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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种基于数值模拟和降阶模型的反演碳排放强度和溯源的方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119416683B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411276475.3，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权一种基于数值模拟和降阶模型的反演碳排放强度和溯源的方法及系统是由钟文琪;陈曦;赵乐;刘雪娇;周冠文设计研发完成，并于2024-09-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于数值模拟和降阶模型的反演碳排放强度和溯源的方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于数值模拟和降阶模型的反演碳排放强度和溯源的方法及系统，所述方法包括：构建全尺寸三维地图；根据地图信息和已知环境状况进行污染物扩散的数值模拟；通过本征正交分解法对模拟数据进行降阶；基于降阶模型建立多工况变环境下的碳排放仿真数据库；实时实地测量二氧化碳浓度和气象数据，以仿真数据库作为补充，采用源项估计方法、粒子群算法等推算已知排放源的强度、未知排放源的强度和位置。本发明能够实现有限区域的全尺寸还原和高精度小尺度的碳排放监控，根据少量现场实测的数据进行有效的排放源溯源、强度分析和潜在排放源预测等。

本发明授权一种基于数值模拟和降阶模型的反演碳排放强度和溯源的方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种基于数值模拟和降阶模型的反演碳排放强度和溯源的方法，其特征在于，包括： 1通过SLAM算法构建被检测有限区域的虚拟三维地图，采集被检测有限区域的碳排放浓度数据和气象数据； 2基于虚拟三维地图，结合被检测有限区域的气象数据和已知排放源的强度，进行计算流体力学数值模拟，预测空间中的速度场、气流场、碳浓度值和分布情况，生成空间碳排放仿真数据库；利用数据仿真结果指导数据采集的位置、范围及路径； 3通过本征正交分解法从仿真数据库中提取出最具代表性的模态，并保留主要的动态特征，得到降阶模型； 4基于仿生算法确定巡回监测采样路径并实时实地采集二氧化碳浓度数据和气象数据； 5基于实测的实时二氧化碳浓度数据和气象数据，结合相应气象条件下的仿真数据库补充数据，对可溯的大气污染溯源问题进行碳排放点源的强度预测和位置溯源； 步骤1中，利用移动设备携带激光雷达、惯性测量模块、相机从周围环境中获取精确的距离测量值和环境图像，携带温室气体监测模块和气象监测模块对被检测有限区域的碳排放浓度数据和气象数据进行实测；通过SLAM算法将移动设备的实时位置和周围环境的结构信息进行融合，实现全尺寸场景的建模和定位； 步骤1中，CFD数值模拟采用固定稳态点碳排放源扩散模型，表示如下： 其中，c为传感器实测的大气污染物浓度；x,y,z表示传感器在三维坐标系中的位置；q为单位时间内排放源产生的污染物质量，即排放速率；u为风速；σy、σz依次为污染物浓度沿y轴、z轴方向上的标准偏差； 大气扩散模型采用对流扩散模型： 其中，表示求矢量场的散度；为速度矢量；Kc表示由x,y,z轴各方向上的扩散系数组成的扩散系数矩阵；Sc表示大气污染物的排放速率； 步骤3包括： 以速度场中的速度分布为例，提取某一截面的速度场的所有网格点内的数据并按特定序列排列表示为一个矩阵X： X＝[x1,x2,...,xi,...,xN] 其中，xi是第i个时间点的状态向量，N是时间点的数量； 计算矩阵X的协方差矩阵C： C＝XXTN 其中，XT是X的转置矩阵； 对协方差矩阵C进行特征值分解，得到特征值λi和对应的特征向量φi： Cφi＝λiφi 将原始数据投影到这些特征向量上，得到模态系数ait： 其中，xt是某个时刻的数据向量； 利用少数几个主要模态和对应的模态系数，重构原始数据： 其中，r是选择的模态数量； 经过降阶后，包含大量数据的复杂速度场由少数几个主要模态和对应的模态系数表示，温度场、污染物浓度分布场同理； 步骤4包括：检测两个位置的浓度变化差作出方向估计； 定义C为当前浓度，Cmax为从初始到第n个位置的最大浓度；V为浓度变化率；Vmin为设定最小变化率，Vn为第n个位置的浓度变化率，定义: Vn＝Cn-Cn-1Cn-i a为与移动设备当前前进方向的夹角，dmin为设定最小步长，d为当前步长，ka、kd为与V相关的变化因子，决定a和d的变化大小，根据动态刺激反应: an＝kaan-1,dn＝kddn-1 当重复条件不满足时，并且Cn相对Cmax变化很小时即是味源，ε为二者的差的绝对值最小值；搜索策略如下：首先传感器移动进行随机搜索，以给定步长，任意角度前进，没有检测到气体，步长不变，随机向左或向右转一个角度a，直到检测到气体，这时根据移动设备最后两步的气体浓度变化率判定左转弯还是右转弯，并改变其步长；当传感器采集数据满足停止条件时，认定该传感器处为气体源； 移动设备的步长和转角取决于气体浓度变化率，执行步骤如下： 首先判断是否需要转换角度，当前步长小于设定最小步长，即dndmin；或当前浓度变化率小于设定最小变化率，即VnVmin；或当前浓度差绝对值小于最小值，即│Cn-Cmax│ε；上述三种情况则判定不需要转换角度；当前步长大于等于设定最小步长、当前浓度变化率大于等于设定最小变化率且当前浓度差绝对值大于等于最小值，即同时满足dn≥dmin、Vn≥Vmin和│Cn-Cmax│≥ε，判定需要转换角度； 然后判断转换方向，如果气体浓度呈递减趋势，即VnVn-1，则判定在n位置处左转弯，转弯角度为an并前进dn；如果气体浓度呈递增趋势，即Vn≥Vn-1，则判定在n位置处右转弯，转弯角度为an并前进dn； 步骤5中，可溯的大气污染溯源问题确定方法为：假设传感器测点数据量为m个，排放源数量为L个，mL；系数矩阵A＝m*L是一个长方形矩阵，求解矩阵方程： ATc＝ATAq 其中，c为m个测量值构成的数组；q为L个排放源强度构成的数组； 当上述矩阵方程有唯一解时，大气污染溯源问题可溯；若上述矩阵方程不是只有唯一解，则应适量增大传感器测点数据m，直到源参数能够被估计。

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