内蒙古自治区生态环境低碳发展中心;九州晟邦(北京)科技有限公司邵润蛟获国家专利权
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龙图腾网获悉内蒙古自治区生态环境低碳发展中心;九州晟邦(北京)科技有限公司申请的专利基于水环境治理的污染源检测方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121521880B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610048897.8,技术领域涉及:G01N21/94;该发明授权基于水环境治理的污染源检测方法及系统是由邵润蛟;和小平;张少华;李维伦;包菡;邢旭辉;贺晓婧设计研发完成,并于2026-01-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于水环境治理的污染源检测方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了基于水环境治理的污染源检测方法及系统,涉及智能检测的技术领域,包括以下步骤,结合分布范围,发射第一布里渊线宽的激光,基于激光的反馈数据,对第一布里渊线宽进行调整,基于构建的污染物扩散模型和三点定位法、当前检测点的污染物参数,对污染源的坐标进行移动,并得到新的污染源的坐标。本发明通过检测微量污染物浓度变化,结合模型反演,定位精度大幅度提高,无需靠近污染区域,支持边检测、边更新的闭环机制,仅需三个检测点即可实现三维定位,无需密集布设传感器网络,大幅减少硬件成本与维护负担,适合应急快速部署,可在风场变化、地形起伏、水体分层等复杂条件下保持稳定性能。
本发明授权基于水环境治理的污染源检测方法及系统在权利要求书中公布了:1.基于水环境治理的污染源检测方法,其特征在于,包括以下步骤,步骤S100,选取任意三个不共线的位置为检测地点,且检测地点满足第一约束条件,在检测点处,结合分布范围,发射第一布里渊线宽的激光,基于激光的反馈数据,对第一布里渊线宽进行调整,得到检测点的自发布里渊线宽,其中,初始的发射方向表示为任意方向,通过选取最大的反射波的能量对应的发射方向,确定该检测点的发射方向; 第一约束条件表示为,检测地点与几何中心点的欧式距离的和值大于等于第一距离; 步骤S200,基于构建的污染物扩散模型和三点定位法,得到检测点的三维笛卡尔坐标对应的多项式,根据检测点的三维笛卡尔坐标对应的多项式,构建污染物浓度的时空模型; 步骤S300,根据污染物浓度的时空模型,计算新的污染源的坐标; 步骤S200包括以下子步骤,步骤S201,设置污染源的污染参数,将污染源的三维坐标设置为0,0,0,将分布边界的各个网格的ZP坐标和检测点的坐标从ZP坐标系转化到三维笛卡尔坐标系中; 步骤S202,将污染源的污染参数在三维笛卡尔坐标系中进行纵向分解和横向分解; 步骤S203,获取该水域的历史流动参数,根据该水域的历史流动参数,得到纵向平均流速和横向平均流速; 步骤S204,根据纵向分解后的污染源的污染参数、横向分解后的污染源的污染参数、纵向平均流速和横向平均流速,得到浓度变化方程; 步骤S205,根据浓度变化方程构建污染物浓度的时空模型; 污染参数表示为污染物浓度、污染物排放量; 历史流动参数包括历史流动方向和历史流速,历史流速通过图像法测流方法得到,历史流动方向表示为假设的污染源处的污染物对应的向量的方向为与水面相切,且流速从大到小,且沿着水域的中轴线的方向; 水域的中轴线表示为水源的水面的除了岸的边界的中点的连线,连线为曲线,与水域的任一岸平行; 浓度变化方程为,; 其中,C为污染源处的污染物浓度,t为监测时间点的编号,即根据检测周期,第t次采集数据,检测周期能够进行更改,为横向扩散系数,为纵向扩散系数,为横向平均流速,为纵向平均流速,S为补偿系数,为各次迭代的补偿系数的和值,纵向扩散系数、横向扩散系数和补偿系数都为常数,为偏导数符号; 针对C,C的方程表示为C=ft=ax+by,表示为在t时刻,污染源位置的污染物浓度,同时也表示为,污染物对应的向量在x轴、y轴的分解量的和值,其中,污染物对应的向量的模为污染物浓度,污染物对应的向量的方向为与水面相切,且流速从大到小的方向,且沿着水域的中轴线的方向; 步骤S205还包括以下子步骤,步骤S2051,根据分布边界的各个网格的三维笛卡尔坐标,构造边界条件; 步骤S2052,根据边界条件,对浓度变化方程进行求解,得到污染源的影响表达式; 步骤S2053,根据污染源的影响表达式,构建污染物浓度的时空模型; 污染源的影响表达式包括,污染源其他坐标点处的质量浓度升量、近岸反射在其他点处的质量浓度升量和远岸反射在其他点处的质量浓度升量; 边界条件表示为,x为0且t为0时,C的值为C0,t趋于无穷大时,C为0; 污染源的影响表达式为,; =; ; ; 其中,M为污染物排放量,b污染源距离预期距离最近的岸的直线距离,B和h分别为水域最大宽度和水域平均深度,n为岸的反射次数,x为其他坐标点与污染源的横坐标的差值,y为其他坐标点与污染源的纵坐标的差值,为污染源在其他坐标点处的质量浓度升量,为近岸反射在其他点处的质量浓度升量,为远岸反射在其他点处的质量浓度升量; 污染物浓度的时空模型为,C=; 获取检测点在任一已知原点的三维笛卡尔坐标系中的坐标点,计算任意两个坐标的直线距离,计算两个坐标的直线距离的和值,两个坐标的直线距离的和值设置为第二约束条件,将任意两个坐标的直线距离设置为第三约束条件,获取检测点的三维笛卡尔坐标,其中,检测点的三维笛卡尔坐标通过三维距离公式计算得到,根据三维距离公式、第三约束条件、第二约束条件构造方程式组,得到检测点的三维笛卡尔坐标对应的多项式,检测点的三维笛卡尔坐标对应的多项式分别包括x坐标对应的多项式表达式、y坐标对应的多项式表达式和z坐标对应的多项式表达式; 获取三个检测点的当前污染物浓度,三个检测点的当前污染物浓度的获取方法包括,通过对应的自发布里渊线宽,匹配对应的水域的体粘滞系数与水域的剪切粘滞系数,根据水域的体粘滞系数与水域的剪切粘滞系数匹配对应的污染物浓度; 当前污染物浓度表示为根据检测周期进行调整的当前时间点时的污染物浓度,即,不同的检测周期对应的当前污染物浓度不同; 水域的体粘滞系数与水域的剪切粘滞系数的匹配方法包括,调取水质参数查找表,将自发布里渊线宽输入水质参数查找表中,匹配与自发布里渊线宽对应的水域的体粘滞系数与水域的剪切粘滞系数; 污染物浓度的匹配方法包括,调取污染参数查找表,向污染参数查找表中输入水域的体粘滞系数与水域的剪切粘滞系数,得到与水域的体粘滞系数与水域的剪切粘滞系数对应的污染物浓度,记为当前污染物浓度; 三个检测点的当前污染物浓度的获取方法根据检测点当前的污染物浓度、检测点的三维笛卡尔坐标对应的多项式,反推污染源的三维笛卡尔坐标; 污染源的三维笛卡尔包括坐标的反推方法包括,将检测点当前的污染物浓度带入到污染物浓度的时空模型,得到对应的C值,计算C值的平均值,将C值的平均值设置为污染源的污染物浓度; 将污染源坐标从0,0,0进行连续移动,且连续移动过程中,始终使得污染源坐标的横坐标和纵坐标,分布于分布边界的各个网格的三维笛卡尔坐标,分布表示为大于等于对应的最小值且小于等于对应的最大值; 获取任一次移动后的污染源坐标对应的C值,将C值与C值的平均值进行作差计算,得到污染浓度差; 遍历各个污染浓度差,选取数值最小的污染浓度差,将数值最小的污染浓度差对应的三维笛卡尔坐标设置为新的污染源的坐标,根据新的污染源的坐标对原始的污染源的三维笛卡尔坐标进行替换; 输出新的污染源的坐标。
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