一种气体污染源监测方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及污水厂监控领域，尤其是涉及一种气体污染源监测方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

随着人们对环境保护的日益重视，污水处理厂正成为城市中不可或缺的部分。然而，由于污水厂特殊的生产任务与生产环境，容易产生污染气体。这种气体组成成分复杂，对环境的影响非常大。污染气体的浓度、分布范围对厂区及周边的环境评估都会造成重大的影响。

目前，通常使用污染气体热力图来监控污水处理厂的污染气体的浓度及分布范围。应用污染气体热力图需要获取污染气体的浓度及分布信息，相关技术中采用在厂区部署高密度的污染气体浓度传感器，以实时采集污染气体浓度值的方法；或者，应用城市大气污染物扩散模型(Atmospheric Dispersion Modeling System，ADMS)生成绘制污染气体热力图所需的数据。然而，部署高密度传感器实现成本高，系统复杂并且需要处理大量的数据；城市大气污染物扩散模型ADMS是基于城区等开放式区域设计的模型，不能直接应用于污水处理厂等封闭生产环境。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种气体污染源监测方法、系统、设备及存储介质，能够减少传感器的部署数量，通过污染气体点源扩散模型预测污染气体浓度数据，关联坐标集数据与污染气体浓度数据，形成污染气体热力图，降低了环境检测系统的维护成本，能够获取符合污水处理厂的热力分布图。

根据本发明的第一方面实施例的气体污染源监测方法，应用于污水处理厂，其特征在于，包括：获取污染源信息；获取天气信息；根据污染气体点源模型、所述第一污染源信息和所述天气信息生成污染气体预测信息；根据所述污染气体预测信息生成污染气体热力图。

根据本发明实施例的气体污染源监测方法，至少具有如下有益效果：能够减少传感器的部署数量，通过的污染气体点源扩散模型预测污染气体浓度数据，关联坐标集数据与污染气体浓度数据，形成污染气体热力图，降低了环境检测系统的维护成本，能够获取符合污水处理厂的热力分布图。

根据本发明的一些实施例，所述污染气体点源模型包括：

根据本发明的一些实施例，气体污染源监测方法还包括：污染气体预测信息检测流程，所述污染气体预测信息检测用于修正所述污染气体点源模型。

根据本发明的一些实施例，所述污染气体预测信息检测流程包括：获取污染气体实际信息；比较所述污染气体实际信息与所述污染气体预测信息，并获取所述污染气体实际信息与所述污染气体预测信息的差值；判断所述差值是否超过阈值；若所述差值超过阈值，则修正所述污染气体点源模型参数；若所述差值小于阈值，则结束污染气体预测信息检测流程。

根据本发明的一些实施例，所述根据所述污染气体预测信息生成污染气体热力图包括：获取地图信息；根据所述地图信息和所述第一污染源信息生成污染气体坐标信息；根据所述坐标信息和所述污染气体预测信息生成所述污染气体热力图。

根据本发明的一些实施例，所述根据所述地图信息和所述第一污染源信息生成污染气体坐标信息包括：根据所述第一污染源信息生成污染气体坐标原点；根据所述坐标原点和所述地图生成污染气体坐标信息。

根据本发明的第二方面实施例的气体污染源监测系统，其特征在于，包括：污染信息获取模块，用于获取第一污染源信息；天气信息获取模块，用于获取天气信息；污染气体预测信息生成模块，用于接收所述第一污染源信息和所述天气信息，并生成污染气体预测信息；污染气体热力图生成模块；用于生成所述污染气体热力图。

根据本发明实施例的气体污染源监测系统，至少具有如下有益效果：能够减少传感器的部署数量，通过的污染气体点源扩散模型预测污染气体浓度数据，关联坐标集数据与污染气体浓度数据，形成污染气体热力图，降低了环境检测系统的维护成本，能够获取符合污水处理厂的热力分布图。

根据本发明的一些实施例，气体污染源监测系统还包括：地图获取模块，用于获取地图信息；污染气体坐标生成模块，根据所述第一污染源信息和所述地图信息生成污染气体坐标。

根据本发明的第三方面实施例的气体污染源监测设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一方面所述的气体污染源监测方法。

根据本发明实施例的气体污染源监测设备，至少具有如下有益效果：能够减少传感器的部署数量，通过的污染气体点源扩散模型预测污染气体浓度数据，降低了环境检测系统的维护成本，能够获取符合污水处理厂的热力分布图。

根据本发明第四方面实施例的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面所述的气体污染源监测方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，至少具有如下有益效果：能够执行第一方面提出的方法，降低了环境检测系统的维护成本，能够获取符合污水处理厂的污染气体热力分布图。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一实施例提供的气体污染源监测方法流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的气体污染源监测方法流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的气体污染源监测系统的连接示意图。

附图标记：

污染信息获取模块100；天气信息获取模块200；污染气体预测信息生成模块300；污染气体热力图生成模块400。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1描述根据本发明实施例的污染源监测方法。

如图1所示，根据本发明实施例的气体污染源监测方法，至少包括以下步骤：步骤S101：获取污染源信息；步骤S102：获取天气信息；步骤S103：根据高斯点源模型、污染源信息和天气信息生成污染气体预测信息；步骤S104：根据污染气体预测信息生成污染气体热力图。

步骤S101：获取污染源信息。

在一些实施例中，检测器设置在污染源四周，以更好的监测污染源信息。污染源产生的污染气体包括但不限于硫化氢、氨气及甲烷中的至少一种。污染源信息来自一个或多个检测器。

步骤S102：获取天气信息。

在一些实施例中，天气信息可以通过预留的接口连接气象系统获取，天气信息至少包括气温、风速及风向，根据获取的天气信息进行后续的计算。

步骤S103：根据污染气体点源模型、污染源信息和天气信息生成污染气体预测信息。

在一些实施例中，根据污染源信息、高斯点源模型和天气信息生成污染气体预测信息，以实现对污染气体的分布进行预测。

步骤S104：根据污染气体预测信息生成污染气体热力图。

在一些实施例中，根据污染气体预测信息生成污染气体热力图。

在一些实施例中，由于污水处理时的污染源具有扩散范围固定、气体产生持续、扩散稳定等特点。在均一天气条件下，获取的污水处理厂的污染气体浓度会在小范围进行波动。在不考虑实时性的前提下，根据采集的污染气体信息形成污水处理的污染气体分布基础图。

在一些实施例中，为了简化模型，在生成污染气体分布基础图时，选择季平均温度、季平均风速和每季度中出现最多的风向形成污水处理的污染气体分布基础图。由于天气调整季节性差异较大，因此，在不同季节分别建立不同的污染气体分布基础图。

在一些实施例中，本发明提供的气体污染源监测方法用于监控污水处理厂，污水处理厂中可能的气体污染源包括：预处理车间、曝气池、储泥池、污泥浓缩池以及污泥脱水机房中的一个或多个。确定污染源可以便于设置传感器，已实现对污水处理时的监控，并减少传感器的使用。

在一些实施例中，污染气体点源模型包括：

在一些实施例中，气体污染源监测方法还包括：污染气体预测信息检测流程，污染气体预测信息检测用于修正污染气体点源模型。

在一些实施例中，污染气体预测信息检测流程包括：获取污染气体实际信息；比较污染气体实际信息与污染气体预测信息，并获取污染气体实际信息与污染气体预测信息的差值；判断差值是否超过阈值；若差值超过阈值，则修正污染气体点源模型参数；若差值小于阈值，则结束污染气体预测信息检测流程。

在一些实施例中，根据污染气体预测信息生成污染气体热力图包括：获取地图信息；根据地图信息和污染源信息生成污染气体坐标信息；根据坐标信息和污染气体预测信息生成污染气体热力图。

在一些实施例中，根据地图信息和污染源信息生成污染气体坐标信息包括：根据污染源信息生成污染气体坐标原点；根据坐标原点和地图生成污染气体坐标信息。

在一些实施例中，污染气体预测信息包括：步骤S201：获取污染源位置；步骤S202：获取天气信息；步骤S203：生成坐标信息；步骤S204：生成污染气体热力分布图。

步骤S201：获取污染源位置。

在一些实施例中，确定关键污染源的中点坐标，取每个臭气源所在的建筑物的中点，并设为(x

步骤S202：获取天气信息。

在一些实施例中，获取天气信息，天气信息可以通过预留的接口连接气象系统获取。

步骤S203：生成坐标信息。

在一些实施例中，将垂直于风向的方向设置为横轴x轴，将风向的方向设置为纵轴y轴，与横轴x轴的夹角设为θ，θ∈[0,π]。根据三角函数，建立笛卡尔坐标系，可以得出：x＝rcosθ,y＝rsinθ。

在一些实施例中，将(x

x＝x

在一些实施例中，将极半径r设置为污染气体扩散的距离，设污染气体扩散的最远距离为r

步骤S204：生成污染气体热力分布图。

在一些实施例中，测定关键污染源的坐标原点(x

其中，Q为源强；

在一些实施例中，由于只考虑地面轴线浓度，即当x＝0,z＝0，且为地面源及H＝0时，可以得出：

其中，Q为源强，即坐标原点(x

在一些实施例中，由于忽略垂直的情况，设σ

其中，λ

在一些实施例中，为了确保在计算时的数值有意义，当u<1.6m/s时取u＝1.6m/s，使得改进后的高斯点源扩散模型可以用于计算污染气体的扩散情况。

在一些实施例中，根据获取的坐标和污染气体浓度建立模型，并将模型渲染在地图上，以完成污染气体热力图绘制。

根据本发明的实施例的气体污染源监测系统，包括：污染信息获取模块，用于获取污染源信息；天气信息获取模块，用于获取天气信息；污染气体预测信息生成模块，用于接收污染源信息和天气信息，并生成污染气体预测信息；污染气体热力图生成模块；用于生成污染气体热力图。

图3为本发明一实施例提供的气体污染源监测系统的连接示意图。

如图3所示的气体污染源监测系统，至少包括：污染信息获取模块100；天气信息获取模块200；污染气体预测信息生成模块300；污染气体热力图生成模块400。

在一些实施例中，气体污染源监测系统还包括：地图获取模块，用于获取地图信息；污染气体坐标生成模块，根据污染源信息和地图信息生成污染气体坐标。

根据本发明实施例的污染源监测设备，包括：至少一个处理器，以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如上述的气体污染源监测方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行如上述的气体污染源监测方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。