[發(fā)明專利]城市峽谷街道機(jī)動(dòng)車污染物排放與擴(kuò)散的實(shí)時(shí)估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510977551.8
• 申請(qǐng)日: 2015-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN105426636B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張利國(guó);許超;劉慧超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G08G1/01
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明為城市峽谷街道污染物實(shí)時(shí)估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)估計(jì)城市峽谷街道內(nèi)主要由機(jī)動(dòng)車尾氣排放而產(chǎn)生的不同污染物的濃度值。該方法首先通過(guò)模型模擬道路交通狀況，實(shí)時(shí)估計(jì)交通參數(shù)；其次結(jié)合機(jī)動(dòng)車排放因子估計(jì)道路污染物排放；最后應(yīng)用擴(kuò)散模型實(shí)時(shí)估計(jì)道路空氣中污染物擴(kuò)散濃度；最后將計(jì)算得到的污染物濃度值實(shí)時(shí)顯示于地圖上。利用智能手機(jī)的GPS模塊結(jié)合VSP模型計(jì)算機(jī)動(dòng)車排放因子的方法，以一種便利、低開銷的方式提高了模型的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，并通過(guò)地圖界面將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為直觀可視的污染物濃度數(shù)據(jù)，供用戶參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及道路交通仿真、機(jī)動(dòng)車尾氣排放和污染物在城市峽谷道路的擴(kuò)散，由于時(shí)空條件的差異以及對(duì)氣象條件的依賴，目前很難準(zhǔn)確實(shí)時(shí)了解道路環(huán)境污染物濃度。本發(fā)明結(jié)合交通模型﹑污染物排放模型和擴(kuò)散模型，實(shí)時(shí)估計(jì)城市峽谷街道的空氣污染物濃度。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車保有量呈現(xiàn)大幅度增長(zhǎng)。隨之而來(lái)，城市交通擁堵狀況日益加劇，機(jī)動(dòng)車尾氣污染嚴(yán)重。機(jī)動(dòng)車尾氣排放與城市大氣環(huán)境質(zhì)量緊密相關(guān)，根據(jù)環(huán)保部門分析報(bào)道，機(jī)動(dòng)車尾氣排放已成為北京市空氣污染的首要來(lái)源，也是造成霧霾、煙霧污染的一個(gè)重要原因。

機(jī)動(dòng)車不僅排放量大﹑增長(zhǎng)速度快，而且機(jī)動(dòng)車屬于低空流動(dòng)源污染，其排放高度接近人的呼吸高度，排放的高濃度污染物將嚴(yán)重影響并威脅道路兩側(cè)行人和周圍居民的身體健康，并且治理這些有害物質(zhì)存在很大難度。城市峽谷街道是行人步行的最重要場(chǎng)所，尤其是商業(yè)街等人流密集區(qū)域，而且，城市峽谷兩側(cè)建筑高大密集，機(jī)動(dòng)車流量較大，區(qū)域內(nèi)污染物擴(kuò)散條件較差，污染源排放集中，以上因素使得城市峽谷街道的空氣污染比區(qū)域性空氣污染更為嚴(yán)重，對(duì)出行者的健康狀況造成嚴(yán)重威脅。

影響城市峽谷街道機(jī)動(dòng)尾氣排放總量及污染程度的主要因素包括實(shí)際交通行駛狀況﹑尾氣擴(kuò)散氣象條件以及峽谷幾何形狀。由于時(shí)空條件的差異以及對(duì)氣象條件的依賴，現(xiàn)在很難準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地確定城市峽谷街道環(huán)境污染物濃度，為出行者提供準(zhǔn)確的數(shù)值。

本發(fā)明提出一種新的污染物估計(jì)方法，首先通過(guò)模型模擬道路交通狀況，實(shí)時(shí)估計(jì)交通參數(shù)；其次結(jié)合機(jī)動(dòng)車排放因子估計(jì)道路污染物排放量；最后應(yīng)用擴(kuò)散模型實(shí)時(shí)估計(jì)道路空氣中污染物擴(kuò)散濃度，最后以圖形化方式為出行者提供可視化界面，實(shí)時(shí)了解街道空氣污染物的濃度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種新的城市峽谷街道環(huán)境污染物濃度計(jì)算方法，可實(shí)時(shí)了解空氣污染物濃度以擴(kuò)散情況，并提供可視化的圖形界面讓出行者更加直觀了解空氣污染情況。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為基于交通流模型和擴(kuò)散模型的城市峽谷街道機(jī)動(dòng)車污染物排放與擴(kuò)散的實(shí)時(shí)估計(jì)研究，主要由四部分組成：基于CTM模型對(duì)城市路網(wǎng)進(jìn)行建模與仿真；基于排放因子模型重新估計(jì)實(shí)驗(yàn)道路上機(jī)動(dòng)車尾氣污染物排放因子，結(jié)合道路交通流量計(jì)算街道機(jī)動(dòng)車尾氣排放；基于OSPM擴(kuò)散模型模擬計(jì)算實(shí)驗(yàn)道路機(jī)動(dòng)車尾氣污染物擴(kuò)散濃度；基于模型仿真數(shù)據(jù)的污染物濃度查詢顯示界面。這四部分關(guān)系如圖1所示，其中：

A所示部分為交通建模與仿真。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外城市峽谷街道交通流模型研究的調(diào)研，本發(fā)明選擇元胞傳輸模型對(duì)城區(qū)道路進(jìn)行建模。根據(jù)CTM模型將道路劃分成不同鏈路，每條鏈路又由不同元胞組成。對(duì)元胞之間不同的連接關(guān)系以及信號(hào)燈控制下的元胞之間的關(guān)系分別建立元胞傳輸表達(dá)式，并對(duì)建立的模型進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用元胞傳輸模型描述城市交通狀態(tài)，估計(jì)道路交通流量。

B所示部分為機(jī)動(dòng)車尾氣排放估計(jì)。機(jī)動(dòng)車排放因子是影響機(jī)動(dòng)車污染物排放主要因素，因?yàn)椴煌愋蛙囕v、不同工況下的排放因子存在差異性，本發(fā)明利用基于智能手機(jī)的交通數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取機(jī)動(dòng)車實(shí)際工況下的行駛參數(shù)，結(jié)合VSP模型實(shí)時(shí)估計(jì)機(jī)動(dòng)車污染物排放因子。