[发明专利]一种PM2.5

权利要求书

1.一种基于PM_2.5在线源解析测量系统的PM_2.5在线源解析方法，测量系统包括有激光器、偏振分束器、波片、平凸柱面透镜、测量腔、多角度斯托克斯向量测量装置和信号采集卡，激光器与偏振分束器、波片及平凸柱面透镜位于一条直线上，偏振分束器与激光器的照射口对齐，波片设置于偏振分束器的后面，平凸柱面透镜设置于波片的后面，测量腔位于平凸柱面透镜的后面，在测量腔的后面设有光陷阱，光陷阱与平凸柱面透镜、波片及偏振分束器位于一条直线上；平凸柱面透镜的平面一端朝向测量区，凸面一端则朝向波片；多角度斯托克斯向量测量装置沿测量腔的外围设置，其形成测量腔中被测颗粒物的若干个散射光测量角度；多角度斯托克斯向量测量装置与信号采集卡连接，信号采集卡与计算机连接， 该在线源解析方法为基于颗粒物偏振物理特征的在线源解析算法，其分为两个阶段：

第一阶段为污染源偏振物理特征谱建立，其过程如下：其中主要污染源有m种：

1)使用多角度偏振光散射PM_2.5单颗粒物测量系统，采集m种污染源排放颗粒物，每个颗粒物采集偏振指标信号n路，等效为用一个n维偏振物理特征向量[a₁,a₂,...,a_n]描述一个颗粒物；分别统计每种污染源颗粒物n项偏振指标的概率分布p_i,j，即第i种污染源颗粒物第j路偏振物理特征概率分布，定义p_i,j(i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n)集合为污染源多维偏振物理特征分布数据谱库；p_i(a_j)表示为颗粒物第j项偏振指标为a_j时，颗粒物归属于第i种污染源的概率，p_i(a_j)可以通过已建立的概率分布p_i,j数据谱库查表获得；

2)分别计算每个颗粒物归属于每种污染源的概率P_i，计算公式为：定义P_i最大项为该颗粒物单颗粒识别结果；

3)对于每种污染源，分别统计M个颗粒物的单颗粒识别结果，将统计结果归一化，得到污染源偏振识别指纹谱K_i(i＝1,2,...,m)，K_i的基本形式为：K_i＝[k₁,k₂,...,k_m]，K_i物理意义为：对第i种污染源颗粒物，有k₁占比的单颗粒被识别为来自第1种污染源，有k₂占比的单颗粒被识别为来自第2种污染源，......，以此类推；其中，

第二阶段为PM_2.5在线源解析，其算法流程如下：

1)使用多角度偏振光散射PM_2.5单颗粒物测量装置，采集测量环境空气中的PM_2.5颗粒物数据；

2)计算每个颗粒物归属于每种污染源的概率P_i，计算公式为：定义P_i最大项为该颗粒物单颗粒识别结果；

3)统计一个测量周期内所有颗粒物的单颗粒识别结果并归一化，结果定义为当前实测颗粒物的偏振识别指纹，计作K＝[k₁,k₂,...,k_m]，其物理意义表示为实测颗粒物中有k₁占比的单颗粒被识别为来自第1种污染源，有k₂占比的单颗粒被识别为来自第2种污染源，......，以此类推；同样满足

4)将实测颗粒物的偏振识别指纹等效为已知污染源偏振识别指纹的线性叠加，如下式所示：而本在线源解析模型等效为求解上述方程式最优解使得||e||²最小；

采用拉格朗日最优化法求解，得到在线源解析结果

通过第一阶段各步骤建立的污染源多维偏振特征分布数据谱库和污染源偏振识别指纹谱库，是第二阶段实现在线源解析的数据基础；数据谱库与各地区的实际污染源清单有关，根据实际情况可定期更新数据谱库。

2.根据权利要求1所述的PM_2.5在线源解析方法，其特征在于：在第二阶段的步骤4)中，为避免得到负解等异常情况，引入以下约束条件：

采用拉格朗日最优化法求解，得到在线源解析结果

3.根据权利要求1所述的PM_2.5在线源解析方法，其特征在于：在第一阶段的步骤1)中，n≤20。