《有限感測器條件下室內污染源的實時辨識方法研究》是依託清華大學，由蔡浩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：有限感測器條件下室內污染源的實時辨識方法研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：蔡浩
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在室內突然釋放污染物的緊急事件中，如火災、毒氣泄漏、SARS疫情和生化恐怖攻擊等，對污染源的快速、準確辨識，不僅是實施有效源控制的前提，也是預測室內污染物的傳播規律，進而採取有效應對措施的基礎。本項目以有限個感測器條件下，能夠快速、準確地辨識出室內污染源位置和強度的理論方法為研究目標，提出了從室內污染物傳播的基本規律出發，首先對污染物濃度數據（感測器讀數和數值模擬結果）中包含的污染源位置和強度等信息進行解耦，然後再逐個辨識這些信息的研究思路。圍繞研究目標，擬採用理論分析、數值模擬和示蹤氣體實驗相結合的方法，系統研究基於感測器實際讀數的恆定源辨識方法，非恆定源辨識方法和考慮源辨識準確性的感測器最佳化布置方法。項目預期成果將對室內污染源辨識的理論發展和實際套用起較大推動作用，在建築環境安全、室內空氣品質和工農業生產等領域具有廣闊的套用前景。
結題摘要
在室內突然釋放污染物的緊急事件中，如危險氣體泄漏、SARS疫情和生化恐怖攻擊等，對污染源的快速、準確辨識，不僅是實施有效源控制的前提，也是預測和控制室內污染物傳播的基礎。本項目以發展出有限個感測器條件下室內污染源的數量、位置和釋放強度等信息的快速辨識方法為目標，運用理論分析、數值模擬和示蹤氣體實驗方法開展了系統的研究。項目研究中提出了從室內污染物傳播的基本規律出發，首先對污染物濃度數據（感測器讀數和數值模擬結果）中包含的污染源位置和強度等信息進行解耦，然後再逐個辨識這些信息的研究思路。項目的主要創新性工作有：(1) 提出了考慮真實感測器特性的室內單個釋放速率恆定的污染源（恆定源）的位置、釋放強度和釋放時間的辨識方法；(2) 提出了理想感測器條件下室內多個恆定源的辨識方法，在不考慮感測器的檢測閾值和讀數誤差的理想條件下，該方法能夠快速和準確地辨識出室內多個恆定源的數量、位置和釋放強度；(3) 提出了在源釋放時間已知的條件下，考慮真實感測器特性的室內多個恆定源的位置和釋放強度的辨識方法（方法1）；(4) 提出了考慮真實感測器特性的室內多個恆定污染源釋放時間的辨識方法，（方法2）。綜合運用方法1和方法2，在考慮感測器的檢測閾值和讀數誤差的條件下，能夠實現對室內多個恆定源的位置、釋放強度和釋放時間的快速和準確辨識；(5) 提出了以提高污染源辨識準確性為目標的感測器最佳化布置方法，能夠幫助實現源辨識的準確性和感測器網路的成本之間的平衡；(6) 對釋放速率隨時間變化的污染源（非恆定源）的快速辨識問題進行了探索性研究，提出了回響係數的概念和系列指標，並建立了變化邊界條件下室內污染物動態分布的解析表達式，為進一步解決非恆定源的辨識問題提供了基礎。項目研究推動了室內污染源辨識的理論發展和實際套用，相關成果在建築環境安全、室內空氣品質和工農業生產等領域具有廣闊的套用前景。在研究中，採用了被動氣體線性對流擴散的假設，該假設適用於大多數通風的室內環境。對於污染物分子量與空氣有顯著差異，以及污染物濃度水平相對較高的套用場合，被動氣體假設將不再適用，污染物的擴散過程也將表現為非線性對流擴散。在本項目基礎上，還需要進一步深入研究在非線性對流擴散條件下污染源的快速辨識問題。
