CN116183119A - 基于气体在线监测系统的溯源方法及系统 - Google Patents

基于气体在线监测系统的溯源方法及系统 Download PDF

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CN116183119A CN202310440107.7A CN202310440107A CN116183119A CN 116183119 A CN116183119 A CN 116183119A CN 202310440107 A CN202310440107 A CN 202310440107A CN 116183119 A CN116183119 A CN 116183119A
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Abstract

本发明公开了基于气体在线监测系统的溯源方法，属于环境监测技术领域，包括：获取气体浓度值，并获取移动采样小车的当前位置信息和环境信息；基于气体浓度值和环境信息，分别对每个移动采样小车进行四方位数据分析；低警示标记剔除，并舍弃低警示标记的对应方位；基于每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记进行处理；基于每个移动采样小车的保留标记结果或八方位分析结果进行群体数据分析；根据一条一致性结果对GIS园区地图进行位置更新，并驱动移动采样小车移动；重复上述步骤，直至判断得到每个移动采样小车在某一阶段的个体评价系数相等，并确定该阶段的移动采样小车的当前小车坐标为泄露地点坐标，完成溯源。

Description

基于气体在线监测系统的溯源方法及系统
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域，尤其涉及基于气体在线监测系统的溯源方法及系统。
背景技术
随着工业化进程的不断推进，越来越多的工业园区落实建立；然而，园区内存在多种类型的工业生产商和化工企业，这些企业在日常运营中会使用并产生各种有害气体，例如钢铁厂在生成制造过程中会产生CO、H2和H2S等等，这些气体的泄露极易造成安全事故的发生，并引发火灾、爆炸和有毒物质排放等危险情况，此外一些无良企业为降低污染气体处理成本，将未处理的有毒有害气体偷偷排放，给园区的生活和生产制造带了重大安全隐患，同时也可能加剧大气污染，因此针对有毒有害气体进行溯源监控就变得尤为重要。
现有针对化工园区的污染气体溯源方式主要为静态监测方式和动态监测方式，静态监测方式通过在多个监测区内设定若干个固定位置传感器，并基于若干个固定位置传感器分析监测数据，以确定污染源位置，该种方式溯源及维护成本较高，同时需要对监测数据进行事后化学分析，存在一定滞后性，不适用于大面积的工业园区；而动态监测方式是指利用移动设备（如走航车）来进行污染源定位，通过实时调整移动设备的移动路线，慢慢逼近污染源，该方式相较于静态监测方式虽然成本较低，但现有动态监测方式大多采用单一移动设备实现，其溯源时间较长；此外，现有移动设备所采用的溯源方法容受到复杂环境（如单辆走航车获取到多方向的气体浓度一致的情况）的影响，且未考虑外界因素，导致存在大量无效移动，进而致使溯源准确度较低，难以针对工业园区进行高效溯源。
鉴于此，本发明提供了一种基于气体在线监测系统的溯源方法及系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的基于气体在线监测系统的溯源方法及系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
基于气体在线监测系统的溯源方法，包括如下步骤：
步骤1：选定溯源污染气体，并基于初始移动阶段的移动采样小车获取溯源污染气体的气体浓度值，并获取移动采样小车的当前位置信息和环境信息；
步骤2：基于每个移动采样小车获取的气体浓度值和环境信息，分别对每个移动采样小车进行四方位数据分析，以获取四方位数据分析结果；
步骤3：针对每个移动采样小车的四方位数据分析结果进行低警示标记剔除，低警示标记包括第三警示标记和第四警示标记，并舍弃低警示标记的对应方位，得到保留标记结果，保留标记结果包括每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记；
步骤4：基于每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记进行方位匹配和分析判断处理，得到匹配判断结果；
步骤5：基于每个移动采样小车的保留标记结果或八方位分析结果进行群体数据分析，以获取一条一致性结果；
步骤6：根据一条一致性结果对GIS园区地图进行位置更新，并驱动移动采样小车移动至下一阶段的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
步骤7：重复上述步骤1～步骤6，直至判断得到每个移动采样小车在某一阶段的个体评价系数相等，则停止循环，并确定该阶段的移动采样小车的当前小车坐标为泄露地点坐标，完成溯源。
进一步地，所述移动采样小车包括第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3；第一移动采样小车C1用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取泄露污染气体的气体浓度值；
第二移动采样小车C2用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取泄露污染气体的气体浓度值；
第三移动采样小车C3用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取泄露污染气体的气体浓度值；
第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3呈品字型设定，每两个移动采样小车间距5米，且每两个移动采样小车线路连接均与第三移动采样小车平行；气体检测器具体为便携式多气体检测仪，在线监测系统具体为激光气体分析仪。
进一步地，所述步骤4中，方位匹配和分析判断处理的具体过程如下：
将每个移动采样小车的两个保留方位与原定方向进行匹配；
根据匹配结果提取对应方位的对应保留警示标记；判断对应方位的对应保留警示标记是否均为第一警示标记或第二警示标记，得到匹配判断结果；
若匹配判断结果中显示一致，则保存每个移动采样小车的两个保留方位以及两个保留警示标记，反之，则返回步骤2进行八方位数据分析。
进一步地，四方位数据分析过程如下：
基于每个移动采样小车进行四方位划分，同时基于提取移动采样小车四个方位的气体浓度值以及环境信息，并计算移动采样小车四个方位的个体评价系数Q，
Figure SMS_3
；式中：W为权重影响因子，
Figure SMS_4
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Figure SMS_6
表示气体浓度值，/>
Figure SMS_2
表示风向，所述风向包括顺风、逆风和侧风，将顺风取固定值/>
Figure SMS_5
，侧风取固定值/>
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，逆风取固定值/>
Figure SMS_8
，/>
Figure SMS_1
，WS表示风速；
根据个体评价系数数值大小针对四个方位的个体评价系数Q进行高低排序和标记，以获取四方位数据分析结果息，四方位数据分析结果包括第一警示标记、第二警示标记、第三警示标记和第四警示标记；第一警示标记将第一顺位的个体评价系数设定得到，第二警示标记将第二顺位的个体评价系数设定得到，以此类推，生成第三警示标记和第四警示标记；。
进一步地，步骤2还包括：
基于每个移动采样小车获取的气体浓度值和环境信息，分别对每个移动采样小车进行八方位数据分析，以获取八方位数据分析结果；
八方位数据分析具体过程如下：
提取每个移动采样小车两个保留方位，并根据八方位提取两个保留方位中的新增方位；新增方位至少包括一个方位且不超过两个方位；
获取新增方位的气体浓度值和环境信息，并计算个体评价系数Q；
基于余弦度量公式计算每个新增方位个体评价系数Q与两个保留方位的个体评价系数Q的余弦系数；
余弦度量公式如下：
Figure SMS_9
；式中：/>
Figure SMS_10
表示余弦系数，区间[0,1]；A表示新增方位个体评价系数；B表示保留方位的个体评价系数；
基于最大余弦系数选取对应新增方位为最佳选定方位，并将其作为八方位分析结果。
进一步地，群体数据分析的具体过程如下：
提取每个移动采样小车的四方位分析结果中的两个保留方位；或提取八方位分析结果中的最佳选定方位；
针对每个移动采样小车中的至少一个保留方位进行一致方向提取；或针对每个移动采样小车中的最佳选定方位的一致方向提取，得到一条一致性结果，一条一致性结果包括对应两个移动采样小车的对应保留方位，或对应最佳选定方位；
根据得到的一条一致性结果确定下一阶段移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
一致方向的提取过程如下：
基于每个移动采样小车的至少一个保留方位，或基于每个移动采样小车的最佳选定方位，并按移动规则预生成下阶段的每个移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
分别将每个移动采样小车的当前位置信息中当前小车坐标与预拟定生成下阶段第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点的坐标进行坐标连接，并基于预设判定公式分别对每两个移动采样小车进行一致方向判定，得到方向一致性判断结果，方向一致性判断结果包括每两个移动采样小车的计算结果；
提取计算为零的对应两个移动采样小车的计算结果，对应两个移动采样小车的计算结果为零，则表示该两个移动采样小车存在一致方向，并提取该对应两个移动采样小车的对应保留方位或对应最佳选定方位；
判定公式如下
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,式中：T表示常数,/>
Figure SMS_12
表示一个移动采样小车的当前小车坐标，/>
Figure SMS_13
表示一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标；/>
Figure SMS_14
表示另一个移动采样小车的当前小车坐标，/>
Figure SMS_15
表示另一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标。/>
基于气体在线监测系统的溯源系统，包括：
动态采样模块，用于选定溯源污染气体，并基于初始移动阶段的移动采样小车获取溯源污染气体的气体浓度值，并获取移动采样小车的当前位置信息和环境信息；移动采样小车包括第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3；
个体数据分析模块，用于基于每个移动采样小车获取的气体浓度值和环境信息，分别对每个移动采样小车进行四方位数据分析，以获取四方位数据分析结果；
低标记剔除模块，用于针对每个移动采样小车的四方位数据分析结果进行低警示标记剔除，低警示标记包括第三警示标记和第四警示标记，并舍弃低警示标记的对应方位，得到保留标记结果，保留标记结果包括每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记；
标记判断模块，用于基于每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记进行方位匹配和分析判断处理，得到匹配判断结果；
方位匹配和分析判断处理的具体过程如下：
将每个移动采样小车的两个保留方位与原定方向进行匹配；
根据匹配结果提取对应方位的对应保留警示标记；判断对应方位的对应保留警示标记是否均为第一警示标记或第二警示标记，得到匹配判断结果；
若匹配判断结果中显示一致，则保存每个移动采样小车的两个保留方位以及两个保留警示标记，反之，则进行八方位数据分析；
群体数据分析模块，用于基于每个移动采样小车的保留标记结果或八方位分析结果进行群体数据分析，以获取一条一致性结果；
采样地点更新模块，用于根据一条一致性结果对GIS园区地图进行位置更新，并驱动移动采样小车移动至下一阶段的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
气体泄露确定模块，用于获取每个移动采样小车在某一阶段的个体评价系数相等，并确定该阶段的移动采样小车的当前小车坐标为泄露地点坐标，完成溯源。
进一步地，第一移动采样小车C1用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取泄露污染气体的气体浓度值；
第二移动采样小车C2用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取泄露污染气体的气体浓度值；
第三移动采样小车C3用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取泄露污染气体的气体浓度值；
第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3呈品字型设定，每两个移动采样小车间距5米，且每两个移动采样小车线路连接均与第三移动采样小车平行；
气体检测器具体为便携式多气体检测仪，在线监测系统具体为激光气体分析仪。
进一步地，四方位数据分析过程如下：
基于每个移动采样小车进行四方位划分，同时基于提取移动采样小车四个方位的气体浓度值以及环境信息，并计算移动采样小车四个方位的个体评价系数Q，
Figure SMS_17
；式中：W为权重影响因子，
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，逆风取固定值/>
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Figure SMS_16
，WS表示风速；
根据个体评价系数数值大小针对四个方位的个体评价系数Q进行高低排序和标记，以获取四方位数据分析结果息，四方位数据分析结果包括第一警示标记、第二警示标记、第三警示标记和第四警示标记；第一警示标记将第一顺位的个体评价系数设定得到，第二警示标记将第二顺位的个体评价系数设定得到，以此类推，生成第三警示标记和第四警示标记。
进一步地，个体数据分析模块，还用于基于每个移动采样小车获取的气体浓度值和环境信息分别对每个移动采样小车进行八方位数据分析，以获取八方位数据分析结果；
八方位数据分析具体过程如下：
提取每个移动采样小车两个保留方位，并根据八方位提取两个保留方位中的新增方位；新增方位至少包括一个方位且不超过两个方位；
获取新增方位的气体浓度值和环境信息，并计算个体评价系数Q；
基于余弦度量公式计算每个新增方位个体评价系数Q与两个保留方位的个体评价系数Q的余弦系数；
余弦度量公式如下：
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；式中：/>
Figure SMS_25
表示余弦系数，区间[0,1]；A表示新增方位个体评价系数；B表示保留方位的个体评价系数；
基于最大余弦系数选取对应新增方位为最佳选定方位，并将其作为八方位分析结果。
进一步地，群体数据分析的具体过程如下：
提取每个移动采样小车的四方位分析结果中的两个保留方位；或提取八方位分析结果中的最佳选定方位；
针对每个移动采样小车中的至少一个保留方位进行一致方向提取；或针对每个移动采样小车中的最佳选定方位的一致方向提取，得到一条一致性结果，一条一致性结果包括对应两个移动采样小车的对应保留方位，或对应最佳选定方位；
根据得到的一条一致性结果确定下一阶段移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
一致方向的提取过程如下：
基于每个移动采样小车的至少一个保留方位，或基于每个移动采样小车的最佳选定方位，并按移动规则预生成下阶段的每个移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
分别将每个移动采样小车的当前位置信息中当前小车坐标与预拟定生成下阶段第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点的坐标进行坐标连接，并基于预设判定公式分别对每两个移动采样小车进行一致方向判定，得到方向一致性判断结果，方向一致性判断结果包括每两个移动采样小车的计算结果；
提取计算为零的对应两个移动采样小车的计算结果，对应两个移动采样小车的计算结果为零，则表示该两个移动采样小车存在一致方向，并提取该对应两个移动采样小车的对应保留方位或对应最佳选定方位；
判定公式如下：
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表示一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标；/>
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表示另一个移动采样小车的当前小车坐标，/>
Figure SMS_30
表示另一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明公开了基于气体在线监测系统的溯源方法及系统，相较于现有气体溯源方式，溯源成本较低，通过搭载在线监测系统解决了现有气体溯源方式存在滞后性的问题；此外，本发明通过三台移动采样小车进行四方位数据分析，并基于每个四方位数据分析结果进行后续配合溯源，大大缩短了泄露气体的溯源时间；同时为弥补四方位数据分析的不确定性，通过在四方位数据分析的基础上进行八方位分析，本发明能适应复杂多变的气体溯源环境，从而有利于避免移动采样小车出现大量无效移动，提高溯源准确度和速度，进而有利于实现对工业园区污染气体泄露的高效溯源。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提出的基于气体在线监测系统的溯源方法的整体流程图；
图2为本发明提出的基于气体在线监测系统的溯源系统的整体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
请参阅图2所示，本实施例公开提供了基于气体在线监测系统的溯源系统，包括：
动态采样模块201，用于选定溯源污染气体，并基于初始移动阶段的移动采样小车获取所述溯源污染气体的气体浓度值，并获取移动采样小车的当前位置信息和环境信息；所述移动采样小车包括第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3；
所述第一移动采样小车C1用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第二移动采样小车C2用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第三移动采样小车C3用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3呈品字型设定，每两个所述移动采样小车间距5米，且每两个所述移动采样小车线路连接均与第三所述移动采样小车平行；
在这需要解释一点的是：从移动采样小车到溯源污染气体泄露地点包括若干个采样地点，除初始采样地点外，每个采样地点动态设定，因此，所述初始移动阶段是指移动采样小车在初始采样地点的数据采集处理阶段；需要说明的是：所述移动采样小车每移动到一个采样地点就会重新进行下一阶段的数据采集和分析；
在这需要说明的是：所述气体检测器具体为K60-V系列便携式多气体检测仪，所述在线监测系统具体为KF200系列激光气体分析仪，该KF200系列激光气体分析仪基于半导体激光吸收光谱法（DLAS）开发，具有集成设计和高集成度，且具备多种安装类型，包括原位探头型、旁路安装型、多通道和圆盘安装型等，该KF200系列激光气体分析仪可以分析O2、CO、NH3、CO2、CH4、H2O、HC、HF等气体类型。
个体数据分析模块202，用于基于每个移动采样小车获取的气体浓度值和环境信息，分别对每个移动采样小车进行四方位数据分析，以获取四方位数据分析结果；
所述四方位数据分析过程如下：
基于每个移动采样小车进行四方位（即东、南、西、北）划分，同时基于提取移动采样小车四个方位的气体浓度值以及环境信息，并计算移动采样小车四个方位的个体评价系数Q，
Figure SMS_32
；式中：W为权重影响因子，
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，逆风取固定值/>
Figure SMS_38
，
Figure SMS_31
，WS表示风速；
根据个体评价系数数值大小针对四个方位的个体评价系数Q进行高低排序和标记，以获取四方位数据分析结果，所述四方位数据分析结果包括第一警示标记、第二警示标记、第三警示标记和第四警示标记；所述第一警示标记将第一顺位的个体评价系数设定得到，所述第二警示标记将第二顺位的个体评价系数设定得到，以此类推，生成第三警示标记和第四警示标记；
所述个体数据分析模块202，还用于基于每个移动采样小车获取的气体浓度值和环境信息分别对每个移动采样小车进行八方位数据分析，以获取八方位数据分析结果；
所述八方位数据分析具体过程如下：
提取每个移动采样小车两个保留方位，并根据八方位提取所述两个保留方位中的新增方位；所述新增方位至少包括一个方位且不超过两个方位；
需要解释的是，所述八方位基于四方位，因此所述新增方位包括东北、西北、东南和西南四个方位；
举例说明就是：若两个保留方位为东方位和北方位，则两个保留方位中的新增方位就是东北方位；同理：若两个保留方位为东方位和西方位，则两个保留方位中的新增方位就是东北方位和西北方位，也可以为东南方位和西南方位；
获取新增方位的气体浓度值和环境信息，并计算个体评价系数Q；
基于余弦度量公式计算每个新增方位个体评价系数Q与两个保留方位的个体评价系数Q的余弦系数；
所述余弦度量公式如下：
Figure SMS_39
；式中：/>
Figure SMS_40
表示余弦系数，区间[0,1]；A表示新增方位个体评价系数；B表示保留方位的个体评价系数；
基于最大余弦系数选取对应新增方位为最佳选定方位，并将其作为八方位分析结果；
在这需要说明的是：八方位分析基于四方位分析结果，其目的是为了弥补四方位分析存在的不确定性，同时提高了气体溯源精度，并减少了无效移动，大大降低了溯源时间，但四方位分析若不存在不确定性，则直接通过四方位分析实现污染气体快速溯源；
低标记剔除模块203，用于针对每个移动采样小车的四方位数据分析结果进行低警示标记剔除，所述低警示标记包括第三警示标记和第四警示标记，并舍弃低警示标记的对应方位，得到保留标记结果，所述保留标记结果包括每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记；
标记判断模块204，用于基于每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记进行方位匹配和分析判断处理，得到匹配判断结果；
所述方位匹配和分析判断处理的具体过程如下：
将每个移动采样小车的两个保留方位与原定方向进行匹配；
需要说明的是：所述原定方向是指每个移动采样小车的四个方位都将其设定为固定位置，例如将移动采样小车行进前方设置为北，右侧设置为东；还需要说明的是：每个移动采样小车的原定方向一致；
根据匹配结果提取对应方位的对应保留警示标记；判断对应方位的对应保留警示标记是否均为第一警示标记或第二警示标记，得到匹配判断结果；
若匹配判断结果中显示一致，则保存每个移动采样小车的两个保留方位以及两个保留警示标记，反之，则进行八方位数据分析；
群体数据分析模块205，用于基于每个移动采样小车的保留标记结果或八方位分析结果进行群体数据分析，以获取一条一致性结果；
所述群体数据分析的具体过程如下：
提取每个移动采样小车的四方位分析结果中的两个保留方位；或提取八方位分析结果中的最佳选定方位；
针对每个移动采样小车中的至少一个保留方位进行一致方向提取；或针对每个移动采样小车中的最佳选定方位的一致方向提取，得到一条一致性结果，所述一条一致性结果包括对应两个移动采样小车的对应保留方位，或对应最佳选定方位；
根据得到的一条一致性结果确定下一阶段移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
所述一致方向的提取过程如下：
基于每个移动采样小车的至少一个保留方位，或基于每个移动采样小车的最佳选定方位，并按移动规则预生成下阶段的每个移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
具体的，所述移动规则是指移动采样小车的预设移动距离；
分别将每个移动采样小车的当前位置信息中当前小车坐标与预拟定生成下阶段第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点的坐标进行坐标连接，并基于预设判定公式分别对每两个移动采样小车进行一致方向判定，得到方向一致性判断结果，所述方向一致性判断结果包括每两个移动采样小车的计算结果；
提取计算为零的对应两个移动采样小车的计算结果，所述对应两个移动采样小车的计算结果为零，则表示该两个移动采样小车存在一致方向，并提取该对应两个移动采样小车的对应保留方位或对应最佳选定方位；
所述判定公式如下：
Figure SMS_41
,式中：T表示常数,/>
Figure SMS_42
表示一个移动采样小车的当前小车坐标，/>
Figure SMS_43
表示一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标；/>
Figure SMS_44
表示另一个移动采样小车的当前小车坐标，/>
Figure SMS_45
表示另一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标；
采样地点更新模块206，用于根据一条一致性结果对GIS园区地图进行位置更新，并驱动移动采样小车移动至下一阶段的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
气体泄露确定模块207，用于获取每个移动采样小车在某一阶段的个体评价系数相等，并确定该阶段的移动采样小车的当前小车坐标为泄露地点坐标，完成溯源。
通过三台移动采样小车进行四方位数据分析，并基于每个四方位数据分析结果进行后续配合溯源，大大缩短了泄露气体的溯源时间；同时为弥补四方位数据分析的不确定性，通过在四方位数据分析的基础上进行八方位分析，本发明能适应复杂多变的气体溯源环境，从而有利于避免移动采样小车出现大量无效移动，有利于提高溯源准确度和速度，进而有利于实现对工业园区污染气体泄露的高效溯源。
实施例二
请参阅图1所示，本实施例公开提供了基于气体在线监测系统的溯源方法，所述方法包括：
步骤1：选定溯源污染气体，并基于初始移动阶段的移动采样小车获取所述溯源污染气体的气体浓度值，并获取移动采样小车的当前位置信息和环境信息；所述移动采样小车包括第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3；
所述第一移动采样小车C1用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第二移动采样小车C2用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第三移动采样小车C3用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3呈品字型设定，每两个所述移动采样小车间距5米，且每两个所述移动采样小车线路连接均与第三所述移动采样小车平行；
在这需要解释一点的是：从移动采样小车到溯源污染气体泄露地点包括若干个采样地点，除初始采样地点外，每个采样地点动态设定，因此，所述初始移动阶段是指移动采样小车在初始采样地点的数据采集处理阶段；需要说明的是：所述移动采样小车每移动到一个采样地点就会重新进行下一阶段的数据采集和分析；
在这需要说明的是：所述气体检测器具体为K60-V系列便携式多气体检测仪，所述在线监测系统具体为KF200系列激光气体分析仪，该KF200系列激光气体分析仪基于半导体激光吸收光谱法（DLAS）开发，具有集成设计和高集成度，且具备多种安装类型，包括原位探头型、旁路安装型、多通道和圆盘安装型等，该KF200系列激光气体分析仪可以分析O2、CO、NH3、CO2、CH4、H2O、HC、HF等气体类型。
步骤2：基于每个移动采样小车获取的气体浓度值和环境信息，分别对每个移动采样小车进行四方位数据分析，以获取四方位数据分析结果；
所述四方位数据分析过程如下：
基于每个移动采样小车进行四方位（即东、南、西、北）划分，同时基于提取移动采样小车四个方位的气体浓度值以及环境信息，并计算移动采样小车四个方位的个体评价系数Q，
Figure SMS_47
；式中：W为权重影响因子，
Figure SMS_49
，/>
Figure SMS_51
表示气体浓度值，/>
Figure SMS_48
表示风向，所述风向包括顺风、逆风和侧风，为简化计算，将顺风取固定值/>
Figure SMS_50
，侧风取固定值/>
Figure SMS_52
，逆风取固定值/>
Figure SMS_53
，
Figure SMS_46
，WS表示风速；
根据个体评价系数数值大小针对四个方位的个体评价系数Q进行高低排序和标记，以获取四方位数据分析结果，所述四方位数据分析结果包括第一警示标记、第二警示标记、第三警示标记和第四警示标记；所述第一警示标记将第一顺位的个体评价系数设定得到，所述第二警示标记将第二顺位的个体评价系数设定得到，以此类推，生成第三警示标记和第四警示标记；
步骤3：针对每个移动采样小车的四方位数据分析结果进行低警示标记剔除，所述低警示标记包括第三警示标记和第四警示标记，并舍弃低警示标记的对应方位，得到保留标记结果，所述保留标记结果包括每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记；
步骤4：基于每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记进行方位匹配和分析判断处理，得到匹配判断结果；
所述方位匹配和分析判断处理的具体过程如下：
将每个移动采样小车的两个保留方位与原定方向进行匹配；
需要说明的是：所述原定方向是指每个移动采样小车的四个方位都将其设定为固定位置，例如将移动采样小车行进前方设置为北，右侧设置为东；还需要说明的是：每个移动采样小车的原定方向一致；
根据匹配结果提取对应方位的对应保留警示标记；判断对应方位的对应保留警示标记是否均为第一警示标记或第二警示标记，得到匹配判断结果；
若匹配判断结果中显示一致，则保存每个移动采样小车的两个保留方位以及两个保留警示标记，反之，则返回步骤2进行八方位数据分析；
所述八方位数据分析具体过程如下：
提取每个移动采样小车两个保留方位，并根据八方位提取所述两个保留方位中的新增方位；所述新增方位至少包括一个方位且不超过两个方位；
需要解释的是，所述八方位基于四方位，因此所述新增方位包括东北、西北、东南和西南四个方位；
举例说明就是：若两个保留方位为东方位和北方位，则两个保留方位中的新增方位就是东北方位；同理：若两个保留方位为东方位和西方位，则两个保留方位中的新增方位就是东北方位和西北方位，也可以为东南方位和西南方位；
获取新增方位的气体浓度值和环境信息，并计算个体评价系数Q；
基于余弦度量公式计算每个新增方位个体评价系数Q与两个保留方位的个体评价系数Q的余弦系数；
所述余弦度量公式如下：
Figure SMS_54
；式中：/>
Figure SMS_55
表示余弦系数，区间[0,1]；A表示新增方位个体评价系数；B表示保留方位的个体评价系数；
基于最大余弦系数选取对应新增方位为最佳选定方位，并将其作为八方位分析结果；
在这需要说明的是：八方位分析基于四方位分析结果，其目的是为了弥补四方位分析存在的不确定性，同时提高了气体溯源精度，并减少了无效移动，大大降低了溯源时间，但四方位分析若不存在不确定性，则直接通过四方位分析实现污染气体快速溯源。
步骤5：基于每个移动采样小车的保留标记结果或八方位分析结果进行群体数据分析，以获取一条一致性结果；
所述群体数据分析的具体过程如下：
提取每个移动采样小车的四方位分析结果中的两个保留方位；或提取八方位分析结果中的最佳选定方位；
针对每个移动采样小车中的至少一个保留方位进行一致方向提取；或针对每个移动采样小车中的最佳选定方位的一致方向提取，得到一条一致性结果，所述一条一致性结果包括对应两个移动采样小车的对应保留方位，或对应最佳选定方位；
根据得到的一条一致性结果确定下一阶段移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
所述一致方向的提取过程如下：
基于每个移动采样小车的至少一个保留方位，或基于每个移动采样小车的最佳选定方位，并按移动规则预生成下阶段的每个移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
具体的，所述移动规则是指移动采样小车的预设移动距离；
分别将每个移动采样小车的当前位置信息中当前小车坐标与预拟定生成下阶段第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点的坐标进行坐标连接，并基于预设判定公式分别对每两个移动采样小车进行一致方向判定，得到方向一致性判断结果，所述方向一致性判断结果包括每两个移动采样小车的计算结果；
提取计算为零的对应两个移动采样小车的计算结果，所述对应两个移动采样小车的计算结果为零，则表示该两个移动采样小车存在一致方向，并提取该对应两个移动采样小车的对应保留方位或对应最佳选定方位；
所述判定公式如下：
Figure SMS_56
,式中：T表示常数,/>
Figure SMS_57
表示一个移动采样小车的当前小车坐标，/>
Figure SMS_58
表示一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标；/>
Figure SMS_59
表示另一个移动采样小车的当前小车坐标，/>
Figure SMS_60
表示另一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标。
步骤6：根据一条一致性结果对GIS园区地图进行位置更新，并驱动移动采样小车移动至下一阶段的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
步骤7：重复上述步骤1～6，直至判断得到每个移动采样小车在某一阶段的个体评价系数相等，则停止循环，并确定该阶段的移动采样小车的当前小车坐标为泄露地点坐标，完成溯源。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.基于气体在线监测系统的溯源方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：选定溯源污染气体，并基于初始移动阶段的移动采样小车获取所述溯源污染气体的气体浓度值，并获取移动采样小车的当前位置信息和环境信息；
步骤2：基于每个移动采样小车获取的气体浓度值和环境信息，分别对每个移动采样小车进行四方位数据分析，以获取四方位数据分析结果；
步骤3：针对每个移动采样小车的四方位数据分析结果进行低警示标记剔除，所述低警示标记包括第三警示标记和第四警示标记，并舍弃低警示标记的对应方位，得到保留标记结果，所述保留标记结果包括每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记；
步骤4：基于每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记进行方位匹配和分析判断处理，得到匹配判断结果；
步骤5：基于每个移动采样小车的保留标记结果或八方位分析结果进行群体数据分析，以获取一条一致性结果；
步骤6：根据一条一致性结果对GIS园区地图进行位置更新，并驱动移动采样小车移动至下一阶段的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
步骤7：重复上述步骤1～步骤6，直至判断得到每个移动采样小车在某一阶段的个体评价系数相等，则停止循环，并确定该阶段的移动采样小车的当前小车坐标为泄露地点坐标，完成溯源。
2.根据权利要求1所述的基于气体在线监测系统的溯源方法，其特征在于，所述移动采样小车包括第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3；所述第一移动采样小车C1用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第二移动采样小车C2用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第三移动采样小车C3用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3呈品字型设定，每两个所述移动采样小车间距5米，且每两个所述移动采样小车线路连接均与第三所述移动采样小车平行；所述气体检测器具体为便携式多气体检测仪，所述在线监测系统具体为激光气体分析仪。
3.根据权利要求1所述的基于气体在线监测系统的溯源方法，其特征在于，所述步骤4中，所述方位匹配和分析判断处理的具体过程如下：
将每个移动采样小车的两个保留方位与原定方向进行匹配；
根据匹配结果提取对应方位的对应保留警示标记；判断对应方位的对应保留警示标记是否均为第一警示标记或第二警示标记，得到匹配判断结果；
若匹配判断结果中显示一致，则保存每个移动采样小车的两个保留方位以及两个保留警示标记，反之，则返回步骤2进行八方位数据分析。
4.根据权利要求1所述的基于气体在线监测系统的溯源方法，其特征在于，所述四方位数据分析过程如下：
基于每个移动采样小车进行四方位划分，同时基于提取移动采样小车四个方位的气体浓度值以及环境信息，并计算移动采样小车四个方位的个体评价系数Q，
Figure QLYQS_3
；式中：W为权重影响因子，
Figure QLYQS_4
，/>
Figure QLYQS_6
表示气体浓度值，/>
Figure QLYQS_2
表示风向，所述风向包括顺风、逆风和侧风，将顺风取固定值/>
Figure QLYQS_5
，侧风取固定值/>
Figure QLYQS_7
，逆风取固定值/>
Figure QLYQS_8
，/>
Figure QLYQS_1
，WS表示风速；
根据个体评价系数数值大小针对四个方位的个体评价系数Q进行高低排序和标记，以获取四方位数据分析结果，所述四方位数据分析结果包括第一警示标记、第二警示标记、第三警示标记和第四警示标记；所述第一警示标记将第一顺位的个体评价系数设定得到，所述第二警示标记将第二顺位的个体评价系数设定得到，以此类推，生成第三警示标记和第四警示标记。
5.根据权利要求1所述的基于气体在线监测系统的溯源方法，其特征在于，所述步骤2还包括：
基于每个移动采样小车获取的气体浓度值和环境信息，分别对每个移动采样小车进行八方位数据分析，以获取八方位数据分析结果；
所述八方位数据分析具体过程如下：
提取每个移动采样小车两个保留方位，并根据八方位提取所述两个保留方位中的新增方位；所述新增方位至少包括一个方位且不超过两个方位；
获取新增方位的气体浓度值和环境信息，并计算个体评价系数Q；
基于余弦度量公式计算每个新增方位个体评价系数Q与两个保留方位的个体评价系数Q的余弦系数；
所述余弦度量公式如下：
Figure QLYQS_9
；式中：/>
Figure QLYQS_10
表示余弦系数，区间[0,1]；A表示新增方位个体评价系数；B表示保留方位的个体评价系数；
基于最大余弦系数选取对应新增方位为最佳选定方位，并将其作为八方位分析结果。
6.根据权利要求1所述的基于气体在线监测系统的溯源方法，其特征在于，所述群体数据分析的具体过程如下：
提取每个移动采样小车的四方位分析结果中的两个保留方位；或提取八方位分析结果中的最佳选定方位；
针对每个移动采样小车中的至少一个保留方位进行一致方向提取；或针对每个移动采样小车中的最佳选定方位的一致方向提取，得到一条一致性结果，所述一条一致性结果包括对应两个移动采样小车的对应保留方位，或对应最佳选定方位；
根据得到的一条一致性结果确定下一阶段移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
所述一致方向的提取过程如下：
基于每个移动采样小车的至少一个保留方位，或基于每个移动采样小车的最佳选定方位，并按移动规则预生成下阶段的每个移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
分别将每个移动采样小车的当前位置信息中当前小车坐标与预拟定生成下阶段第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点的坐标进行坐标连接，并基于预设判定公式分别对每两个移动采样小车进行一致方向判定，得到方向一致性判断结果，所述方向一致性判断结果包括每两个移动采样小车的计算结果；
提取计算为零的对应两个移动采样小车的计算结果，所述对应两个移动采样小车的计算结果为零，则表示该两个移动采样小车存在一致方向，并提取该对应两个移动采样小车的对应保留方位或对应最佳选定方位；
所述判定公式如下
Figure QLYQS_11
,式中：T表示常数, />
Figure QLYQS_12
表示一个移动采样小车的当前小车坐标，/>
Figure QLYQS_13
表示一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标；/>
Figure QLYQS_14
表示另一个移动采样小车的当前小车坐标，/>
Figure QLYQS_15
表示另一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标。
7.基于气体在线监测系统的溯源系统，其特征在于，包括：
动态采样模块，用于选定溯源污染气体，并基于初始移动阶段的移动采样小车获取所述溯源污染气体的气体浓度值，并获取移动采样小车的当前位置信息和环境信息；所述移动采样小车包括第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3；
个体数据分析模块，用于基于每个移动采样小车获取的气体浓度值和环境信息，分别对每个移动采样小车进行四方位数据分析，以获取四方位数据分析结果；
低标记剔除模块，用于针对每个移动采样小车的四方位数据分析结果进行低警示标记剔除，所述低警示标记包括第三警示标记和第四警示标记，并舍弃低警示标记的对应方位，得到保留标记结果，所述保留标记结果包括每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记；
标记判断模块，用于基于每个移动采样小车的两个保留方位以及两条保留警示标记进行方位匹配和分析判断处理，得到匹配判断结果；
所述方位匹配和分析判断处理的具体过程如下：
将每个移动采样小车的两个保留方位与原定方向进行匹配；
根据匹配结果提取对应方位的对应保留警示标记；判断对应方位的对应保留警示标记是否均为第一警示标记或第二警示标记，得到匹配判断结果；
若匹配判断结果中显示一致，则保存每个移动采样小车的两个保留方位以及两个保留警示标记，反之，则进行八方位数据分析；
群体数据分析模块，用于基于每个移动采样小车的保留标记结果或八方位分析结果进行群体数据分析，以获取一条一致性结果；
采样地点更新模块，用于根据一条一致性结果对GIS园区地图进行位置更新，并驱动移动采样小车移动至下一阶段的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
气体泄露确定模块，用于获取每个移动采样小车在某一阶段的个体评价系数相等，并确定该阶段的移动采样小车的当前小车坐标为泄露地点坐标，完成溯源。
8.根据权利要求7所述的基于气体在线监测系统的溯源系统，其特征在于，所述第一移动采样小车C1用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第二移动采样小车C2用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第三移动采样小车C3用于采集当前阶段第一采样地点的泄露污染气体，并基于预搭载气体检测器进行识别气体类型，根据气体类型识别结果通过预搭载的在线监测系统获取所述泄露污染气体的气体浓度值；
所述第一移动采样小车C1、第二移动采样小车C2和第三移动采样小车C3呈品字型设定，每两个所述移动采样小车间距5米，且每两个所述移动采样小车线路连接均与第三所述移动采样小车平行；
所述气体检测器具体为便携式多气体检测仪，所述在线监测系统具体为激光气体分析仪。
9.根据权利要求7所述的基于气体在线监测系统的溯源系统，其特征在于，所述四方位数据分析过程如下：
基于每个移动采样小车进行四方位划分，同时基于提取移动采样小车四个方位的气体浓度值以及环境信息，并计算移动采样小车四个方位的个体评价系数Q，
Figure QLYQS_18
；式中：W为权重影响因子，
Figure QLYQS_20
，/>
Figure QLYQS_22
表示气体浓度值，/>
Figure QLYQS_17
表示风向，所述风向包括顺风、逆风和侧风，将顺风取固定值/>
Figure QLYQS_19
，侧风取固定值/>
Figure QLYQS_21
，逆风取固定值/>
Figure QLYQS_23
，/>
Figure QLYQS_16
，WS表示风速；
根据个体评价系数数值大小针对四个方位的个体评价系数Q进行高低排序和标记，以获取四方位数据分析结果，所述四方位数据分析结果包括第一警示标记、第二警示标记、第三警示标记和第四警示标记；所述第一警示标记将第一顺位的个体评价系数设定得到，所述第二警示标记将第二顺位的个体评价系数设定得到，以此类推，生成第三警示标记和第四警示标记。
10.根据权利要求7所述的基于气体在线监测系统的溯源系统，其特征在于，所述个体数据分析模块，还用于基于每个移动采样小车获取的气体浓度值和环境信息分别对每个移动采样小车进行八方位数据分析，以获取八方位数据分析结果；
所述八方位数据分析具体过程如下：
提取每个移动采样小车两个保留方位，并根据八方位提取所述两个保留方位中的新增方位；所述新增方位至少包括一个方位且不超过两个方位；
获取新增方位的气体浓度值和环境信息，并计算个体评价系数Q；
基于余弦度量公式计算每个新增方位个体评价系数Q与两个保留方位的个体评价系数Q的余弦系数；
所述余弦度量公式如下：
Figure QLYQS_24
；式中：/>
Figure QLYQS_25
表示余弦系数，区间[0,1]；A表示新增方位个体评价系数；B表示保留方位的个体评价系数；
基于最大余弦系数选取对应新增方位为最佳选定方位，并将其作为八方位分析结果。
11.根据权利要求7所述的基于气体在线监测系统的溯源系统，其特征在于，所述群体数据分析的具体过程如下：
提取每个移动采样小车的四方位分析结果中的两个保留方位；或提取八方位分析结果中的最佳选定方位；
针对每个移动采样小车中的至少一个保留方位进行一致方向提取；或针对每个移动采样小车中的最佳选定方位的一致方向提取，得到一条一致性结果，所述一条一致性结果包括对应两个移动采样小车的对应保留方位，或对应最佳选定方位；
根据得到的一条一致性结果确定下一阶段移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
所述一致方向的提取过程如下：
基于每个移动采样小车的至少一个保留方位，或基于每个移动采样小车的最佳选定方位，并按移动规则预生成下阶段的每个移动采样小车的第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点；
分别将每个移动采样小车的当前位置信息中当前小车坐标与预拟定生成下阶段第一采样地点、第二采样地点和第三采样地点的坐标进行坐标连接，并基于预设判定公式分别对每两个移动采样小车进行一致方向判定，得到方向一致性判断结果，所述方向一致性判断结果包括每两个移动采样小车的计算结果；
提取计算为零的对应两个移动采样小车的计算结果，所述对应两个移动采样小车的计算结果为零，则表示该两个移动采样小车存在一致方向，并提取该对应两个移动采样小车的对应保留方位或对应最佳选定方位；
所述判定公式如下：
Figure QLYQS_26
,式中：T表示常数, />
Figure QLYQS_27
表示一个移动采样小车的当前小车坐标，/>
Figure QLYQS_28
表示一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标；/>
Figure QLYQS_29
表示另一个移动采样小车的当前小车坐标，/>
Figure QLYQS_30
表示另一个移动采样小车的预拟定生成下阶段的采样地点坐标。/>
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