CN117269435A - 基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法及系统,其中方法包括以下步骤:S1、确定待监测区域的位置信息,基于所述位置信息进行路径规划,得到行车路径;S2、基于装载有测量系统的车辆,按照所述行车路径进行碳排放数据采集,得到碳排放数据;S3、基于所述位置信息对所述碳排放数据进行计算、分析,得到碳排放强度信息。通过车辆带载监测系统,以及通过对待监测区域进行路径规划,实现零散点源全区域的碳排放数据的监测。通过构建碳排放数据与环境之间的线性关系,实现在不同天气环境下碳排放数据的准确检测。
Description
技术领域
本发明属于环境监测技术领域,具体涉及基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法及系统。
背景技术
碳排放指人类活动向大气中释放二氧化碳与其他温室气体的过程,其会造成显著的温室效应,导致全球气温上升。地球在吸收太阳辐射的同时,本身也向外层空间辐射热量,其热辐射以3~30μm的长波红外线为主。当如此的长波辐射进入大气层时,易被某些分子量较大、极性较强的气体分子所吸收。由于红外线的能量较低,不足以导致分子键能的断裂,因此气体分子吸收红外线辐射后没有化学反应发生,而只是阻挡热量自地球向外逃逸,相当于地球和外层空间的一个绝热层,即“温室”的作用。大气中某些微量组分对地球长波辐射吸收作用使近地面热量得以保持,从而导致全球气温升高的现象被称为温室效应。
随着中小型企业发展的推进,其碳排放占比也在日渐增长,然而现有碳排放强度监测技术无法实现对每个企业准确进行点源监测,因此,亟需一种针对零散点源碳排放强度的监测方法。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足,提出一种基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法及系统,通过车辆带载监测设备,对待监测区域进行碳排放数据采集,通过合理规划路径,实现待监测区域的全区域监测。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法,包括以下步骤:
S1、确定待监测区域的位置信息,基于所述位置信息进行路径规划,得到行车路径;
S2、基于装载有测量系统的车辆,按照所述行车路径进行碳排放数据采集,得到碳排放数据;
S3、基于所述位置信息对所述碳排放数据进行计算、分析,得到碳排放强度信息。
优选地,所述S1包括:
获取待监测区域的位置信息,基于所述位置信息获取待监测区域的地图信息、环境信息;
基于所述地图信息和所述环境信息进行空间环境建模,得到环境空间模型;
基于所述环境空间模型进行路径规划,得到所述行车路径。
优选地,所述环境信息包括:风速信息、车速信息、温度信息和湿度信息;
所述地图信息包括:地理轮廓信息、道路信息和建筑信息。
优选地,所述S3包括:
构建所述碳排放数据与所述环境信息之间的线性关系模型;
基于线性关系模型构建碳排放浓度计算模型,基于所述碳排放浓度计算模型得到碳排放强度信息。
本发明还提供一种基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测系统,包括:路径规划系统、测量系统和分析系统;
所述路径规划系统用于确定待监测区域的位置信息后,基于所述位置信息进行路径规划,得到行车路径;
所述测量系统用于搭载于车辆上,按照所述行车路径进行碳排放数据采集,得到碳排放数据;
所述分析系统用于基于所述位置信息对所述碳排放数据进行计算、分析,得到碳排放强度信息。
优选地,所述路径规划系统的工作过程包括:
获取待监测区域的位置信息,基于所述位置信息获取待监测区域的地图信息、环境信息;
基于所述地图信息和所述环境信息进行空间环境建模,得到环境空间模型;
基于所述环境空间模型进行路径规划,得到所述行车路径。
优选地,所述环境信息包括:风速信息、车速信息、温度信息和湿度信息;
所述地图信息包括:地理轮廓信息、道路信息和建筑信息。
优选地,所述分析系统的工作过程包括:
构建所述碳排放数据与所述环境信息之间的线性关系模型;
基于线性关系模型构建碳排放浓度计算模型,基于所述碳排放浓度计算模型得到碳排放强度信息。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明提供的基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法及系统,通过车辆带载监测系统,以及通过对待监测区域进行路径规划,实现零散点源全区域的碳排放数据的监测。通过构建碳排放数据与环境之间的线性关系,实现在不同天气环境下碳排放数据的准确检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面对实施例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是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法流程示意图;
图2为本发明实施例基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测系统结构示意图。
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。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示,本实施例提供一种基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法,包括以下步骤:
S1、确定待监测区域的位置信息,基于位置信息进行路径规划,得到行车路径。
具体的,S1包括:
S11、获取待监测区域的位置信息,基于位置信息获取待监测区域的地图信息、环境信息。
本实施例中,环境信息包括:风速信息、车速信息、温度信息和湿度信息等等;地图信息包括:地理轮廓信息、道路信息和建筑信息等。具体的,风速信息包括:风向及风速;车速信息包括:车速及车向。
S12、基于地图信息和环境信息进行空间环境建模,得到环境空间模型。
本实施例中,首先基于地图轮廓信息确定初步空间环境轮廓,之后,基于风速信息确定最终空间环境轮廓。具体的,获取待监测区域的地图轮廓信息,即地图上其地理位置信息,确定出空间环境建模的初步轮廓。之后,基于风速信息以及空气扩散原理,确定最终空间环境轮廓。通过风向确定出空间环境轮廓扩展方向,之后通过地理位置信息确定扩展方向与扩展反方向是否存在其他企业,如果均存在或均不存在,则取消扩展,以初步空间环境轮廓为最终空间环境轮廓。当扩展方向存在其他企业,而扩展反方向不存在时,向风向方向进行扩展,扩展范围通过空气扩散原理计算。当扩展方向不存在其他企业,而扩展反方向存在其他企业时,基于空气扩散原理计算扩展范围,基于扩展范围将空间环境轮廓整体平移。
本实施例中,空气扩散原理包括:
式中,C表示任意一点浓度,Q表示单位时间排放量,表示平均风速,σy表示横向扩散系数,σz表示垂直扩散系数,y表示扩散物中心轴在直角水平方向到任意一点的距离,z表示地表面到任意一点的高度。本实施例中,由于本发明技术方案针对与零散点源进行监测,地区范围较小以及监测时间相应的较短,因此平均风速采用风速与车速的和或差来计算。当行车方向与风向相同时,采用作差法,同理,当行车方向与风向相反时,采用加法。
设定浓度范围,当浓度范围在设定范围以下就不再考虑。通过设定的浓度范围确定扩展范围。确定最终空间环境轮廓后进行空间环境建模,通过建筑信息和道路信息将空间环境轮廓分为障碍区和规划区。
S13、基于环境空间模型进行路径规划,得到行车路径。
在确定好规划区后,对路径进行规划设计,寻找一条重复行驶最少,对规划区全覆盖的一条路径。本实施例中,选取内螺旋算法进行路径规划完成整个规划区的覆盖。
S2、基于装载有测量系统的车辆,按照行车路径进行碳排放数据采集,得到碳排放数据。
S3、基于位置信息对碳排放数据进行计算、分析,得到碳排放强度信息。
S31、构建碳排放数据与环境信息之间的线性关系模型;
本实施例中,碳排放数据包括:CO2浓度。以测量系统监测高度为参考点,基于参考点CO2浓度及空间高度信息,建立纵向CO2浓度与高度之间的线性关系;
下风向CO2扩散浓度计算方法包括:
ρ表示下风向CO2的扩散浓度,QL表示源强,H表示有效源高,表示风向与线源的夹角。
S32、基于线性关系模型构建碳排放浓度计算模型,基于碳排放浓度计算模型得到碳排放强度信息。
基于碳排放浓度计算模型,计算碳排放总量数据,并基于碳排放总量数据计算碳排放强度。
实施例二
如图2所示,本实施例提供一种基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测系统,包括:路径规划系统、测量系统和分析系统;
路径规划系统用于确定待监测区域的位置信息后,基于位置信息进行路径规划,得到行车路径。
具体的,路径规划系统的工作内容包括:
获取待监测区域的位置信息,基于位置信息获取待监测区域的地图信息、环境信息。
本实施例中,环境信息包括:风速信息、车速信息、温度信息和湿度信息等等;地图信息包括:地理轮廓信息、道路信息和建筑信息等。具体的,风速信息包括:风向及风速;车速信息包括:车速及车向。
基于地图信息和环境信息进行空间环境建模,得到环境空间模型。
本实施例中,首先基于地图轮廓信息确定初步空间环境轮廓,之后,基于风速信息确定最终空间环境轮廓。具体的,获取待监测区域的地图轮廓信息,即地图上其地理位置信息,确定出空间环境建模的初步轮廓。之后,基于风速信息以及空气扩散原理,确定最终空间环境轮廓。通过风向确定出空间环境轮廓扩展方向,之后通过地理位置信息确定扩展方向与扩展反方向是否存在其他企业,如果均存在或均不存在,则取消扩展,以初步空间环境轮廓为最终空间环境轮廓。当扩展方向存在其他企业,而扩展反方向不存在时,向风向方向进行扩展,扩展范围通过空气扩散原理计算。当扩展方向不存在其他企业,而扩展反方向存在其他企业时,基于空气扩散原理计算扩展范围,基于扩展范围将空间环境轮廓整体平移。
本实施例中,空气扩散原理包括:
式中,C表示任意一点浓度,Q表示单位时间排放量,表示平均风速,σy表示横向扩散系数,σz表示垂直扩散系数,y表示扩散物中心轴在直角水平方向到任意一点的距离,z表示地表面到任意一点的高度。本实施例中,由于本发明技术方案针对与零散点源进行监测,地区范围较小以及监测时间相应的较短,因此平均风速采用风速与车速的和或差来计算。当行车方向与风向相同时,采用作差法,同理,当行车方向与风向相反时,采用加法。
设定浓度范围,当浓度范围在设定范围以下就不再考虑。通过设定的浓度范围确定扩展范围。确定最终空间环境轮廓后进行空间环境建模,通过建筑信息和道路信息将空间环境轮廓分为障碍区和规划区。
基于环境空间模型进行路径规划,得到行车路径。
在确定好规划区后,对路径进行规划设计,寻找一条重复行驶最少,对规划区全覆盖的一条路径。本实施例中,选取内螺旋算法进行路径规划完成整个规划区的覆盖。
测量系统用于搭载于车辆上,按照行车路径进行碳排放数据采集,得到碳排放数据。
具体,测量系统包括:采集设备和存储设备;采集设备包括用于采集风速、车速、温度、湿度、CO2浓度等数据的传感设备。存储设备用于对上述采集的数据进行分类存储。
分析系统用于基于位置信息对碳排放数据进行计算、分析,得到碳排放强度信息。
具体的,分析系统的工作过程包括:
构建碳排放数据与环境信息之间的线性关系模型;
本实施例中,碳排放数据包括:CO2浓度。以测量系统监测高度为参考点,基于参考点CO2浓度及空间高度信息,建立纵向CO2浓度与高度之间的线性关系;
下风向CO2扩散浓度计算方法包括:
ρ表示下风向CO2的扩散浓度,QL表示源强,H表示有效源高,表示风向与线源的夹角。
基于线性关系模型构建碳排放浓度计算模型,基于碳排放浓度计算模型得到碳排放强度信息。
基于碳排放浓度计算模型,计算碳排放总量数据,并基于碳排放总量数据计算碳排放强度。
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、确定待监测区域的位置信息,基于所述位置信息进行路径规划,得到行车路径;
S2、基于装载有测量系统的车辆,按照所述行车路径进行碳排放数据采集,得到碳排放数据;
S3、基于所述位置信息对所述碳排放数据进行计算、分析,得到碳排放强度信息。
2.根据权利要求1所述基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法,其特征在于,所述S1包括:
获取待监测区域的位置信息,基于所述位置信息获取待监测区域的地图信息、环境信息;
基于所述地图信息和所述环境信息进行空间环境建模,得到环境空间模型;
基于所述环境空间模型进行路径规划,得到所述行车路径。
3.根据权利要求2所述基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法,其特征在于,所述环境信息包括:风速信息、车速信息、温度信息和湿度信息;
所述地图信息包括:地理轮廓信息、道路信息和建筑信息。
4.根据权利要求3所述基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测方法,其特征在于,所述S3包括:
构建所述碳排放数据与所述环境信息之间的线性关系模型;
基于线性关系模型构建碳排放浓度计算模型,基于所述碳排放浓度计算模型得到碳排放强度信息。
5.基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测系统,其特征在于,包括:路径规划系统、测量系统和分析系统;
所述路径规划系统用于确定待监测区域的位置信息后,基于所述位置信息进行路径规划,得到行车路径;
所述测量系统用于搭载于车辆上,按照所述行车路径进行碳排放数据采集,得到碳排放数据;
所述分析系统用于基于所述位置信息对所述碳排放数据进行计算、分析,得到碳排放强度信息。
6.根据权利要求5所述基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测系统,其特征在于,所述路径规划系统的工作过程包括:
获取待监测区域的位置信息,基于所述位置信息获取待监测区域的地图信息、环境信息;
基于所述地图信息和所述环境信息进行空间环境建模,得到环境空间模型;
基于所述环境空间模型进行路径规划,得到所述行车路径。
7.根据权利要求6所述基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测系统,其特征在于,所述环境信息包括:风速信息、车速信息、温度信息和湿度信息;
所述地图信息包括:地理轮廓信息、道路信息和建筑信息。
8.根据权利要求7所述基于车载测量系统的零散点源碳排放强度监测系统,其特征在于,所述分析系统的工作过程包括:
构建所述碳排放数据与所述环境信息之间的线性关系模型;
基于线性关系模型构建碳排放浓度计算模型,基于所述碳排放浓度计算模型得到碳排放强度信息。
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