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CN114877954B - 一种固定污染源测量方法及系统 - Google Patents

一种固定污染源测量方法及系统 Download PDF

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CN114877954B CN202210811776.6A CN202210811776A CN114877954B CN 114877954 B CN114877954 B CN 114877954B CN 202210811776 A CN202210811776 A CN 202210811776A CN 114877954 B CN114877954 B CN 114877954B
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Abstract

本发明公开了一种固定污染源测量方法，获取各个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，构建流速场在M维度和N维度的流速投影矩阵；基于图像重建算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，以重建后的流速分布作为第二初始流速分布，对N维度的流速投影矩阵进行重建，得到最终流速分布；获取各个超声波声道的顺流传输时间和逆流的传输时间，构建温度场在M维度和N维度的温度投影矩阵；以第一初始温度分布，基于图像重建算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，将重建后的温度分布作为第二初始温度分布，对N维度的温度投影矩阵进行重建，得到最终温度分布。本发明利用图像重建算法，高精度监测了烟气的流速分布和温度分布。

Description

一种固定污染源测量方法及系统
技术领域
本发明涉及烟气检测技术领域，尤其涉及一种固定污染源测量方法及系统。
背景技术
碳排放的监测与核算是实现碳中和的基本要求，固定污染源连续在线监测系统(Continuous Emission Monitoring System ，CEMS)已逐步成为国内外电力、冶金、煤炭等领域各类型锅炉碳监测和核算的主流技术，随着排放交易权制度的建立以及“双碳”目标的达成，对测量系统的精度要求越来越高。气体浓度监测技术的发展推动了超低CEMS的应用普及，但流速的监测大部分还是基于皮托管方法，这种方法对于低流速（5m/s以上）被大量实际验证测不准，同时烟道中因湍流的影响，不同截面的流速、流量和温度分布差异较大，在对火电厂、钢铁厂、冶金厂等锅炉的碳排放量核算时，温室气体的浓度与单位时间的流量乘积作为单位时间的碳排放量，截面的流速、温度直接影响了流量的准确性。基于单点的流速监测方法（如皮托管差压法、热式质量法）以及单点温度监测方法（如PT100、热电偶等）不能满足“自下而上”的碳排放精细核算要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固定污染源测量方法及系统，利用图像重建算法，高精度监测了烟气的流速分布和温度分布。
为实现上述目的，本发明提供了一种固定污染源测量方法，所述方法包括步骤：
S1、根据烟道中的超声波声道空间分布，将被测区域的流速场和温度场均离散为N*M个网格区域，并假设各个网格区域相互独立，每一个网格区域内自身的烟气参数一致，所述烟气参数包括流速、流量和温度；
S2、获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，根据所述每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，分别构建所述流速场在M维度上和N维度上的流速投影矩阵；
S3、预设所述流速场的第一初始流速分布，基于图像重建算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，得到所述流速场重建后的流速分布，以重建后的流速分布作为第二初始流速分布，基于图像重建算法对N维度的流速投影矩阵进行重建和迭代验证，得到流速场的最终流速分布；
S4、获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流传输时间和逆流的传输时间，构建所述温度场在M维度和N维度的温度投影矩阵；
S5、预设温度场的第一初始温度分布，基于图像重建算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，得到温度场的重建后的温度分布，将重建后的温度分布作为第二初始温度分布，基于图像重建算法对N维度的温度投影矩阵进行重建和迭代验证，得到温度场的最终温度分布。
优选的，所述步骤S1包括：
根据烟道中各个超声波传感器的安装位置，构建得到烟道的超声波声道空间分布，每一个超声波传感器的安装位置由自身的安装角度和探测距离决定，探测距离为一个超声波通道中上游传感器和下游传感器之间的距离；
根据烟道中的超声波声道空间分布，构建一被测区域的流速场和温度场，所述流速场用以表示超声波声道空间中各个超声波通道的流速分布，所述温度场用以表示超声波声道空间中各个超声波通道的温度分布。
优选的，所述步骤S2包括：
根据流速场中M维度上的各个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，在该流速场的M维度方向上构建得到M维度上的流速投影矩阵为：
Figure 923211DEST_PATH_IMAGE001
（1）；
其中，Vi,j表示第i,j个网格区域的流速，i的取值为1~N，j的取值为1~M，θ0,j表示第j个超声波传感器对的安装角度，L0,j表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,0,j表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,0,j表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间。
优选的，所述步骤S2包括：
根据流速场中N维度上的各个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，在该流速场的N维度方向上构建得到N维度上的流速投影矩阵为：
Figure 673998DEST_PATH_IMAGE002
（2）；
其中，Vi,j表示第i,j个网格区域的流速，i的取值为1~N，j的取值为1~M，θj,0表示第j个超声波传感器对的安装角度，Lj,0表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,j,0表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,j,0表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间。
优选的，所述步骤S3包括：
设置流速场的第一初始流速分布作为迭代算法的初始化参数，通过ART迭代算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值为重建后的流速分布；
将重建后的流速分布作为N维度的流速投影矩阵的第二初始流速分布，通过ART迭代算法对N维度的流速投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值作为最终的流速分布：
其中，ART迭代算法的求解表达式为：
Figure 451330DEST_PATH_IMAGE003
（3）；
其中，k为迭代次数，vk为第k次迭代结果，γ为松弛因子，aj1 T为aj1的转置，
Figure 24394DEST_PATH_IMAGE004
（4）；
Figure 570782DEST_PATH_IMAGE005
（5）。
优选的，所述步骤S3还包括：
根据迭代算法重建后得到的M维度的流速分布，以及根据迭代算法重建后得到的N维度的流速分布，计算二者之间的流速重建误差errorv为：
Figure 837944DEST_PATH_IMAGE006
（6）；
其中，vn,m cal为计算值，
Figure 587726DEST_PATH_IMAGE007
为通过公式（3）第p次迭代后得到的值，该值作为初始值；
当该流速重建误差最小时，迭代终止，得到最优的流速分布。
优选的，所述步骤S4包括：
根据温度场中M维度上的各个超声波声道的顺流传输时间和逆流传输时间，在该温度场的M维度方向上构建得到M维度上的温度投影矩阵为：
Figure 620273DEST_PATH_IMAGE008
（7）；
其中，Ti,j表示第i,j个网格区域的温度，i的取值为1~N，j的取值为1~M， L0,j表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,0,j表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,0,j表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间，C0为1个标准大气压和273℃下的声速；
根据温度场中N维度上的各个超声波声道的顺流传输时间和逆流传输时间，在该温度场的N维度方向上构建得到N维度上的温度投影矩阵为：
Figure 552325DEST_PATH_IMAGE009
（8）；
其中，Ti,j表示第i,j个网格区域的温度，i的取值为1~N，j的取值为1~M， Lj,0表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,j,0表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,j,0表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间。
优选的，所述步骤S5包括：
设置温度场的第一初始温度分布作为迭代算法的初始化参数，通过ART迭代算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值为重建后的温度分布；
将重建后的温度分布作为N维度的温度投影矩阵的第二初始温度分布，通过ART迭代算法对N维度的温度投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值作为最终的温度分布：
其中，ART迭代算法的求解表达式为：
Figure 176074DEST_PATH_IMAGE010
（9）；
其中，k为迭代次数，Tk为第k次迭代结果，γ为松弛因子，aj2 T为aj2的转置；
Figure 131260DEST_PATH_IMAGE011
（10）；
Figure 46127DEST_PATH_IMAGE012
（11）。
优选的，所述步骤S5还包括：
根据迭代算法重建后得到的M维度的温度分布，以及根据迭代算法重建后得到的N维度的温度分布，计算二者之间的温度重建误差errorT为：
Figure 363844DEST_PATH_IMAGE013
（12）；
其中，
Figure 158494DEST_PATH_IMAGE014
为计算值，
Figure 882867DEST_PATH_IMAGE015
为通过公式（9）第p次迭代后得到的值，该值作为初始值；
当温度重建误差最小时，迭代终止，得到最优的温度分布。
为实现上述目的，本发明提供了一种固定污染源测量系统，所述系统包括：
网格模块，用于根据烟道中的超声波声道空间分布，将被测区域的流速场和温度场均离散为N*M个网格区域，并假设各个网格区域相互独立，每一个网格区域内自身的烟气参数一致，所述烟气参数包括流速、流量和温度；
流速场投影矩阵模块，用于获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，根据所述每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，分别构建所述流速场在M维度上和N维度上的流速投影矩阵；
流速场图像重建模块，用于预设所述流速场的第一初始流速分布，基于图像重建算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，得到所述流速场重建后的流速分布，以重建后的流速分布作为第二初始流速分布，基于图像重建算法对N维度的流速投影矩阵进行重建和迭代验证，得到流速场的最终流速分布；
温度场投影矩阵模块，用于获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流传输时间和逆流的传输时间，构建所述温度场在M维度和N维度的温度投影矩阵；
温度场图像重建模块，用于预设温度场的第一初始温度分布，基于图像重建算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，得到温度场的重建后的温度分布，将重建后的温度分布作为第二初始温度分布，基于图像重建算法对N维度的温度投影矩阵进行重建和迭代验证，得到温度场的最终温度分布。
与现有技术相比，本发明一种固定污染源测量方法及系统，所带来的有益效果为：本发明采用建立多个超声波声道，利用超声波时差法和图像重建算法，高精度监测了截面的流速场分布和温度场分布，克服了当前固定污染源连续在线监测系统应用于碳排放量监测过程中，采用单点测流速和温度导致碳排放量核算偏差过大的问题。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例中的固定污染源测量方法的流程示意图。
图2是根据本发明的一个实施例中的超声波传感器在烟道中的安装示意图。
图3是根据本发明的一个实施例中圆柱形烟道中超声波声道空间的网格化示意图。
图4是根据本发明的一个实施例中矩形烟道中超声波声道空间的网格化示意图。
图5是根据本发明的一个实施例中流速场的流速分布示意图。
图6是根据本发明的一个实施例中固定污染源测量系统的系统示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
如图1所示的本发明的一实施例中，本发明提供一种固定污染源测量方法，该方法包括步骤：
S1、根据烟道中的超声波声道空间分布，将被测区域的流速场和温度场均离散为N*M个网格区域，并假设各个网格区域相互独立，每一个网格区域内自身的烟气参数一致，所述烟气参数包括流速、流量和温度；
S2、获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，根据所述每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，分别构建所述流速场在M维度上和N维度上的流速投影矩阵；
S3、预设所述流速场的第一初始流速分布，基于图像重建算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，得到所述流速场重建后的流速分布，以重建后的流速分布作为第二初始流速分布，基于图像重建算法对N维度的流速投影矩阵进行重建和迭代验证，得到流速场的最终流速分布；
S4、获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流传输时间和逆流的传输时间，构建所述温度场在M维度和N维度的温度投影矩阵；
S5、预设温度场的第一初始温度分布，基于图像重建算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，得到温度场的重建后的温度分布，将重建后的温度分布作为第二初始温度分布，基于图像重建算法对N维度的温度投影矩阵进行重建和迭代验证，得到温度场的最终温度分布。
超声波在流体中的传播速度与流体速度有关，因此可以通过超声波传感器实现烟道中的烟气的流量测量。如图2所示的超声波传感器在烟道中的安装示意图。超声波的发射和接收采用双探头形式，可以进行双向收发，如图2所示的两个超声波传感器相向安装于烟道的上下游，上游传感器和下游传感器构成一个超声波通道。上游传感器向下游传感器发射超声波，传输时间为顺流的传输时间，下游传感器向上游传感器发射超声波，传输时间为逆流的传输时间，顺流和逆流的两个传输时间的差值可以被用来计算烟道中的气体流速。
根据烟道中的超声波声道空间分布，将被测区域的流速场离散为N*M个网格区域，并假设各个网格区域相互独立，每一个网格区域内自身的烟气参数一致，所述烟气参数包括流速、流量和温度。根据烟道中各个超声波传感器的安装位置，构建得到烟道的超声波声道空间分布。每一个超声波传感器的安装位置由自身的安装角度θ和探测距离L决定。安装角度θ一般取值为30~60°。探测距离L为一个超声波通道中上游传感器和下游传感器之间的距离。根据烟道中的超声波声道空间分布，构建一被测区域的流速场，该流速场用以表示超声波声道空间中各个超声波通道的流速分布，该温度场用以表示超声波声道空间中各个超声波通道的温度分布，该温度场用以表示超声波声道空间中各个超声波通道的温度分布。将流速场离散为N*M个网格区域，以及将温度场离散为N*M个网格区域。假设各个网格区域相互独立，每一个网格区域内自身的烟气参数一致，烟气参数包括流速、流量和温度。如图3所示的圆柱形烟道中超声波声道空间的网格化示意图，以及图4所示的矩形烟道中超声波声道空间的网格化示意图。
获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，根据所述每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，构建所述流速场在M维度上和N维度上的流速投影矩阵。在一个超声波通道中，通过上游传感器向下游传感器发射超声波，获取顺流的传输时间；通过下游传感器向上游传感器发射超声波，获取逆流的传输时间，得到超声波通道的顺流的和逆流的传输时间差。在一个超声波通道中，将该超声波通道的顺流和逆流的传输时间差看做是该通道上的烟气流速对超声波的累加效应。根据流速场中M维度上的各个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，在该流速场的M维度方向上构建得到M维度上的流速投影矩阵为：
Figure 257217DEST_PATH_IMAGE016
（1）；
其中，Vi,j表示第i,j个网格区域的流速，i的取值为1~N，j的取值为1~M，θ0,j表示第j个超声波传感器对的安装角度，L0,j表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,0,j表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,0,j表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间。
根据流速场中N维度上的各个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，在该流速场的N维度方向上构建得到N维度上的流速投影矩阵为：
Figure 904142DEST_PATH_IMAGE017
（2）；
其中，Vi,j表示第i,j个网格区域的流速，i的取值为1~N，j的取值为1~M，θj,0表示第j个超声波传感器对的安装角度，Lj,0表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,j,0表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,j,0表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间。
预设所述流速场的第一初始流速分布，基于图像重建算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，得到所述流速场重建后的流速分布，将重建后的流速分布作为第二初始流速分布，基于图像重建算法对N维度的流速投影矩阵进行重建和迭代验证，得到流速场的最终的流速分布。根据图像重建算法对获取的流速场的流速投影矩阵，进行烟气流速的矩阵。预先假设流速场的第一初始流速分布，结合公式（1）中的M维度上的流速投影矩阵，利用图像重建算法，得到重建后的流速分布，将重建后的流速分布作为第二初始流速分布，基于图像重建算法结合公式（2）的N维度的流速投影矩阵进行对流速分布进行修正，进行迭代验证，直至迭代过程收敛，输出得到流速场的最终的流速分布。图像重建算法比如ART迭代算法。
作为本发明可实现的方式，根据ART迭代算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，设置流速场的第一初始流速分布作为迭代算法的初始化参数，对烟气流速场二维分布进行重建， ART迭代算法的求解表达式为：
Figure 666431DEST_PATH_IMAGE018
（3）；
其中，k为迭代次数，vk为第k次迭代结果，γ为松弛因子，aj1 T为aj1的转置；
Figure 612521DEST_PATH_IMAGE019
（4）；
Figure 587299DEST_PATH_IMAGE020
（5）。
考虑到流速均为正值，故在迭代边界条件中设置非负值限值。同时，为减弱重建区域邻近点的突变响应，在重建过程中采样权重平滑处理。
作为本发明可实现的方式，设置流速场的第一初始流速分布作为迭代算法的初始化参数，对烟气流速场二维分布进行重建，通过ART迭代算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值为重建后的流速分布。将重建后的流速分布作为N维度的流速投影矩阵的第二初始流速分布，通过ART迭代算法对N维度的流速投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值作为最终的流速分布。
作为本发明可实现的方式，在重建过程中公式（1）和（2）需要相互验证，通过重建误差提高计算精度。根据迭代算法重建后得到的M维度的流速分布，以及根据迭代算法重建后得到的N维度的流速分布，计算二者之间的流速重建误差，流速重建误差errorv公式为：
Figure 817292DEST_PATH_IMAGE021
（6）；
其中，vn,m cal为计算值，
Figure 235635DEST_PATH_IMAGE022
为通过公式（3）第p次迭代后得到的值，该值作为初始值。当该流速重建误差最小时，迭代终止，得到最优的流速分布。如图5所示的流速分布。
获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流传输时间和逆流传输时间，构建温度场在M维度和N维度的温度投影矩阵。根据温度场中M维度上的各个超声波声道的顺流传输时间和逆流传输时间，在该温度场的M维度方向上构建得到M维度上的温度投影矩阵为：
Figure 246185DEST_PATH_IMAGE023
（7）；
其中，Ti,j表示第i,j个网格区域的温度，i的取值为1~N，j的取值为1~M， L0,j表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,0,j表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,0,j表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间，C0为1个标准大气压和273℃下的声速。
根据温度场中N维度上的各个超声波声道的顺流传输时间和逆流传输时间，在该温度场的N维度方向上构建得到N维度上的温度投影矩阵为：
Figure 493496DEST_PATH_IMAGE024
（8）；
其中，Ti,j表示第i,j个网格区域的温度，i的取值为1~N，j的取值为1~M， Lj,0表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,j,0表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,j,0表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间。
预设温度场的第一初始温度分布，基于图像重建算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，得到流速场的重建后的温度分布，将重建后的温度分布作为第二初始温度分布，基于图像重建算法对N维度的温度投影矩阵进行重建和迭代验证，得到温度场的最终温度分布。对烟气温度的重建，首先假定初始温度分布，结合方程（7）形成的投影数据，利用图像重建算法，如滤波反投影算法或ART迭代算法，得到重建后的温度分布；然后利用方程（8）形成的投影数据，进行修正，并进行迭代验证，直到迭代过程收敛，输出其重建温度分布结果。
作为本发明可实现的方式，根据ART迭代算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，设置温度场的第一初始温度分布作为迭代算法的初始化参数，对烟气温度场二维分布进行重建，ART迭代算法的求解表达式为：
Figure 577995DEST_PATH_IMAGE025
（9）；
其中，k为迭代次数，Tk为第k次迭代结果，γ为松弛因子，aj2 T为aj2的转置，
Figure 370502DEST_PATH_IMAGE026
（10）；
Figure 602769DEST_PATH_IMAGE027
（11）。
考虑到温度均为正值，故在迭代边界条件中设置非负值限值。同时，为减弱重建区域邻近点的突变响应，在重建过程中采样权重平滑处理。
作为本发明可实现的方式，设置温度场的第一初始温度分布作为迭代算法的初始化参数，对烟气温度场二维分布进行重建，通过ART迭代算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值为重建后的温度分布。将重建后的温度分布作为N维度的温度投影矩阵的第二初始温度分布，通过ART迭代算法对N维度的温度投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值作为最终的温度分布。
作为本发明可实现的方式，在重建过程中公式（7）和（8）需要相互验证，通过重建误差提高计算精度。根据迭代算法重建后得到的M维度的温度分布，以及根据迭代算法重建后得到的N维度的温度分布，计算二者之间的温度重建误差，温度重建误差errorT公式为：
Figure 935662DEST_PATH_IMAGE028
（12）；
其中，
Figure 931125DEST_PATH_IMAGE029
为，
Figure 691271DEST_PATH_IMAGE030
为通过公式（9）第p次迭代后得到的值，该值作为初始值。当该温度重建误差最小时，迭代终止，得到最优的温度分布。
如图6所示，本发明提供一种固定污染源测量系统，该系统包括：
网格模块60，用于根据烟道中的超声波声道空间分布，将被测区域的流速场和温度场均离散为N*M个网格区域，并假设各个网格区域相互独立，每一个网格区域内自身的烟气参数一致，所述烟气参数包括流速、流量和温度；
流速场投影矩阵模块61，用于获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，根据所述每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，分别构建所述流速场在M维度上和N维度上的流速投影矩阵；
流速场图像重建模块62，用于预设所述流速场的第一初始流速分布，基于图像重建算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，得到所述流速场重建后的流速分布，以重建后的流速分布作为第二初始流速分布，基于图像重建算法对N维度的流速投影矩阵进行重建和迭代验证，得到流速场的最终流速分布；
温度场投影矩阵模块63，用于获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流传输时间和逆流的传输时间，构建所述温度场在M维度和N维度的温度投影矩阵；
温度场图像重建模块64，用于预设温度场的第一初始温度分布，基于图像重建算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，得到温度场的重建后的温度分布，将重建后的温度分布作为第二初始温度分布，基于图像重建算法对N维度的温度投影矩阵进行重建和迭代验证，得到温度场的最终温度分布。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (5)

1.一种固定污染源测量方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
S1、根据烟道中的超声波声道空间分布，将被测区域的流速场和温度场均离散为N*M个网格区域，并假设各个网格区域相互独立，每一个网格区域内自身的烟气参数一致，所述烟气参数包括流速、流量和温度；
S2、获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，根据所述每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，分别构建所述流速场在M维度上和N维度上的流速投影矩阵；
S3、预设所述流速场的第一初始流速分布，基于图像重建算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，得到所述流速场重建后的流速分布，以重建后的流速分布作为第二初始流速分布，基于图像重建算法对N维度的流速投影矩阵进行重建和迭代验证，得到流速场的最终流速分布；
S4、获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流传输时间和逆流的传输时间，构建所述温度场在M维度和N维度的温度投影矩阵；
S5、预设温度场的第一初始温度分布，基于图像重建算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，得到温度场的重建后的温度分布，将重建后的温度分布作为第二初始温度分布，基于图像重建算法对N维度的温度投影矩阵进行重建和迭代验证，得到温度场的最终温度分布；
所述步骤S2包括：
根据流速场中M维度上的各个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，在该流速场的M维度方向上构建得到M维度上的流速投影矩阵为：
Figure 911690DEST_PATH_IMAGE001
（1）；
其中，Vi,j表示第i,j个网格区域的流速，i的取值为1~N，j的取值为1~M，θ0,j表示第j个超声波传感器对的安装角度，L0,j表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,0,j表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,0,j表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间；
根据流速场中N维度上的各个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，在该流速场的N维度方向上构建得到N维度上的流速投影矩阵为：
Figure 936146DEST_PATH_IMAGE002
（2）；
其中，Vi,j表示第i,j个网格区域的流速，i的取值为1~N，j的取值为1~M，θj,0表示第j个超声波传感器对的安装角度，Lj,0表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,j,0表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,j,0表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间；
所述步骤S3包括：
设置流速场的第一初始流速分布作为迭代算法的初始化参数，通过ART迭代算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值为重建后的流速分布；
将重建后的流速分布作为N维度的流速投影矩阵的第二初始流速分布，通过ART迭代算法对N维度的流速投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值作为最终的流速分布；
其中，ART迭代算法的求解表达式为：
Figure 190672DEST_PATH_IMAGE003
（3）；
其中，k为迭代次数，vk为第k次迭代结果，γ为松弛因子，aj1 T为aj1的转置；
Figure 695603DEST_PATH_IMAGE004
（4）；
Figure 977549DEST_PATH_IMAGE005
（5）；
所述步骤S4包括：
根据温度场中M维度上的各个超声波声道的顺流传输时间和逆流传输时间，在该温度场的M维度方向上构建得到M维度上的温度投影矩阵为：
Figure 302351DEST_PATH_IMAGE006
（7）；
其中，Ti,j表示第i,j个网格区域的温度，i的取值为1~N，j的取值为1~M， L0,j表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,0,j表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,0,j表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间，C0为1个标准大气压和273℃下的声速；
根据温度场中N维度上的各个超声波声道的顺流传输时间和逆流传输时间，在该温度场的N维度方向上构建得到N维度上的温度投影矩阵为：
Figure 770022DEST_PATH_IMAGE007
（8）；
其中，Ti,j表示第i,j个网格区域的温度，i的取值为1~N，j的取值为1~M， Lj,0表示第j个超声波传感器对之间的探测距离，tv,j,0表示第j个超声波传感器对的顺流传输时间，tr,j,0表示第j个超声波传感器对的逆流传输时间；
所述步骤S5包括：
设置温度场的第一初始温度分布作为迭代算法的初始化参数，通过ART迭代算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值为重建后的温度分布；
将重建后的温度分布作为N维度的温度投影矩阵的第二初始温度分布，通过ART迭代算法对N维度的温度投影矩阵进行重建，求解得到迭代收敛最小值作为最终的温度分布；
其中，ART迭代算法的求解表达式为：
Figure 113148DEST_PATH_IMAGE008
（9）；
其中，k为迭代次数，Tk为第k次迭代结果，γ为松弛因子，aj2 T为aj2的转置；
Figure 847885DEST_PATH_IMAGE009
（10）；
Figure 145137DEST_PATH_IMAGE010
（11）。
2.如权利要求1所述的固定污染源测量方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
根据烟道中各个超声波传感器的安装位置，构建得到烟道的超声波声道空间分布，每一个超声波传感器的安装位置由自身的安装角度和探测距离决定，探测距离为一个超声波通道中上游传感器和下游传感器之间的距离；
根据烟道中的超声波声道空间分布，构建一被测区域的流速场和温度场，所述流速场用以表示超声波声道空间中各个超声波通道的流速分布，所述温度场用以表示超声波声道空间中各个超声波通道的温度分布。
3.如权利要求2所述的固定污染源测量方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
根据迭代算法重建后得到的M维度的流速分布，以及根据迭代算法重建后得到的N维度的流速分布，计算二者之间的流速重建误差errorv为：
Figure 521892DEST_PATH_IMAGE011
（6）；
其中，vn,m cal为计算值，
Figure 985103DEST_PATH_IMAGE012
为通过公式（3）第p次迭代后得到的值，该值作为初始值；
当该流速重建误差最小时，迭代终止，得到最优的流速分布。
4.如权利要求3所述的固定污染源测量方法，其特征在于，所述步骤S5还包括：
根据迭代算法重建后得到的M维度的温度分布，以及根据迭代算法重建后得到的N维度的温度分布，计算二者之间的温度重建误差errorT为：
Figure 890742DEST_PATH_IMAGE013
（12）；
其中，
Figure 672360DEST_PATH_IMAGE014
为计算值，
Figure 711860DEST_PATH_IMAGE015
为通过公式（9）第p次迭代后得到的值，该值作为初始值；
当温度重建误差最小时，迭代终止，得到最优的温度分布。
5.一种固定污染源测量系统，其特征在于，所述系统执行如权利要求1-4任一所述的固定污染源测量方法，所述系统包括：
网格模块，用于根据烟道中的超声波声道空间分布，将被测区域的流速场和温度场均离散为N*M个网格区域，并假设各个网格区域相互独立，每一个网格区域内自身的烟气参数一致，所述烟气参数包括流速、流量和温度；
流速场投影矩阵模块，用于获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，根据所述每一个超声波声道的顺流和逆流的传输时间差，分别构建所述流速场在M维度上和N维度上的流速投影矩阵；
流速场图像重建模块，用于预设所述流速场的第一初始流速分布，基于图像重建算法对M维度的流速投影矩阵进行重建，得到所述流速场重建后的流速分布，以重建后的流速分布作为第二初始流速分布，基于图像重建算法对N维度的流速投影矩阵进行重建和迭代验证，得到流速场的最终流速分布；
温度场投影矩阵模块，用于获取超声波声道空间分布中每一个超声波声道的顺流传输时间和逆流的传输时间，构建所述温度场在M维度和N维度的温度投影矩阵；
温度场图像重建模块，用于预设温度场的第一初始温度分布，基于图像重建算法对M维度的温度投影矩阵进行重建，得到温度场的重建后的温度分布，将重建后的温度分布作为第二初始温度分布，基于图像重建算法对N维度的温度投影矩阵进行重建和迭代验证，得到温度场的最终温度分布。
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