[發明專利]一種適用于狹長航道的船舶尾氣監測站選址方法

有效

• 申請號: 201710805838.1
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107589220B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 彭士濤;戴明新;胡健波;洪寧寧;何澤慧
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G06F17/50
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

本發明公開了一種適用于狹長航道的船舶尾氣監測站選址方法，首先通過根據電子地圖或者衛星地圖確定航道走向和航道的上跨橋梁位置選擇“橋面”監測站預選點位和“岸邊”監測站預選點位，然后根據該航道所在區域的風向玫瑰圖和風速玫瑰圖獲得各個風向的概率和風速情況，分別對選取的監測站的預選點位采集尾氣的概率進行計算：接著分別根據“橋面”和“岸邊”監測站預選點位中概率值進行篩選和優化，并結合經濟預算最終確定監測站建設點位；該方法能夠在當地既定氣象條件和船舶航行特征的情況下，提高一年中船舶尾氣監測站能夠監測到尾氣的天數和船舶數量，最大化船舶尾氣監測站投入所能發揮的效益，同時加強針對尾氣超標船舶的監管能力。

技術領域

本發明涉及船舶尾氣監測技術領域，特別涉及一種適用于狹長航道的船舶尾氣監測站選址方法。

背景技術

隨著我國對船舶尾氣污染控制的逐漸重視，對船舶尾氣監測的需求也逐漸浮出水面。傳統的船舶尾氣監測往往發生在造船之前，即在輪機廠商進行臺架測試，使用的是標準化的方法且只適用于新船，無法用于現場監測。然而，隨著船舶的老化程度以及使用油品的不同，不同船舶的尾氣排放特征迥然不同，有必要在船舶航行的必經的橋梁和岸邊建設船舶尾氣監測站，對在航船舶進行實時船舶尾氣監測。船舶尾氣監測站的儀器可以繼續采用環境監測站大量使用的成熟的空氣質量自動監測系統(監測空氣背景)，但是建站的選址方法不能沿用，必須針對船舶尾氣監測的需求科學選址，以充分發揮監測系統的效用。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于狹長航道的船舶尾氣監測站的選址方法。

為此，本發明技術方案如下：

一種適用于狹長航道的船舶尾氣監測站選址方法，包括如下步驟：

S1、根據電子地圖或者衛星地圖確定航道的上跨橋梁位置，將位于航道的每座上跨橋梁設定為“橋面”監測站預選點位；根據電子航道圖或者電子海圖確定航道走向，并在上行船舶航線鄰近一側的岸邊或每座上跨橋梁的橋墩上設定多個“岸邊”監測站預選點位，且保證每個“岸邊”監測站預選點位距離航道中心線不超過500m。

由于船舶尾氣監測設備的精度和船舶尾氣水平擴散中濃度不斷下降的速度，實際監測經驗表明，500米是能夠有效監測到船舶尾氣的最大水平距離；在實際操作時，可以利用ArcGIS等地理信息系統軟件，以航道中心線為準生成兩側500米范圍的緩沖區，結合Google Earth上的高分辨率衛星影像，篩選出落在該緩沖區內的岸段，每個岸段設定一處“岸邊”監測站預選點位。

進一步地，將步驟S1中設定的多個監測站預選點位中1km半徑范圍內存在污染氣體排放煙囪的預選點位剔除。此外，還可以通過供電和供網的便利程度進行篩選，剔除電力供應不便利的監測站預選點位，以確保監測站的連續運行、無人值守、遠程數據傳輸能力。

S2、根據該航道所在區域的風向玫瑰圖和風速玫瑰圖獲得各個風向的概率和風速情況，分別對步驟S1篩選出的監測站的預選點位能夠采集到上行船舶航尾氣的概率進行計算：

1)在無風或者微風條件下，船舶尾氣緩慢上飄，能夠在橋梁上監測到尾氣，尾氣監測站可設定在航道正上方的橋梁處，能夠監測到尾氣的概率等于當地無風或者微風天出現的概率，因此：

在“橋面”監測站預選點位采集到上行船舶航尾氣的概率P₁的計算公式為P₁＝D₁/D×100％；其中，D₁為監測站預選點位所在位置一年內平均出現無風或微風的天數，D為365天；

2)在有風條件下，尾氣順風擴散，能夠在下風向的岸邊監測到尾氣；但是，對于每一段航道來說，最佳風向是該航段的垂直方向，能夠確保前后兩艘船舶的尾氣之間的重疊程度最低，有利于在監測到船舶尾氣后辨識其來源，即岸邊監測到船舶尾氣的概率等于垂直于航道風向出現的概率，因此：