不同监测位置对甲醛实时监测结果的影响及修正方法

摘要

现有的室内甲醛测量方法主要分为采样检测与实时监测两种方法。传统的采样检测方法无法实时得到甲醛污染情况，并且由于设备和人力成本过高，可推广性较差。而随着传感器技术的兴起，利用传感器监测室内甲醛正在成为一种趋势。通过布置在室内的传感器可以实时、连续获取室内甲醛污染情况。而现有标准和研究很少涉及室内甲醛实时监测影响因素识别和科学修正方法。本文将对此展开研究。　　在现场实验中，对不同工况下不同位置的甲醛浓度进行了监测，并同时用采样检测的方法对室内的甲醛浓度进行测量。在不同位置，监测数据存在较大误差，在规范中规定的0.1mg/m3的阈值上下波动。竖直方向上监测数据存在显著的差异，水平方向上则没有明显的规律。通过不均匀系数k、误差范围对比和统计分析，发现多数情况下布置于天花板、侧墙和桌面的传感器监测数据不能有有效反映甲醛污染情况。通过对监测数据的修正可以有效的降低误差，在对4个监测位置和9个工况的修正过程中，修正后平均误差减少了46-71%，并且该修正方法具有良好的鲁棒性，在不同输入参数变化下，出错的概率仅为8%。将监测数据与采样检测结果进行对比，发现检测结果与房间最大浓度的差异最小。　　采用CFD模拟对多种影响室内甲醛的监测结果的因素进行了研究。通过包含6个因素的正交试验，发现气流组织和污染源位置对监测结果有显著的影响，这主要是因为送风气流与污染源的相对位置影响了甲醛在室内的扩散，对不同位置监测数据的可靠性有较大的影响，在布置传感器时应该首先考虑这两个因素。根据气流组织和污染源位置给出了不同情况下的适用于工程实际的修正方法，在对16个工况的修正过程中，修正方法的稳定性基本在90%（94±6%）以上，误差减少61±24%。将上述修正方法在实测中进行验证，在部分工况下可以有效减小误差。　　在模拟结果的基础上借助遗传算法，设计了合适的适应度函数，精确找到了最优的传感器布置位置和数量，并提出了反映监测数据有效程度的系数λ。综合监测有效系数λ和经济性，制定了传感器优化布置的策略。该策略认为应优先通过修正监测数据提高监测有效性，修正监测数据无法满足要求时再增加传感器的数量。在对17个工况的优化过程中，76%的工况只需一个传感器并修正，就可以使监测有效系数λ达到80%以上，剩余24%的工况需要2个传感器。

目录

4.3.1适应度函数及约束条件 ......................................................................................... 61 4.3.2参数设置 ....................................................................................错误!未定义书签。

1绪论

1.1选题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1检测与监测标准对比

1.2.2现有标准不足

1.2.3国内外研究现状

1.2.4现有研究不足

1.3典型室内污染物

1.4研究目的

1.5研究内容和方法

2监测位置对甲醛监测结果的影响

2.1引言

2.2实验方法

2.2.1实验平台

2.2.2实验流程

2.2.3参数测量

2.3实验结果

2.3.1气流速度

2.3.2初始甲醛浓度

2.3.3甲醛监测数据

2.3.4采样检测结果

2.4不同位置的监测数据差异

2.5不同位置的监测效果对比

2.6监测与检测结果对比

2.7不同位置的监测数据的修正

2.8本章小结

3室内甲醛监测效果的CFD模拟

3.1引言

3.2 CFD理论基础

3.3室内气态污染物扩散CFD数值模型验证

3.3.1物理模型

3.3.2数值计算方法

3.3.3边界条件

3.3.4模型验证

3.4不同因素对甲醛监测有效性的影响

3.4.1正交试验设计

3.4.2正交试验结果

3.5气流组织与污染源位置对监测数据的影响

3.5.1气流组织

3.5.2污染源位置

3.5.3壁面与房间中心的浓度差异

3.5.4不适于布置传感器的位置

3.5.5气流组织与污染源位置的影响

3.6监测位置的选择及修正

3.7本章小结

4基于遗传算法的最优传感器布置方法

4.1引言

4.2遗传算法基本原理

4.3遗传算法的实现

4.3.1适应度函数及约束条件

4.4传感器布置优化

4.5传感器优化布置策略

4.6本章小结

5结论与展望

5.1研究结论

5.2工作展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目及得奖情况

C. 学位论文数据集

致谢