專利名稱：污染物來源預(yù)測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污染物來源預(yù)測方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的確定污染源可以利用逐步搜尋的方式直接尋找污染物濃度最高的位置，或 者利用建立污染物濃度分布的方式推定污染濃度最高的位置。這兩種方式都需要在現(xiàn)場建 置大量的監(jiān)測設(shè)備，或是重復(fù)地移動(dòng)測量位置才能達(dá)到搜尋污染源的效果。舉例來說，建立 污染物濃度分布的方式一般包含兩種方式，一種是使用低維度的點(diǎn)偵測進(jìn)行單一點(diǎn)濃度的 采樣分析或?qū)崟r(shí)監(jiān)測。另一種是中維度的線偵測，例如開放光徑遙測技術(shù)所獲得的濃度信 息。至于整個(gè)平面的濃度偵測則是依據(jù)點(diǎn)偵測或線偵測的結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插補(bǔ)值方式或計(jì)算機(jī) 斷層方式間接計(jì)算獲得。因此實(shí)務(wù)上，需要在許多定點(diǎn)設(shè)置儀器偵測污染濃度，然后根據(jù)這 些儀器所測量的污染濃度計(jì)算出區(qū)域的污染濃度分布情況，再通過污染濃度分布情況確定 污染源。為了更有效率地找出污染源，有必要提供一種使用更少污染監(jiān)測儀器預(yù)測污染物 來源的方法與系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種污染物來源預(yù)測方法，包括根據(jù)設(shè)于一第一位置的一第一污染 監(jiān)測儀器所測量的污染濃度數(shù)據(jù)及氣象站的一第一風(fēng)向數(shù)據(jù)建立一第一既定數(shù)量的污染 對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)；根據(jù)設(shè)于一第二位置的一第二污染監(jiān)測儀器所測量的污染濃度數(shù)據(jù)及氣象站 的一第二風(fēng)向數(shù)據(jù)建立一第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)；根據(jù)至少該第一既定數(shù)量的污 染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)以及至少該第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)建構(gòu)一污染機(jī)率區(qū)域分布信息； 以及根據(jù)該污染機(jī)率區(qū)域分布信息判斷污染物來源。本發(fā)明還提供一種污染物來源預(yù)測系統(tǒng)，包括一第一污染監(jiān)測儀器，于一第一位 置收集一第一污染濃度數(shù)據(jù)；一第二污染監(jiān)測儀器，于一第二位置收集一第二污染濃度數(shù) 據(jù)；一主控計(jì)算機(jī)，根據(jù)該第一污染濃度數(shù)據(jù)及來自氣象站的一第一風(fēng)向數(shù)據(jù)建立一第一 既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)、根據(jù)該第二污染濃度數(shù)據(jù)及來自氣象站的一第二風(fēng)向數(shù)據(jù)建 立一第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)、根據(jù)至少該第一既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)以及至 少該第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)建構(gòu)一污染機(jī)率區(qū)域分布信息，以及根據(jù)該污染機(jī)率 區(qū)域分布信息判斷污染物來源。本發(fā)明的污染物來源預(yù)測的方法與系統(tǒng)利用兩組污染監(jiān)測儀器結(jié)合氣象監(jiān)測數(shù) 據(jù)通過數(shù)值運(yùn)算分析出污染機(jī)率的分布情況。因此在不增加額外成本之下，使用現(xiàn)有的監(jiān) 測技術(shù)與少量的監(jiān)測設(shè)備達(dá)到確定污染源的目的。


圖1為根據(jù)發(fā)明實(shí)施例說明污染物來源預(yù)測的方法的流程圖2A為發(fā)明實(shí)施例的濃度-風(fēng)向玫瑰圖的示意圖2B為說明發(fā)明實(shí)施例的三次云規(guī)內(nèi)插值法(cubic splineinterpolation)的示意圖>
圖2C為說明發(fā)明實(shí)施例的建構(gòu)污染機(jī)率區(qū)域分布信息的示意圖2D為說明根據(jù)污染機(jī)率區(qū)域分布信息預(yù)測污染來源的實(shí)施例的示意圖；以及
圖3為顯示發(fā)明污染物來源預(yù)測的系統(tǒng)的架構(gòu)圖。
主要組件符號(hào)說明
102、104、106、108、110 流程步驟；
300 -、污染物來源預(yù)測的系統(tǒng)；
310 -、第一污染監(jiān)測儀器；
320 -、第二污染監(jiān)測儀器；
330 -、氣象站；
340 -、主控計(jì)算機(jī)；
342 -、運(yùn)算單元；
344 -、第一計(jì)算單元；
346 -、第二計(jì)算單元。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合 所附圖式，作詳細(xì)說明如下圖1為根據(jù)發(fā)明實(shí)施例說明污染物來源預(yù)測的方法的流程圖。在步驟102與104， 分別根據(jù)污染監(jiān)測儀器的污染濃度數(shù)據(jù)與氣象站的風(fēng)向數(shù)據(jù)建立第一既定數(shù)量與第二既 定數(shù)量的特定方向的污染濃度機(jī)率。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在一個(gè)位置設(shè)置一臺(tái)污染監(jiān)測 儀器測量污染濃度，配合氣象站的風(fēng)向數(shù)據(jù)，建立第一個(gè)污染濃度-風(fēng)向玫瑰圖，如圖2A所 示。再另一位置同樣設(shè)置一臺(tái)污染監(jiān)測儀器測量污染濃度，配合氣象站的風(fēng)向數(shù)據(jù)，建立第 二個(gè)污染濃度-風(fēng)向玫瑰圖。在本實(shí)施例中，正規(guī)風(fēng)向的既定數(shù)量是16，污染濃度-風(fēng)向玫 瑰圖表示所在位置相對(duì)16個(gè)正規(guī)方向所產(chǎn)生的污染濃度的機(jī)率的示意圖。舉例來說，在圖 2A中的E方向，長條狀的長度表示機(jī)率大小，對(duì)于E方向來說是3個(gè)單位個(gè)大小，而長條狀 的顏色深度與寬度表示污染濃度的高低，以E方向來說，此長條狀表示污染濃度在8-16ppb 范圍，因此E方向在污染濃度8-16ppb的機(jī)率是3個(gè)單位，其它污染濃度機(jī)率則幾乎為零。 同樣地，在NW方向，就呈現(xiàn)4種污染濃度機(jī)率，加總大約為4個(gè)單位，因此，NW方向的污染 濃度機(jī)率為4個(gè)單位。在本實(shí)施例中，污染濃度-風(fēng)向玫瑰圖所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)是用于往后建 構(gòu)污染機(jī)率區(qū)域分布信息時(shí)的重要計(jì)算依據(jù)。在步驟106，分別根據(jù)第一既定數(shù)量與第二既定數(shù)量的特定方向的污染濃度機(jī)率 實(shí)施三次云規(guī)內(nèi)插值法以求得更多特定方向的污染濃度機(jī)率。由于正規(guī)風(fēng)向數(shù)據(jù)僅有16 個(gè)方向。為了取得更多方向的污染濃度機(jī)率，本發(fā)明的實(shí)施例使用三次云規(guī)內(nèi)插值法，如圖 2B所示，根據(jù)原本16個(gè)正規(guī)方向的污染濃度機(jī)率求出360度方向的污染濃度機(jī)率。當(dāng)然使 用者可依據(jù)需求計(jì)算某些特定方向的污染濃度機(jī)率。因此可以分別取得至少第一既定數(shù)量 或至少第二既定數(shù)量的特定方向的污染濃度機(jī)率。
在步驟108，根據(jù)第一位置的一個(gè)特定方向的污染濃度機(jī)率與第二位置的一個(gè)特 定方向的污染濃度機(jī)率計(jì)算出一個(gè)既定位置的污染機(jī)率，然后建構(gòu)一個(gè)污染機(jī)率區(qū)域分布 信息。參考圖2C，舉例來說，有兩個(gè)污染濃度-風(fēng)向玫瑰圖，分別具有至少第一既定數(shù)目的 特定方向的污染濃度機(jī)率與至少第二既定數(shù)目的特定方向的污染濃度機(jī)率。例如左邊的污 染濃度-風(fēng)向玫瑰圖Q0-Q15^!7-Q15因簡化而未標(biāo)示)代表這個(gè)方向的污染濃度機(jī)率(包 含各個(gè)濃度范圍的污染濃度機(jī)率)，同理P0-P15是另一組污染濃度-風(fēng)向玫瑰圖中對(duì)應(yīng)方 向的污染濃度機(jī)率。在另一個(gè)實(shí)施例中，兩組污染濃度-風(fēng)向玫瑰圖可能有超過16個(gè)正規(guī) 方向的污染濃度機(jī)率。在本實(shí)施例中，假如需要AO位置的污染機(jī)率，則以Q3與P14的污染 濃度機(jī)率的乘積數(shù)值作為AO位置的污染機(jī)率。同理，Al位置的濃度機(jī)率則是Q4與P13的 乘積數(shù)值。如此就可以建構(gòu)一個(gè)污染機(jī)率區(qū)域分布信息。在另一實(shí)施例中，可依需要建構(gòu) 更完整與密集的污染機(jī)率區(qū)域分布的信息。承接上一段所描述，使用者可依據(jù)需求計(jì)算出 更多特定方向的污染濃度機(jī)率。參考圖2C，當(dāng)存在Qx與方向的污染濃度機(jī)率時(shí)。則可 以計(jì)算出位置A999的污染機(jī)率(Qx乘以I3X),同樣地，位置B999的污染機(jī)率亦可求得。另 外，在一實(shí)施例中，為有效率地計(jì)算所有既定位置的濃度機(jī)率，只要特定方向的濃度機(jī)率為 零時(shí)，則可以略過計(jì)算其所對(duì)應(yīng)位置的污染機(jī)率。最后，在步驟110，根據(jù)污染機(jī)率區(qū)域分布信息找出污染來源。當(dāng)建構(gòu)出濃度機(jī) 率分布區(qū)域信息時(shí)，可依據(jù)這些信息建立一個(gè)等高圖并且標(biāo)示各種顏色以表示各種污染機(jī) 率，則可以清楚確定污染機(jī)率高的位置，如圖2D所示。圖3為顯示本發(fā)明污染物來源預(yù)測的系統(tǒng)的架構(gòu)圖。污染物來源預(yù)測的系統(tǒng)300 包括第一污染監(jiān)測儀器310、第二污染監(jiān)測儀器320、氣象站330以及主控計(jì)算機(jī)340。第一污染監(jiān)測儀器310設(shè)置于第一位置收集第一污染濃度數(shù)據(jù)，第二污染監(jiān)測儀 器320則設(shè)置于第二位置收集第二污染濃度數(shù)據(jù)。主控計(jì)算機(jī)340會(huì)根據(jù)第一污染濃度 數(shù)據(jù)及來自氣象站330的第一風(fēng)向數(shù)據(jù)建立第一既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)，亦即是第一 位置上的16個(gè)正規(guī)方向的污染濃度機(jī)率。主控計(jì)算機(jī)340還會(huì)根據(jù)第二污染濃度數(shù)據(jù)及 來自氣象站330的第二風(fēng)向數(shù)據(jù)建立第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)，亦即是第二位置上 的16個(gè)正規(guī)方向的污染濃度機(jī)率。污染監(jiān)測儀器可能是傅利葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(Fourier transform infraredspectroscopy, FTIR)、光游離偵測器(Photo ionization detector, PID)、氣相層析質(zhì)譜分析儀(Gas chromatography-mass spectrometry,GC/MS)或其它能長 時(shí)間連續(xù)監(jiān)測污染物濃度裝置。此外，主控計(jì)算機(jī)340會(huì)根據(jù)至少第一既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)以及至少第二 既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)建構(gòu)一污染機(jī)率區(qū)域分布信息，以及根據(jù)污染機(jī)率區(qū)域分布信 息判斷污染物來源。在本實(shí)施例中，主控計(jì)算機(jī)340另包含一個(gè)運(yùn)算單元342，用以計(jì)算污 染機(jī)率區(qū)域分布信息中既定位置的污染機(jī)率。舉例來說，運(yùn)算單元342根據(jù)第一個(gè)位置上 16個(gè)污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)于既定位置的方向的一個(gè)機(jī)率數(shù)值乘以另一位置上16個(gè)污染 對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)于此既定位置的方向的一個(gè)機(jī)率數(shù)值得到污染機(jī)率區(qū)域分布信息中此 既定位置的污染機(jī)率。綜合所有既定位置的污染機(jī)率則可以求得污染機(jī)率區(qū)域分布信息。 實(shí)務(wù)上，會(huì)將污染機(jī)率區(qū)域分布信息建立成以顏色表示機(jī)率高低的等高圖，使用者可輕易 地根據(jù)等高圖確認(rèn)污染來源。另外，主控計(jì)算機(jī)340還包括一第一計(jì)算單元與一第二計(jì)算單元，分別根據(jù)第一位置上16個(gè)污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)以及第二位置上16個(gè)污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)實(shí)施三次云規(guī)內(nèi)插值法 以求得第一污染監(jiān)測儀器、第二污染監(jiān)測儀器與氣象站16個(gè)正規(guī)方向之外的污染對(duì)風(fēng)向 數(shù)據(jù)。在一實(shí)施例中，越多的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)可以建立更多既定位置的污染機(jī)率，產(chǎn)生更大 量的污染機(jī)率區(qū)域分布信息以助于建構(gòu)更精密的等高圖。 最后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕易地使用本發(fā)明揭露的觀念以及特定實(shí)施例為基 礎(chǔ)，變更及設(shè)計(jì)可以實(shí)施同樣目的的其它結(jié)構(gòu)，但不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書所保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種污染物來源預(yù)測方法，包括根據(jù)設(shè)于一第一位置的一第一污染監(jiān)測儀器所測量的污染濃度數(shù)據(jù)及氣象站的一第 一風(fēng)向數(shù)據(jù)建立一第一既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)；根據(jù)設(shè)于一第二位置的一第二污染監(jiān)測儀器所測量的污染濃度數(shù)據(jù)及氣象站的一第 二風(fēng)向數(shù)據(jù)建立一第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)；根據(jù)至少該第一既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)以及至少該第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向 數(shù)據(jù)建構(gòu)一污染機(jī)率區(qū)域分布信息；以及根據(jù)該污染機(jī)率區(qū)域分布信息判斷污染物來源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染物來源預(yù)測方法，其中一個(gè)污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)表示相對(duì)于 該第一或第二位置的一個(gè)特定方向的污染濃度機(jī)率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染物來源預(yù)測方法，其中該建構(gòu)該污染機(jī)率區(qū)域分布信息 包括根據(jù)該第一位置對(duì)應(yīng)于一既定位置的方向的該第一既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)的一 個(gè)與該第二位置對(duì)應(yīng)于該既定位置的方向的該第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)的一個(gè)求 得該污染機(jī)率區(qū)域分布信息中該既定位置的污染機(jī)率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污染物來源預(yù)測方法，其中該既定位置污染機(jī)率為該二個(gè)污 染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)的乘積。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污染物來源預(yù)測方法，其中該二個(gè)污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)都不等于零。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污染物來源預(yù)測方法，其中還包括根據(jù)該第一既定數(shù)量的污 染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)實(shí)施三次云規(guī)內(nèi)插值法以求得該第一污染監(jiān)測儀器與氣象站16個(gè)正規(guī)方向 之外的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污染物來源預(yù)測方法，其中還包括根據(jù)該第二既定數(shù)量的污 染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)實(shí)施三次云規(guī)內(nèi)插值法以求得該第二污染監(jiān)測儀器與氣象站16個(gè)正規(guī)方向 之外的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)。
8.一種污染物來源預(yù)測系統(tǒng)，包括一第一污染監(jiān)測儀器，于一第一位置收集一第一污染濃度數(shù)據(jù)；一第二污染監(jiān)測儀器，于一第二位置收集一第二污染濃度數(shù)據(jù)；一主控計(jì)算機(jī)，根據(jù)該第一污染濃度數(shù)據(jù)及來自氣象站的一第一風(fēng)向數(shù)據(jù)建立一第一 既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)、根據(jù)該第二污染濃度數(shù)據(jù)及來自氣象站的一第二風(fēng)向數(shù)據(jù)建 立一第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)、根據(jù)至少該第一既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)以及至 少該第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)建構(gòu)一污染機(jī)率區(qū)域分布信息，以及根據(jù)該污染機(jī)率 區(qū)域分布信息判斷污染物來源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的污染物來源預(yù)測系統(tǒng)，其中一個(gè)污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)表示相對(duì)于 該第一或第二位置的一個(gè)特定方向的污染濃度機(jī)率。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的污染物來源預(yù)測系統(tǒng)，其中該主控計(jì)算機(jī)還包括一運(yùn)算單 元，用于根據(jù)該第一既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)于一既定位置的方向的一個(gè)與該第 二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)于該既定位置的方向的一個(gè)求得該污染機(jī)率區(qū)域分 布信息中的該既定位置的污染機(jī)率。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的污染物來源預(yù)測系統(tǒng)，其中該既定位置的污染機(jī)率為該二 個(gè)污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)的乘積。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的污染物來源預(yù)測系統(tǒng)，其中該二個(gè)污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)都不等于零。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的污染物來源預(yù)測系統(tǒng)，其中該主控計(jì)算機(jī)還包括一第一計(jì) 算單元，用于根據(jù)該第一既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)實(shí)施三次云規(guī)內(nèi)插值法以求得該第一 污染監(jiān)測儀器與氣象站16個(gè)正規(guī)方向之外的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的污染物來源預(yù)測系統(tǒng)，其中該主控計(jì)算機(jī)還包括一第二計(jì) 算單元，用于根據(jù)該第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)實(shí)施三次云規(guī)內(nèi)插值法以求得該第二 污染監(jiān)測儀器與氣象站16個(gè)正規(guī)方向之外的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的污染物來源預(yù)測系統(tǒng)，其中污染監(jiān)測儀器為傅利葉轉(zhuǎn)換紅 外光譜儀、光游離偵測器、或氣相層析質(zhì)譜分析儀。
全文摘要
一種污染物來源預(yù)測方法及系統(tǒng)，該方法包括根據(jù)設(shè)于一第一位置的一第一污染監(jiān)測儀器所測量的污染濃度數(shù)據(jù)及氣象站的一第一風(fēng)向數(shù)據(jù)建立一第一既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)；根據(jù)設(shè)于一第二位置的一第二污染監(jiān)測儀器所測量的污染濃度數(shù)據(jù)及氣象站的一第二風(fēng)向數(shù)據(jù)建立一第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)；根據(jù)至少該第一既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)以及至少該第二既定數(shù)量的污染對(duì)風(fēng)向數(shù)據(jù)建構(gòu)一污染機(jī)率區(qū)域分布信息；以及根據(jù)該污染機(jī)率區(qū)域分布信息判斷污染物來源。
文檔編號(hào)G01N21/25GK102116734SQ20091021582
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者劉興玱, 宋隆佑, 張寶額, 楊人芝, 林敦慧, 蘇仁偉, 謝瑞豪, 陳奕侖 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院