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专利号: 2020116227167
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种大气臭氧污染的便捷预警方法,其特征在于,方法具体如下:(1)通过分析大气臭氧生成的外部条件,得到影响大气臭氧污染的敏感物理参量;所述物理参量包括气温、太阳总辐射辐照度、云量、颗粒物浓度以及氮氧化物浓度;

(2)根据大气臭氧生成条件确定步骤(1)每一项所述物理参量的拐点值,并利用拐点值进行区间划分后对每一个区间进行赋值;

其中,所述拐点值确定方法具体为:对每一项物理参量与大气臭氧生成的相关关系进行研究,得到如下线性变化特征:在一定区间范围内,每一项物理参量均与大气臭氧生成呈现线性相关,不同区间的线性相关性具有差异;将不同区间的临界点值设置为拐点值;

(3)获取待预警地区在一段时间内的所述物理参量的历史数据,利用Logistic回归模型,得到每一项物理参量的权值;

(4)根据步骤(2)的区间赋值以及步骤(3)所述物理参量的权值,计算臭氧浓度影响因素结果值,并确定预警区间和相应的预警等级;

(4.1)对步骤(2)每一项物理参数的不同区间赋值进行排列组合,即分别从每一项物理参数中选择一个区间的赋值,并按照一定顺序进行排列,共得到N=5×C51种排列结果;

(4.2)分别将步骤(4.1)中的每一种排列结果代入下列公式中计算,得到臭氧浓度影响因素结果值;其中计算公式:F'=β1×T'+β2×SR'+β3×C'+β4×PM'+β5×NOx'式中,F'表示臭氧浓度影响因素结果值;T'、SR'、C'、PM'、NOx'分别表示气温、总辐射辐照度、云量、颗粒物浓度和氮氧化物浓度的不同区间赋值;

(4.3)根据所述臭氧浓度影响因素结果值F'确定预警区间以及相应的预警等级。

2.根据权利要求1所述的一种大气臭氧污染的便捷预警方法,其特征在于,步骤(2)确定的每一项物理参量的拐点值如下:气温,单位摄氏度,拐点值1为8.6;拐点值2为26.8;拐点值3为33.5;拐点值4为36.7;

总辐射辐照度,单位W/㎡,拐点值1为100;拐点值2为400;拐点值3为600;拐点值4为

1000;

云量,单位百分比,拐点值1为10%;拐点值2为25%;拐点值3为65%;拐点值4为80%;

颗粒物浓度,单位微克/立方米,拐点值1为49;拐点值2为99;拐点值3为199;拐点值4为

299;

氮氧化物浓度,单位微克/立方米,拐点值1为31;拐点值2为46;拐点值3为52;拐点值4为65。

3.根据权利要求2所述的一种大气臭氧污染的便捷预警方法,其特征在于,步骤(2)所述利用拐点值进行区间划分后对每一个区间进行赋值的方法如下:利用拐点值对其所对应的物理参量进行区间划分并赋值,其中区间划分和赋值标准为:低于拐点值1的区间赋值为20;介于拐点值1和拐点值2的区间赋值为25;介于拐点值2和拐点值3的区间赋值为50;介于拐点3值和拐点4值的区间赋值为75;高于拐点值4的区间赋值为90。

4.根据权利要求1或3所述的一种大气臭氧污染的便捷预警方法,其特征在于,步骤(3)的方法如下:(3.1)获取待预警地区在一定时间内关于大气臭氧生成的所述物理参量的历史数据;

(3.2)构建Logistic回归模型为:

ln(O3it)=β0+β1ln(Tit)+β2ln(SRit)+β3ln(Cit)+β4ln(PMit)+β5ln(NOxit)+uit式中,O3it、Tit、SRit、Cit、PMit、NOxit分别表示待预警地区在时刻t的大气臭氧浓度、气温、总辐射辐照度、云量、颗粒物浓度和氮氧化物浓度;下标it表示不同时间地点;i表示地区;t表示时刻;β0表示常物理参量;u表示随机误差项;β1表示气温的权值;β2表示总辐射辐照度的权值;β3表示云量的权值;β4表示颗粒物浓度的权值;β5表示氮氧化物浓度的权值;

(3.3)将步骤(3.1)所述历史数据作为自变量输入至Logistic回归模型中,通过不断迭代输入,最终得到最佳拟合结果下的每一项物理参量的权值β1、β2、β3、β4和β5。

5.根据权利要求4所述的一种大气臭氧污染的便捷预警方法,其特征在于,步骤(4.3)所述根据臭氧浓度影响因素结果值F',确定预警区间以及相应的预警等级,具体方法如下:(4.31)将步骤(4.2)所述臭氧浓度影响因素结果值F'进行升序排列后编号,所述编号为1‑N;

(4.32)将编号为 所对应的臭氧浓度影响因素结果值设置为第一阈值,编号为所对应的臭氧浓度影响因素结果值设置为第二阈值,编号为 所对应的臭氧浓度影响因素结果值设置为第三阈值,编号为 所对应的臭氧浓度影响因素结果值设置为第四阈值;其中, 为向上取整符号;

(4.33)通过阈值得到预警区间及相应的预警结果,具体如下:将低于第一阈值的区间设置为不预警级别;

将介于第一阈值和第二阈值的区间设置为绿色预警级别;

将介于第二阈值和第三阈值的区间设置为黄色预警级别;

将介于第三阈值和第四阈值的区间设置为橙色预警级别;

将高于第四阈值的区间预警区间设置为红色预警级别。

6.根据权利要求5所述的一种大气臭氧污染的便捷预警方法,其特征在于,通过待预警地区关于大气臭氧生成的物理参量的实时数据或预测数据,可以得到其关于大气臭氧污染的预警结果,具体方法如下:获取待预警地区关于大气臭氧生成的物理参量的实时数据或预测数据,并通过臭氧浓度影响因素计算公式,得到臭氧浓度影响因素结果值;根据步骤(4.33)确定该臭氧浓度影响因素结果值Fit所属的预警区间,进而得到预警结果;

其中,臭氧浓度影响因素计算公式为:

Fit=β1Tit'+β2SRit'+β3Cit'+β4PMit'+β5NOxit'式中,Fit表示待预警地区在时刻t的臭氧浓度影响因素结果值;下标it表示不同时间地点;i表示地区;t表示时刻;Tit、SRit、Cit、PMit、NOxit分别表示待预警地区在时刻t的气温、总辐射辐照度、云量、颗粒物浓度和氮氧化物浓度;

Tit'、SRit'、Cit'、PMit'、NOxit'分别指的是Tit、SRit、Cit、PMit、NOxit根据步骤(2)确定的区间所对应的区间赋值。