本技术涉及环境监测，尤其涉及一种点源甲烷排放通量实时监测方法、装置、设备及介质。
背景技术：
1、甲烷作为全球第二大温室气体，其环境影响的不确定性在很多方面超过了二氧化碳。因此，对于甲烷排放的控制工作具有极其重要的意义。
2、其中，点源排放对甲烷排放的影响最为显著，如煤矿通风口、油气设施、畜禽养殖场、垃圾填埋场和污水处理厂等来源的人为甲烷点源排放，这些点源均具有规模较小、空间集中且时间变化大的特点，因此，难以对各个点源的瞬时甲烷排放进行定量化的分析。
3、目前，可以通过高分辨率遥感卫星技术实现点源排放的点状、条带状观测，还可以实现区域、面状观测。但是，相关技术在条带状观测的情况下，基于高斯羽流模型的排放反演算法无法保证区域羽流增强的完整性，会过度依赖风场的稳健性以及气体传输的规则性，计算的成本较高且计算效率较低；而基于点状观测的情况下，由于需要更加精细的拉格朗日扩散模型与欧拉扩散模型，因此运算效率较低，导致无法做到高精度的实时量化；在面状观测的情况下，基于ime、di等反演算法精度过度依赖于提取排放羽流的完整性以及有效风速的准确拟合，不能实时、低成本的实现点源排放的监测。
4、因此，目前缺乏一种能够不受提取羽流轮廓准确性约束且无需传输模型重建地表观测风速的点源排放实时量化方法。
技术实现思路
1、本技术实施例提供一种点源甲烷排放通量实时监测方法、装置、设备及存储介质，用以解决上述相关技术的缺陷，所述技术方案如下：
2、第一方面，本技术实施例提供一种点源甲烷排放通量实时监测方法，包括：
3、获取栅格化监测区域中的甲烷柱浓度数据；
4、基于每个所述栅格的甲烷柱浓度数据分别进行梯度运算得到对应栅格的梯度，基于所述梯度和实时的风场矢量数据生成每个所述栅格的水平净通量；
5、提取得到所述栅格化监测区域的羽流覆盖区域，基于所述羽流覆盖区域确定得到第一积分区域；
6、基于所述第一积分区域得到符合所述约束条件的第二积分区域；其中，所述约束条件基于所述第一积分区域内的甲烷背景浓度通量和风散度通量确定得到；
7、在所述第二积分区域内进行面积分，输出所述栅格化监测区域中甲烷排放点源的点源甲烷排放量。
8、在第一方面的一种可选方案中，所述基于每个所述栅格的甲烷柱浓度数据分别进行梯度运算得到对应栅格的梯度，基于所述梯度和实时的风场矢量数据生成每个所述栅格的水平净通量，包括：
9、计算得到每个所述栅格的甲烷柱浓度数据的梯度，将所述梯度与所述实时的风场矢量数据的风矢量进行点乘，得到每个所述栅格的水平净通量，应用公式：
10、
11、其中，vch4为每个所述栅格的甲烷柱浓度数据，为梯度算子，为风矢量的x分量，d为每个所述栅格的水平净通量。
12、在第一方面的一种可选方案中，所述基于所述梯度和风场矢量数据生成每个所述栅格的水平净通量之前，还包括：
13、获取实时的风场矢量数据；
14、基于所述实时的风场矢量数据进行差值计算，将风矢量的精度差值至于所述栅格化监测区域相同的精度。
15、在第一方面的一种可选方案中，所述提取得到所述栅格化监测区域的羽流覆盖区域，基于所述羽流覆盖区域确定得到第一积分区域，包括：
16、基于k-w检验算法计算所述栅格化监测区域中每个栅格的甲烷柱浓度数据与对应的甲烷背景浓度的差异值，若所述差异值小于或等于预设检验阈值，则排除对应的栅格，否则保留对应的栅格，基于保留的所有栅格提取出所述羽流覆盖区域；
17、确定所述羽流覆盖区域中沿着羽流方向的羽流覆盖区域端点以及逆着所述羽流方向的预设距离处的羽流覆盖区域端点，基于所述羽流覆盖区域端点确定得到所述第一积分区域的积分端点，基于所述积分端点得到所述第一积分区域。
18、在第一方面的一种可选方案中，所述约束条件包括：
19、
20、其中，为所述第二积区域内的甲烷背景浓度，xch4为所述第二积分区域内的甲烷柱浓度数据，vair为空气柱密度，mch4为甲烷的摩尔数，为梯度算子，为甲烷背景浓度通量，为风散度通量。
21、在第一方面的一种可选方案中，所述在所述第二积分区域内进行面积分，输出所述栅格化监测区域中甲烷排放点源的点源甲烷排放量，包括：
22、基于所述第二积分区域内所有栅格的水平净通量进行面积分，应用公式：
23、
24、基于积分结果得到所述栅格化监测区域中甲烷排放点源的点源甲烷排放量；
25、其中，e为所述点源甲烷排放量，d为所述水平净通量。
26、在第一方面的一种可选方案中，所述在所述第二积分区域内进行面积分，输出所述栅格化监测区域中甲烷排放点源的点源甲烷排放量之前，还包括：
27、计算所述第二积分区域内的甲烷背景浓度通量与水平净通量的相关系数，应用公式：
28、
29、若所述相关系数大于0，则对所述水平净通量进行修正，应用公式：
30、
31、所述在所述第二积分区域内进行面积分，输出所述栅格化监测区域中甲烷排放点源的点源甲烷排放量，包括：
32、基于所述修正后的水平净通量进行面积分，输出所述栅格化监测区域中甲烷排放点源的点源甲烷排放量；
33、其中，dch4为所述第二积分区域内修正前的水平净通量，为所述第二积分区域内的甲烷背景浓度通量，dch4′为修正后的水平净通量。
34、第二方面，本技术实施例还提供一种点源甲烷排放通量实时监测装置，包括：
35、数据获取模块，用于获取栅格化监测区域中的甲烷柱浓度数据；
36、水平净通量计算模块，用于基于每个所述栅格的甲烷柱浓度数据分别进行梯度运算得到对应栅格的梯度，基于所述梯度和实时的风场矢量数据生成每个所述栅格的水平净通量；
37、积分区域计算模块，用于提取得到所述栅格化监测区域的羽流覆盖区域，基于所述羽流覆盖区域确定得到第一积分区域；
38、所述积分区域计算模块还用于根据所述第一积分区域得到符合所述约束条件的第二积分区域；其中，所述约束条件基于所述第一积分区域内的甲烷背景浓度通量和风散度通量确定得到；
39、点源甲烷排放量计算模块，用于在所述第二积分区域内进行面积分，输出所述栅格化监测区域中甲烷排放点源的点源甲烷排放量。
40、第三方面，本技术实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本技术实施例第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的方法。
41、第四方面，本技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本技术实施例第一方面或第一方面的任意一种实现方式提供的方法。
42、本技术一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
43、(1)与相关技术中反演点源排放的算法相比较，本技术对于气象场准确性的依赖程度较小，通过智能优化算法实现了对风场误差以及背景甲烷浓度误差的自动校正。
44、(2)本技术在没有任何人工目视解译以及先验排放量的输入的情况下，也不需要获取准确的甲烷羽流轮廓提取，通过提取羽流覆盖区域并通过提取积分区域，从而可以在无先验数据和精确羽流轮廓的前提下实现准确的排放量估算。
45、(3)本技术能够实时的得到点源甲烷排放量，并能够基于此对点源长时间排放的时间序列进行监测，能够快速应对甲烷排放泄露以及环境污染问题。
1.一种点源甲烷排放通量实时监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种点源甲烷排放通量实时监测方法，其特征在于，所述基于每个所述栅格的甲烷柱浓度数据分别进行梯度运算得到对应栅格的梯度，基于所述梯度和实时的风场矢量数据生成每个所述栅格的水平净通量，包括：
3.根据权利要求2所述的一种点源甲烷排放通量实时监测方法，其特征在于，所述基于所述梯度和风场矢量数据生成每个所述栅格的水平净通量之前，还包括：
4.根据权利要求1所述的一种点源甲烷排放通量实时监测方法，其特征在于，所述提取得到所述栅格化监测区域的羽流覆盖区域，基于所述羽流覆盖区域确定得到第一积分区域，包括：
5.根据权利要求1所述的一种点源甲烷排放通量实时监测方法，其特征在于，所述约束条件包括：
6.根据权利要求2所述的一种点源甲烷排放通量实时监测方法，其特征在于，所述在所述第二积分区域内进行面积分，输出所述栅格化监测区域中甲烷排放点源的点源甲烷排放量，包括：
7.根据权利要求6所述的一种点源甲烷排放通量实时监测方法，其特征在于，所述在所述第二积分区域内进行面积分，输出所述栅格化监测区域中甲烷排放点源的点源甲烷排放量之前，还包括：
8.一种点源甲烷排放通量实时监测装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
