[发明专利]一种适用于狭长航道的船舶尾气监测站选址方法

说明书

本发明公开了一种适用于狭长航道的船舶尾气监测站选址方法，首先通过根据电子地图或者卫星地图确定航道走向和航道的上跨桥梁位置选择“桥面”监测站预选点位和“岸边”监测站预选点位，然后根据该航道所在区域的风向玫瑰图和风速玫瑰图获得各个风向的概率和风速情况，分别对选取的监测站的预选点位采集尾气的概率进行计算：接着分别根据“桥面”和“岸边”监测站预选点位中概率值进行筛选和优化，并结合经济预算最终确定监测站建设点位；该方法能够在当地既定气象条件和船舶航行特征的情况下，提高一年中船舶尾气监测站能够监测到尾气的天数和船舶数量，最大化船舶尾气监测站投入所能发挥的效益，同时加强针对尾气超标船舶的监管能力。

技术领域

本发明涉及船舶尾气监测技术领域，特别涉及一种适用于狭长航道的船舶尾气监测站选址方法。

背景技术

随着我国对船舶尾气污染控制的逐渐重视，对船舶尾气监测的需求也逐渐浮出水面。传统的船舶尾气监测往往发生在造船之前，即在轮机厂商进行台架测试，使用的是标准化的方法且只适用于新船，无法用于现场监测。然而，随着船舶的老化程度以及使用油品的不同，不同船舶的尾气排放特征迥然不同，有必要在船舶航行的必经的桥梁和岸边建设船舶尾气监测站，对在航船舶进行实时船舶尾气监测。船舶尾气监测站的仪器可以继续采用环境监测站大量使用的成熟的空气质量自动监测系统(监测空气背景)，但是建站的选址方法不能沿用，必须针对船舶尾气监测的需求科学选址，以充分发挥监测系统的效用。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于狭长航道的船舶尾气监测站的选址方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种适用于狭长航道的船舶尾气监测站选址方法，包括如下步骤：

S1、根据电子地图或者卫星地图确定航道的上跨桥梁位置，将位于航道的每座上跨桥梁设定为“桥面”监测站预选点位；根据电子航道图或者电子海图确定航道走向，并在上行船舶航线邻近一侧的岸边或每座上跨桥梁的桥墩上设定多个“岸边”监测站预选点位，且保证每个“岸边”监测站预选点位距离航道中心线不超过500m。

由于船舶尾气监测设备的精度和船舶尾气水平扩散中浓度不断下降的速度，实际监测经验表明，500米是能够有效监测到船舶尾气的最大水平距离；在实际操作时，可以利用ArcGIS等地理信息系统软件，以航道中心线为准生成两侧500米范围的缓冲区，结合Google Earth上的高分辨率卫星影像，筛选出落在该缓冲区内的岸段，每个岸段设定一处“岸边”监测站预选点位。

进一步地，将步骤S1中设定的多个监测站预选点位中1km半径范围内存在污染气体排放烟囱的预选点位剔除。此外，还可以通过供电和供网的便利程度进行筛选，剔除电力供应不便利的监测站预选点位，以确保监测站的连续运行、无人值守、远程数据传输能力。

S2、根据该航道所在区域的风向玫瑰图和风速玫瑰图获得各个风向的概率和风速情况，分别对步骤S1筛选出的监测站的预选点位能够采集到上行船舶航尾气的概率进行计算：

1)在无风或者微风条件下，船舶尾气缓慢上飘，能够在桥梁上监测到尾气，尾气监测站可设定在航道正上方的桥梁处，能够监测到尾气的概率等于当地无风或者微风天出现的概率，因此：

在“桥面”监测站预选点位采集到上行船舶航尾气的概率P₁的计算公式为P₁＝D₁/D×100％；其中，D₁为监测站预选点位所在位置一年内平均出现无风或微风的天数，D为365天；

2)在有风条件下，尾气顺风扩散，能够在下风向的岸边监测到尾气；但是，对于每一段航道来说，最佳风向是该航段的垂直方向，能够确保前后两艘船舶的尾气之间的重叠程度最低，有利于在监测到船舶尾气后辨识其来源，即岸边监测到船舶尾气的概率等于垂直于航道风向出现的概率，因此：