PM2.5监测装置优化布局.doc

2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承 诺 书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： B 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）： 河南理工大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： 日期：2012年 8月 23 日 2012高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编 号 专 用 页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）： PM2.5监测装置的优化布局 摘要 本文研究的是PM2.5监测装置的优化布局问题。通过阅读题目，我们将此问题划分为两个问题：1、如何实现PM2.5监测装置的合理布局2、不同时间、风速、相对湿度对PM2.5浓度的影响。为解决此问题及考虑到有哪些信誉好的足球投注网站数据的真实性，我们选取了香港地区为研究对象。 针对问题一，我们采用网格实测法取样，建立模糊优化模型的方法来解决该类布点问题。首先，根据《环境空气质量监测规范（试行）》和香港地区的人口密度及面积，利用网格实测法将香港地区划分为14个网格，每一个网格中心处放一监测装置，每隔一小时测一下数据。根据香港地区的地理环境，人口密度状况和PM2.5污染物浓度实测数据，利用地理变异系数法求出该地区的最少监测点数为5； 其次， 根据14个监测点的实测数据和最少监测点数，求出监测点的指标特征矩阵和相对优属度矩阵，并且结合各监测点所处区位的人口密度，经济状况等因素，确定各监测点指标的权重，建立监测点指标权重向量；然后，根据权重向量和相对优属矩阵，运用模糊聚类和模糊识别理论，建立最优模糊识别矩阵模型；最后，结合所建最优模糊识别矩阵模型，利用matlab软件求出14个监测点的具体分类和最优监测点位。 针对问题二，考虑到当环境条件稳定时，气象条件是影响大气中PM2.5质量浓度变化的主要因素。我们选取冬季香港市沙田区为研究对象，绘制不同时段下PM2.5质量浓度的小时变化特征图、日平均变化图，及不同风力、相对湿度下PM2.5浓度变化的图表，结合绘制图表及人们的生活行为习惯特征描述气象条件对PM2.5质量浓度的影响。然后我们根据香港市历年气象资料，利用excel绘制相应图表，对一年内PM2.5质量浓度的季节变化特征进行描述。进而为PM2.5监测装置的合理布局提供参考。 最后，我们对模型的优缺点作出客观的评价，及对模型的推广提出了自己合理化的建议。 关键词： 地理变异系数 模糊聚类 模糊识别 excel图表一、问题的重述 1.1背景介绍 PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要影响。与粗细的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。 PM2.5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。科学家用PM2.5表示每立方米空气中这种颗粒的含量，这个值越高，就代表空气污染越严重。PM2.5的监测问题，考虑以下两个问题： （1）根据香港的区域情况，如何实现PM2.5监测装置的合理布局。 （2）不同的时段、风力、空气相对湿度对PM2.5浓度的影响。 二、问题的分析 本文主要研究的是环境监测装置的