测算待测储罐的污染物排放量的测算方法及系统与流程

本发明涉及污染物监测领域，具体地涉及测算待测储罐的污染物排放量的测算方法及系统。

背景技术：

储罐是石化企业中最常用的生产装置和最主要的无组织排放源之一，由于温度、压力以及现场的操作工艺等的影响，在油品的储存过程中会产生大量的呼吸损耗，一方面造成了资源的大量浪费，另一方面排放的大气污染物严重危害了人们的生命健康和生态环境，石化企业罐区无组织排放vocs的源强计算、定量研究，对于保护环境不受污染、营造良好的大气生活环境具有关键的指导作用，已经成为国内外石油储运工程、化学工程、环境工程的重点研究课题。

现有技术中常用的核算方法主要有实测法、公式法、物料衡算法、经验估算或类比法、模型法、通量法、扩散模式反推法等，虽然这些方法得到了广泛的应用，但就其本身而言，仍然有许多不足之处：核算方法适用范围小，没有综合考虑对污染物排放量影响的因素，不能实时对污染物浓度进行测算。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的无法实现实时在线自动监测的问题，提供一种测算待测储罐的污染物排放量的测算方法，该测算待测储罐的污染物排放量的测算方法综合考虑了气象参数以及储罐参数，基于污染物积分浓度，实时对污染物排放量进行监测和计算。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种测算待测储罐的污染物排放量的测算方法，所述测算待测储罐的污染物排放量的测算方法包括：获取所述待测储罐所在位置的气象参数；获取所述待测储罐的罐体参数；获取所述待测储罐的下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度；以及将所述气象参数、所述罐体参数、所述下风向监测光路污染物积分浓度和所述上风向背景监测光路污染物积分浓度输入预先建立的待测储罐的污染物排放量计算模型，以测算出所述待测储罐的污染物排放量。

优选的，在将所述气象参数、所述罐体参数、所述下风向监测光路污染物积分浓度和所述上风向背景监测光路污染物积分浓度输入预先建立的待测储罐的污染物排放量计算模型之前，所述测算待测储罐的污染物排放量的测算方法还包括：剔除所述气象参数、所述下风向监测光路污染物积分浓度和所述上风向背景监测光路污染物积分浓度中的无效数据。

优选的，所述获取所述待测储罐的下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度包括：在所述待测储罐的上风向距离所述待测储罐的距离为第一设定距离处布置第一遥感傅里叶变换红外光谱仪，在所述待测储罐的下风向距离所述待测储罐的距离为第二设定距离处布置第二遥感傅里叶变换红外光谱仪；以及利用所述第一遥感傅里叶变换红外光谱仪和所述第二遥感傅里叶变换红外光谱仪进行监测，分别得到所述待测储罐的下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度。

优选的，所述罐体参数包括所述待测储罐的罐体高度和储罐直径，且所述气象参数包括所述罐体高度对应的平均风速、总云量及低云量；所述预先建立的待测储罐的污染物排放量计算模型为：其中，qp表示所述待测储罐的污染物排放量；h表示所述待测储罐的罐体高度；y表示测量所述下风向监测光路污染物积分浓度和所述上风向背景监测光路污染物积分浓度的光程长度；u表示h高度处平均风速；cl表示所述下风向监测光路积分浓度；cb表示所述上风向背景监测光路积分浓度；σy表示所述待测储罐的污染物的水平方向扩散参数；σz表示所述待测储罐的污染物的垂直方向扩散参数；表示所述待测储罐的污染物的水平方向初始扩散参数；以及表示所述待测储罐的污染物的垂直方向初始扩散参数，其中，根据所述气象参数和所述储罐直径确定所述待测储罐的污染物扩散参数σy、σz、

优选的，所述根据所述气象参数和所述储罐参数中的储罐直径确定所述待测储罐的污染物扩散参数σy、σz、包括：以所述待测储罐的中心为原点，以主导风向为x轴，以横风向为y轴，建立平面直角坐标系；根据经验法确定所述待测储罐的污染物的水平方向初始扩散参数和所述待测储罐的污染物的垂直方向初始扩散参数以及根据所述待测储罐所在位置处的气象参数中的风向、风速、总云量、低云量、监测所述下风向监测光路污染物积分浓度的监测距离、所述待测储罐的污染物的水平方向初始扩散参数和所述待测储罐的污染物的垂直方向初始扩散参数计算得到所述水平方向扩散参数σy和所述垂直方向扩散参数σz。

根据本发明的另一方面，还提供一种测算待测储罐的污染物排放量的测算系统，所述测算待测储罐的污染物排放量的测算系统包括：气象站，用于获取所述待测储罐所在位置的气象参数；测量装置，用于获取所述待测储罐的罐体参数；监测装置，用于获取所述待测储罐的下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度；以及计算装置，用于将所述气象参数、所述罐体参数、所述下风向监测光路污染物积分浓度和所述上风向背景监测光路污染物积分浓度、输入预先建立的待测储罐的污染物排放量计算模型，以测算出所述待测储罐的污染物排放量。

优选的，所述监测装置包括：第一遥感傅里叶变换红外光谱仪，布置在所述待测储罐的上风向距离所述待测储罐的距离为第一设定距离处，用于监测所述上风向背景监测光路污染物积分浓度；以及第二遥感傅里叶变换红外光谱仪，布置在所述待测储罐的下风向距离所述待测储罐的距离为第二设定距离处，用于监测所述待测储罐的下风向监测光路污染物积分浓度。

优选的，所述计算装置包括：建模模块，用于预先建立所述待测储罐的污染物排放量计算模型；计算模块，用于将所述气象参数、所述罐体参数、所述下风向监测光路污染物积分浓度和所述上风向背景监测光路污染物积分浓度输入预先建立的待测储罐的污染物排放量计算模型，以测算出所述待测储罐的污染物排放量。

优选的，所述罐体参数包括所述待测储罐的罐体高度和储罐直径，且所述气象参数包括所述罐体高度对应的平均风速、总云量及低云量，并且所述建模模块预先建立的所述待测储罐的污染物排放量计算模型为：其中，qp表示所述待测储罐的污染物排放量；h表示所述待测储罐的罐体高度；y表示测量所述下风向监测光路污染物积分浓度和所述上风向背景监测光路污染物积分浓度的光程长度；u表示h高度处平均风速；cl表示所述下风向监测光路积分浓度；cb表示所述上风向背景监测光路积分浓度；σy表示所述待测储罐的污染物的水平方向扩散参数；σz表示所述待测储罐的污染物的垂直方向扩散参数；表示所述待测储罐的污染物的水平方向初始扩散参数；以及表示所述待测储罐的污染物的垂直方向初始扩散参数，其中，根据所述气象参数和所述储罐直径确定所述待测储罐的污染物扩散参数σy、σz、

此外，本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述测算待测储罐的污染物排放量的测算方法。

通过上述技术方案，综合考虑了气象参数以及储罐参数，基于污染物积分浓度，同时获取待测储罐的上风向背景监测光路污染物积分浓度对下风向监测光路污染物积分浓度，排除待测储罐位置处环境中原有污染物对待测储罐污染物排放量测算过程的影响，实现对污染物排放量的实时监测和计算，并提高测算精确度。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。

图1是本发明实施例一提供的测算待测储罐的污染物排放量的测算方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的测算待测储罐的污染物排放量的测算系统的框图；

图3是本发明实施例三提供的测算待测储罐的污染物排放量的测算系统的监测装置的框图；以及

图4是本发明实施例四提供的测算待测储罐的污染物排放量的测算系统的计算装置的框图。

附图标记说明

1、气象站2、监测装置3、计算装置

21、第一遥感傅里叶变换红外光谱仪

22、第二遥感傅里叶变换红外光谱仪

31、建模模块32、计算模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的测算待测储罐的污染物排放量的测算方法的流程图；如图1所示，可以包括：

s100、获取待测储罐所在位置的气象参数。

优选的，在待测储罐区域内进行一定时间的气象条件观测并收集储罐相关数据。

具体来讲，在进行储罐现场污染物测算的数据采集之前，应首先进行至少一周的气象观测和实地考察，以获取待测储罐所在位置的气象参数。

其中，气象参数主要通过在待测储罐位置处所架设的气象站得到，气象站的架设高度应为10米且不受储罐及周围建筑物的遮挡。获取气象参数主要包括确定待测储罐所在位置处的污染物排放量测算过程中的主导风向以及罐体高度对应的平均风速。

此外，需要对待测储罐所在位置及周围地形进行实地考察，确定待测储罐的主导风向上风向处和下风向处均有足够空间，以保证待测储罐附近能够架设监测仪器，例如遥感傅里叶变换红外光谱仪和气象站。以及，在本发明后续计算大气扩散参数时，需要考虑到地形的复杂程度。

s200、获取待测储罐的罐体参数。

优选的，罐体参数包括待测储罐的罐体高度和储罐直径，可通过储罐生产厂家提供或实际测量获得。

s300、获取待测储罐的下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度。

优选的，在待测储罐的上风向距离待测储罐的距离为第一设定距离处布置第一遥感傅里叶变换红外光谱仪，在待测储罐的下风向距离待测储罐的距离为第二设定距离处布置第二遥感傅里叶变换红外光谱仪；以及利用第一遥感傅里叶变换红外光谱仪和第二遥感傅里叶变换红外光谱仪进行监测，分别得到待测储罐的下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度。

具体来讲，布置第一遥感傅里叶变换红外光谱仪和第二遥感傅里叶变换红外光谱仪时，首先要尽量保证遥感傅里叶变换红外光谱仪发射光路与主导风向垂直，并近似接近于地面。由于在监测过程中，风向是不断变化的，所以要根据前期的气象观测，确定主导风向，因此本发明中并不要求遥感傅里叶变换红外光谱仪发射光路与主导风向一定要垂直，而只要近似垂直即可。

其中，设定第一设定距离和第二设定距离的设置，是为了保证第一遥感傅里叶变换红外光谱仪和第二遥感傅里叶变换红外光谱仪所采集的数据免受待测储罐自身扩散的影响。设定第一设定距离时要保证待测储罐的中心至第一遥感傅里叶变换红外光谱仪发射光路的距离足够长。设定第二设定距离时要保证待测储罐中心至第二遥感傅里叶变换红外光谱仪发射光路的距离足够长，例如，监测距离应至少>储罐直径。其次，对第一设定距离和第二设定距离进行设定时，还需要分别充分考虑第一遥感傅里叶变换红外光谱仪和第二遥感傅里叶变换红外光谱仪的监测距离，在保证前述条件基础上，尽量缩短第一设定距离和第二设定距离，以保证遥感傅里叶变换红外光谱仪的监测精度。如此，能够保证遥感傅里叶变换红外光谱仪的自身灵敏度，保证其所采集的数据的精度，进而使得对待测储罐污染物排放量的监测和计算更为精确。。

需要说明的是，在该步骤中在待测储罐的上风向和下风处分别设置遥感傅里叶变换红外光谱仪，主要是因为某些物质在待测储罐所处的环境中本身可能就有一定浓度，以下风向所监测到的污染物浓度减去上风向处所监测到的污染物浓度的差值来计算该待测储罐的污染物排放量更为准确，具有实际参考价值。

s400、测算出待测储罐的污染物排放量。

优选的，将气象参数、罐体参数、下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度输入预先建立的待测储罐的污染物排放量计算模型，以测算出待测储罐的污染物排放量。

在本发明的优选实施中，在将气象参数、罐体参数、下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度输入预先建立的待测储罐的污染物排放量计算模型之前，进行如下操作：剔除气象参数、下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度中的无效数据。

具体来讲，气象参数、罐体参数、下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度形成了多组监测数据，其中一个数据不符合监测和计算要求时会对待测储罐的污染物排放量测算造成较大影响，因此，当其中一个或多个参数不符合要求时，需要剔除该参数对应的一组数据。

举例说明，当平均风速<1m/s；和/或风向波动角度>30°；和/或大气稳定度为a/b状态；和/或遥感傅里叶变换红外光谱仪的信号强度过低时所监测到的数据均会对待测储罐污染物的测算带来较大影响，导致测算结果不准确，因此，需要剔除相应的一组数据。其中，风向波动角度是指风向与光路的垂线之间的夹角，大气稳定度可以根据p.s(pasquill-turnerstabilitycl-assification，帕斯奎尔—特纳大气稳定度分类法)大气稳定度分类法确定。

优选的，预先建立的待测储罐的污染物排放量计算模型为：

其中，qp表示待测储罐的污染物排放量；h表示待测储罐的罐体高度；y表示测量下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度的光程长度；u表示h高度处平均风速；cl表示下风向监测光路积分浓度；cb表示上风向背景监测光路积分浓度；σy表示待测储罐的污染物的水平方向扩散参数；σz表示待测储罐的污染物的垂直方向扩散参数；表示待测储罐的污染物的水平方向初始扩散参数；以及表示待测储罐的污染物的垂直方向初始扩散参数，其中，根据气象参数和储罐直径确定待测储罐的污染物扩散参数σy、σz、

上风向背景监测光路积分浓度cb和下风向监测光路积分浓度cl可分别通过第一遥感傅里叶变换红外光谱仪和第二遥感傅里叶变换红外光谱仪进行监测得到。

在本发明的优选实施例中，通过以下方式来确定待测储罐的污染物扩散参数σy、σz、以待测储罐的中心为原点，以主导风向为x轴，以横风向为y轴，建立平面直角坐标系；根据经验法确定待测储罐的污染物的水平方向初始扩散参数和待测储罐的污染物的垂直方向初始扩散参数以及根据待测储罐所在位置处的气象参数中的风向、风速、待测储罐的污染物的水平方向初始扩散参数和待测储罐的污染物的垂直方向初始扩散参数下风向监测距离(下风向遥感傅里叶变换红外光谱仪发射光束与污染源中心的垂直距离)，计算得到水平方向扩散参数σy和垂直方向扩散参数σz。此外，在计算σy、σz时，需要根据地形复杂状况进行修正。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的测算待测储罐的污染物排放量的测算系统的框图，如图2所示，可以包括：气象站1，用于获取待测储罐所在位置的气象参数；测量装置，用于获取待测储罐的罐体参数；监测装置2，用于获取待测储罐的下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度；以及计算装置3，用于将气象参数、罐体参数、下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度、输入预先建立的待测储罐的污染物排放量计算模型，以测算出待测储罐的污染物排放量。

实施例三

图3是本发明实施例三提供的测算待测储罐的污染物排放量的测算系统的监测装置的框图，如图3所示，监测装置2包括：第一遥感傅里叶变换红外光谱仪21，布置在待测储罐的上风向距离待测储罐的距离为第一设定距离处，用于监测上风向背景监测光路污染物积分浓度；以及第二遥感傅里叶变换红外光谱仪22，布置在待测储罐的下风向距离待测储罐的距离为第二设定距离处，用于监测待测储罐的下风向监测光路污染物积分浓度。

实施例四

图4是本发明实施例四提供的测算待测储罐的污染物排放量的测算系统的计算装置的框图，如图4所示，计算装置3包括：建模模块31，用于预先建立待测储罐的污染物排放量计算模型；计算模块32，用于将气象参数、罐体参数、下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度输入预先建立的待测储罐的污染物排放量计算模型，以测算出待测储罐的污染物排放量。

优选的，罐体参数包括待测储罐的罐体高度和储罐直径，且气象参数包括罐体高度对应的平均风速，并且建模模块31预先建立的待测储罐的污染物排放量计算模型为：其中，qp表示待测储罐的污染物排放量；h表示待测储罐的罐体高度；y表示测量下风向监测光路污染物积分浓度和上风向背景监测光路污染物积分浓度的光程长度；u表示h高度处平均风速；cl表示下风向监测光路积分浓度；cb表示上风向背景监测光路积分浓度；σy表示待测储罐的污染物的水平方向扩散参数；σz表示待测储罐的污染物的垂直方向扩散参数；表示待测储罐的污染物的水平方向初始扩散参数；以及表示待测储罐的污染物的垂直方向初始扩散参数，其中，根据气象参数和储罐直径确定待测储罐的污染物扩散参数σy、σz、

测算待测储罐的污染物排放量的测算系统的其他具体实施细节和有益效果同上述测算待测储罐的污染物排放量的测算方法，此处不再赘述。

通过上述技术方案，综合考虑了气象和地形参数以及储罐参数，基于污染物积分浓度，同时获取待测储罐的上风向背景监测光路污染物积分浓度对下风向监测光路污染物积分浓度，排除待测储罐位置处环境中原有污染物对待测储罐污染物排放量测算过程的影响，实现对污染物排放量的实时监测和计算，并提高测算精确度。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。