description

一种基于大数据的船舶废气排放实时监测方法
技术领域
本发明涉及船舶废气监测技术领域，具体涉及一种基于大数据的船舶废气排放实时监测方法。
背景技术
随着船舶工业的发展，船舶废气对大气造成的污染越来越受到全世界的关注，船舶废气中主要包括氮氧化物和硫氧化物，还包括碳氢化合物、碳氧化合物和微粒等有害物质，在智能化、自动化、数字化技术的推动下，船舶监控的数据量日益增多，国内船舶大气污染物排放监测仅见于相关船舶科研测试的研究，而正式用于船舶大气污染物排放监测的技术研究尚为空白。由于不同船舶的主机、辅机燃油时耗均不一样，采用统一的碳排放因子换算，必然导致较大误差。二者对于船舶排污的监测都不够准确和直观，不具备实时监测能力。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种基于大数据的船舶废气排放实时监测方法。
本发明解决上述问题的技术方案为：一种基于大数据的船舶废气排放实时监测方法，包括以下步骤：
S1、在船舶废气排放口设置烟气分析装置、流量传感器，采集船舶排放废气中硫氧化物含量、废气氮氧化物含量、有害固体颗粒含量和废气排放量；
S2、在船舶上设置导航系统模块，采集船舶的航行动态信息；
S3、在船舶上设置气象观测装置，获取监测点风速、风向、温度、湿度等气象信息；
S4、数据采集装置实时采集气象信息、航行动态信息、废气中的含量信息和废气排放量进行预处理打包形成数据集合信息发送到主控中心，所述主控中心通过通信模块连接设置在岸基的数据处理系统模块；
S5、所述数据处理系统模块根据数据集合信息废气中硫氧化物含量、废气氮氧化物含量、有害固体颗粒含量，进行合规性判别，结果超过此标准则视为超标。
进一步的，还包括步骤S6、所述数据处理系统模块接收到数据集合信息，第一步，利用船舶废气相对风向计算单元计算船舶排放废气在风向和船舶航向共同作用下的相对扩散风向；第二步，利用船舶气态污染物排放强度计算单元计算船舶排放强度；第三步，结合第一步计算出的船舶废气扩散相对风速数据、第二步计算出的船舶废气中污染物理论排放强度数据，利用气态污染物正向扩散单元计算船舶废气中硫氧化物、氮氧化物和有害固体颗粒在目标点的最大落地浓度，根据计算的船舶废气中硫氧化物、氮氧化物和有害固体颗粒在目标点的最大落地浓度，进行合规性判别，结果超过此标准则视为超标。
进一步的，还包括步骤S7、所述数据处理系统模块依据船舶的航行动态信息，并导入神经网络模型得出实时污染物排放速率预测，将实时污染物排放速率预测与实时污染物排放速率对比，若差值超过设定阈值，则判断船舶污染物排放异常。
本发明具有有益效果：
本发明提供了一种基于大数据的船舶废气排放实时监测方法，直接方法可以测得船舶废气硫氧化物含量、废气氮氧化物含量、有害固体颗粒含量和废气排放量，可以降低使用成本，结合船舶航行动态数据，预测污染物排放速率，并将其作为参考标准，实时判断船舶污染物排放是否异常，方便监管部门进行监管，发现并淘汰污染物排放偏高的船舶，减少环境污染。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种基于大数据的船舶废气排放实时监测方法，包括以下步骤：
S1、在船舶废气排放口设置烟气分析装置、流量传感器，采集船舶排放废气中硫氧化物(SOx)含量、废气氮氧化物(NOx)含量、有害固体颗粒(PM)含量和废气排放量；
S2、在船舶上设置导航系统模块，采集船舶的航行动态信息；
S3、在船舶上设置气象观测装置，获取监测点风速、风向、温度、湿度等气象信息；
S4、数据采集装置实时采集气象信息、航行动态信息、废气中的含量信息和废气排放量进行预处理打包形成数据集合信息发送到主控中心，所述主控中心通过通信模块连接设置在岸基的数据处理系统模块；
S5、所述数据处理系统模块接收到数据集合信息，第一步，利用船舶废气相对风向计算单元计算船舶排放废气在风向和船舶航向共同作用下的相对扩散风向；第二步，利用船舶气态污染物排放强度计算单元计算船舶排放强度；第三步，结合第一步计算出的船舶废气扩散相对风速数据、第二步计算出的船舶废气中污染物理论排放强度数据，利用气态污染物正向扩散单元计算船舶废气中硫氧化物、氮氧化物和有害固体颗粒在目标点的最大落地浓度；
S6、根据数据集合信息废气中硫氧化物含量、废气氮氧化物含量、有害固体颗粒含量和S5计算的船舶废气中硫氧化物、氮氧化物和有害固体颗粒在目标点的最大落地浓度，进行合规性判别，结果超过此标准则视为超标；
S7、依据船舶的航行动态信息，并导入神经网络模型得出实时污染物排放速率预测，将实时污染物排放速率预测与实时污染物排放速率对比，若差值超过设定阈值，则判断船舶污染物排放异常，反之则重复本步骤。
本发明直接方法可以测得船舶废气硫氧化物含量、废气氮氧化物含量、有害固体颗粒含量和废气排放量，可以降低使用成本，结合船舶航行动态数据，预测污染物排放速率，并将其作为参考标准，实时判断船舶污染物排放是否异常，方便监管部门进行监管，发现并淘汰污染物排放偏高的船舶，减少环境污染。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于大数据的船舶废气排放实时监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在船舶废气排放口设置烟气分析装置、流量传感器，采集船舶排放废气中硫氧化物含量、废气氮氧化物含量、有害固体颗粒含量和废气排放量；
S2、在船舶上设置导航系统模块，采集船舶的航行动态信息；
S3、在船舶上设置气象观测装置，获取监测点风速、风向、温度、湿度等气象信息；
S4、数据采集装置实时采集气象信息、航行动态信息、废气中的含量信息和废气排放量进行预处理打包形成数据集合信息发送到主控中心，所述主控中心通过通信模块连接设置在岸基的数据处理系统模块；
S5、所述数据处理系统模块根据数据集合信息废气中硫氧化物含量、废气氮氧化物含量、有害固体颗粒含量，进行合规性判别，结果超过此标准则视为超标。
2.如权利要求1所述的一种基于大数据的船舶废气排放实时监测方法，其特征在于：还包括步骤S6、所述数据处理系统模块接收到数据集合信息，第一步，利用船舶废气相对风向计算单元计算船舶排放废气在风向和船舶航向共同作用下的相对扩散风向；第二步，利用船舶气态污染物排放强度计算单元计算船舶排放强度；第三步，结合第一步计算出的船舶废气扩散相对风速数据、第二步计算出的船舶废气中污染物理论排放强度数据，利用气态污染物正向扩散单元计算船舶废气中硫氧化物、氮氧化物和有害固体颗粒在目标点的最大落地浓度，根据计算的船舶废气中硫氧化物、氮氧化物和有害固体颗粒在目标点的最大落地浓度，进行合规性判别，结果超过此标准则视为超标。
3.如权利要求1所述的一种基于大数据的船舶废气排放实时监测方法，其特征在于：还包括步骤S7、所述数据处理系统模块依据船舶的航行动态信息，并导入神经网络模型得出实时污染物排放速率预测，将实时污染物排放速率预测与实时污染物排放速率对比，若差值超过设定阈值，则判断船舶污染物排放异常。
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