1.本发明属于温室气体监测技术领域，特别涉及一种基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量系统及方法。
背景技术：2.众所周知，温室气体指的是大气中能吸收地面反射的太阳辐射，并重新发射辐射的一些气体，如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。它们的作用是使地球表面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气的作用。这种温室气体使地球变得更温暖的影响称为"温室效应"。水汽(h2o)、二氧化碳(co2)、氧化亚氮(n2o)、氟利昂、甲烷(ch4)等是地球大气中主要的温室气体。
3.近年来，随着工业的快速发展，全球变暖的问题日益严峻，有科学家认为，工业烟囱排放的气体是温室气体的组成部分之一；为了实现可持续发展，精确监测各类企业烟囱的气体排放量，对后期实现可持续发展具有深远的指导意义。
技术实现要素：4.本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量系统及方法，能够高精度，快速地获取烟囱内气体的排放量。
5.本发明的第一目的是提供一种基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量系统，至少包括：
6.根据给定条件，模拟烟道内流场数据的流场模拟模块；
7.从不同角度获取烟囱内气体流速的m个气流传感器；m为大于1的自然数；
8.将流场模拟模块的模拟结果进行分类保存的类别模块；所述模拟的类别包括椭圆形风速模型和平行形风速模型；
9.根据模拟结果的分类，采用如下的两种方式执行检测的执行模块；方式一，当模拟结果为椭圆形风速模型时，启动具有相互交叉点的两个气流传感器；方式二，当模拟结果为平行形风速模型时，启动不具有相互交叉点的n个气流传感器；n为大于1的自然数；
10.根据执行模块的检测结果，计算烟囱气体排放量的统计模块。
11.进一步，所述统计模块包括与方式一配合的第一统计单元，与方式二配合的第二统计单元。
12.进一步，所述第一统计单元的执行过程为：
13.获取两个气流传感器检测到的流速v1和v2；
14.获取烟囱管道内腔的截面积s＝πr2；
15.第一计算公式为：q＝((v1*k1+v2*k2)/2)*s；其中k1和k2为对应流速v1、v2的权重系数。
16.进一步，所述第二统计单元的执行过程为：
17.获取每个气流传感器检测到的流速；
18.第二计算公式为：其中ki为第i个声道的权重系数，n为气流传感器的对数，si为第i对气流传感器所测量的截面积，其中
19.进一步，所述气流传感器为超声波传感器，该超声波传感器的探头插入深度在水平方向沿着烟道直径方向自动伸缩调整。
20.本发明的第二目的是提供一种基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量方法，至少包括：
21.s1、根据给定条件，获取烟道内流场数据的模拟模型；
22.s2、根据模拟模型，获取模拟模型的类别；所述模拟的类别包括椭圆形风速模型和平行形风速模型；
23.s3、根据模拟模型的类别，选择执行模块的执行方式；
24.s4、根据执行方式得到的检测数据，计算烟囱气体排放量。
25.进一步，所述执行方式包括方式一，当模拟结果为椭圆形风速模型时，启动具有相互交叉点的两个气流传感器；方式二，当模拟结果为平行形风速模型时，启动不具有相互交叉点的n个气流传感器；n为大于1的自然数。
26.进一步，所述执行方式为方式一时，烟囱气体排放量统计过程为：
27.获取两个气流传感器检测到的流速v1和v2；其中k1和k2为对应流速v1、v2的权重系数；
28.获取烟囱管道内腔的截面积s＝πr2，其中r为烟囱管道截面的半径；
29.计算公式为：q＝((v1*k1+v2*k2)/2)*s。
30.进一步，所述执行方式为方式二时，烟囱气体排放量统计过程为：
31.获取每个气流传感器检测到的流速；
32.计算公式为：其中ki为第i个声道的权重系数，n为气流传感器的对数，si为第i对气流传感器所测量的截面积，其中
33.本发明具有的优点和积极效果是：
34.本发明能够充分参考截面内部的速度分布，测量结果精确度高，并且能快速地获取烟囱内气体的排放量。
附图说明
35.图1是本发明优选实施例的系统框图；
36.图2是本发明优选实施例中椭圆形风速模型图；
37.图3是本发明优选实施例中平行形风速模型图；
38.图4是本发明优选实施例中三个传感器的布局图；
39.图5是本发明优选实施例中六个传感器的布局图。
具体实施方式
40.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
41.请参见图1，一种基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量系统，包括：
42.流场模拟模块，根据给定条件，模拟烟道内流场数据；
43.气流传感器组，从不同角度获取烟囱内气体流速的m个气流传感器；m为大于1的自然数；
44.类别模块，将流场模拟模块的模拟结果进行分类保存；所述模拟的类别包括椭圆形风速模型和平行形风速模型；
45.执行模块，根据模拟结果的分类，采用如下的两种方式执行检测；方式一，当模拟结果为椭圆形风速模型时，启动具有相互交叉点的两个气流传感器；方式二，当模拟结果为平行形风速模型时，启动不具有相互交叉点的n个气流传感器；n为大于1的自然数；
46.统计模块，根据执行模块的检测结果，计算烟囱气体排放量。
47.所述统计模块主要包括与方式一配合的第一统计单元，与方式二配合的第二统计单元。其中：
48.所述第一统计单元的执行过程为：
49.获取两个气流传感器检测到的流速v1和v2；
50.获取烟囱管道内腔的截面积s＝πr2；
51.第一计算公式为：q＝((v1*k1+v2*k2)/2)*s。
52.所述第二统计单元的执行过程为：
53.获取每个气流传感器检测到的流速；
54.第二计算公式为：其中ki为第i个声道的权重系数，n为气流传感器的对数，si为第i对气流传感器所测量的截面积，
55.在本优选实施例中，所述气流传感器为超声波传感器，该超声波传感器的探头插入深度在水平方向沿着烟道直径方向自动伸缩调整。
56.请参阅图2，在烟囱底部风机风向进口入图2箭头中所示，对于给定条件下的烟道内流场模拟结果入图1所示，图中的深色的椭圆形是风速最高的区域，由于该区域随着烟道内温度等变化，会产生一定幅度的飘移，为了解决漂移带来的测量误差，设置了两声道交叉形式的超声波布置方式，该布置方式涵盖了从最高的流速到最低流速，其中两声道的夹角会根据流畅模拟的最大漂移进行自动巡检和调整。此种布置方式下两个声道测得流速分别是v1和v2，烟囱管道截面积s＝πr2，那么烟道中流量的计算公式为：q＝((v1*k1+v2*k2)/2)*s。其中k1和k2为对应流速v1、v2的权重系数，其中r为烟囱管道截面的半径。
57.请参阅图3，在烟囱底部风机风向进口入图3箭头中所示，对于给定条件下的烟道内流场模拟结果入图2所示，根据水泥烟囱仿真模拟结果，此处速度流场分布相对均匀，梯度比较缓，拟布置的四声道超声波流量计，从下往上依次测量了四种不同速度下的流速，分别是v1、v2、v3、v4，并且对应了4种半月形的面积：s1、s2、s3、s4，那么对应的烟气流量公式为：q＝k1*v1*s1+k2*v2*s2+k3*v3*s3+k4*v4*s4，那么n个声道下的烟气流量公式为
其中ki为权重系数，n为气流传感器的对数，0＜n≤12，si为第i对气流传感器测量的截面积，其中
58.为了将烟道内的浓度测量更为精准，按照120度的等分设置了三个探头(见图4所示)或者按照60度等分的原则设置了六探头(见图5所示)的布置方式来测试浓度的布置方式来测试浓度，其中每个探头插入深度可以在水平方向沿着烟道直径方向自动伸缩调整来确保浓度测量的精确度。其中三探头测出的浓度分别是c1、c2、c3，那么该种布置测出的浓度为c＝(c1+c2+c3)/3,。六探头测出的浓度分别是c1、c2、c3、c4、c5、c6那么该种布置测出的浓度为c＝(c1+c2+c3+c4+c5+c6)/6。
59.以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
技术特征：1.一种基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量系统；其特征在于，至少包括：根据给定条件，模拟烟道内流场数据的流场模拟模块；从不同角度获取烟囱内气体流速的m个气流传感器；m为大于1的自然数；将流场模拟模块的模拟结果进行分类保存的类别模块；所述模拟的类别包括椭圆形风速模型和平行形风速模型；根据模拟结果的分类，采用如下的两种方式执行检测的执行模块；方式一，当模拟结果为椭圆形风速模型时，启动具有相互交叉点的两个气流传感器；方式二，当模拟结果为平行形风速模型时，启动不具有相互交叉点的n个气流传感器；n为大于1的自然数；根据执行模块的检测结果，计算烟囱气体排放量的统计模块。2.根据权利要求1所述的基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量系统，其特征在于，所述统计模块包括与方式一配合的第一统计单元，与方式二配合的第二统计单元。3.根据权利要求2所述的基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量系统，其特征在于，所述第一统计单元的执行过程为：获取两个气流传感器检测到的流速v1和v2；获取烟囱管道内腔的截面积s＝πr2，其中r为烟囱管道截面的半径；第一计算公式为：q＝((v1*k1+v2*k2)/2)*s；其中k1和k2为对应流速v1、v2的权重系数。4.根据权利要求2所述的基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量系统，其特征在于，所述第二统计单元的执行过程为：获取每个气流传感器检测到的流速；第二计算公式为：其中ki为第i个声道的权重系数，n为气流传感器的对数，si为第i对气流传感器所测量的截面积，其中5.根据权利要求4所述的基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量系统，其特征在于，所述气流传感器为超声波传感器，该超声波传感器的探头插入深度在水平方向沿着烟道直径方向自动伸缩调整。6.一种基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、根据给定条件，获取烟道内流场数据的模拟模型；s2、根据模拟模型，获取模拟模型的类别；所述模拟的类别包括椭圆形风速模型和平行形风速模型；s3、根据模拟模型的类别，选择执行模块的执行方式；s4、根据执行方式得到的检测数据，计算烟囱气体排放量。7.根据权利要求6所述基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量方法，其特征在于，所述执行方式包括方式一，当模拟结果为椭圆形风速模型时，启动具有相互交叉点的两个气流传感器；方式二，当模拟结果为平行形风速模型时，启动不具有相互交叉点的n个气流传感器；n为大于1的自然数。
8.根据权利要求6所述基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量方法，其特征在于，所述执行方式为方式一时，烟囱气体排放量统计过程为：获取两个气流传感器检测到的流速v1和v2；获取烟囱管道内腔的截面积s＝πr2，其中r为烟囱管道截面的半径；计算公式为：q＝((v1*k1+v2*k2)/2)*s；其中k1和k2为对应流速v1、v2的权重系数。9.根据权利要求6所述基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量方法，其特征在于，所述执行方式为方式二时，烟囱气体排放量统计过程为：获取每个气流传感器检测到的流速；计算公式为：其中ki为第i个声道的权重系数，n为气流传感器的对数，si为第i对气流传感器所测量的截面积，其中
技术总结本发明公开了一种基于多点检测的柱形烟囱气体排放量在线计量系统及方法，属于温室气体监测技术领域，包括：根据给定条件，模拟烟道内流场数据的流场模拟模块；从不同角度获取烟囱内气体流速的m个气流传感器；将流场模拟模块的模拟结果进行分类保存的类别模块；模拟的类别包括椭圆形风速模型和平行形风速模型；根据模拟结果的分类，采用如下的两种方式执行检测的执行模块；方式一，当模拟结果为椭圆形风速模型时，启动具有相互交叉点的两个气流传感器；方式二，当模拟结果为平行形风速模型时，启动不具有相互交叉点的n个气流传感器；根据执行模块的检测结果，计算烟囱气体排放量的统计模块。本发明能够高精度，快速地获取烟囱内气体的排放量。体的排放量。体的排放量。
技术研发人员：范毓林 韩辉 高伟强 章清娇 艾军 赵亮 王秀龙 郭城睿
受保护的技术使用者：天津水泥工业设计研究院有限公司
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2022/7/5
