CN112379045A - 一种大气扩散预测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大气扩散预测系统，包括高空监测系统、地面监测系统和平台服务端系统；所述高空监测系统的数目为多个，并且分散设置于户外距离地面50～100米高度的位置，用于监测该设置高度的大气环境数据；所述地面监测系统的数目为多个，并且设置于公共交通载具上，用于监测地面附近的大气环境数据；所述平台服务端系统用于接收所述高空监测系统的大气环境数据和所述地面监测系统的大气环境数据，以及根据两组数据预测污染物扩散数据。本发明通过高空监测系统和地面监测系统分别获取不同高度的环境信息，同时两者至少一个监测单元能够实时获取一个区域内不同位置的数据，从而使当前区域的污染物水平更加接近真实水平，有利于提高后续预测精度。

Description

一种大气扩散预测系统
技术领域
本发明属于大气环境监测技术领域，具体涉及一种大气扩散预测系统。
背景技术
随着社会的发展和人们环保意识的觉醒，工业污染控制越来越得到人们的关注，为了更好地治理大气污染，除了从源头上解决污染物的产生，还要对已经排入大气中的污染物做好扩散预测，从而双管齐下，降低污染物对人们的危害，也为大气治理提供有力的数据支撑。
目前的大气污染物扩散预测方法多种多样，其核心算法是利用扩散模型，结合监测数据来进行预测，这种预测方法的存在的缺陷比较明显，其主要表现是：污染物监测点多为固定设置的，但污染物却是在持续扩散的，因此某个地区的污染程度受到监测点固定的限制而无法准确的获得当地平均水平，进而造成预测数据失真不准的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种大气扩散预测系统，通过利用地空监测单元分别实时采集不同位置的地面和空中污染物数据，从而使数据本身更接近真实水平，从而有利于提高预测精度。
本发明是这样实现的：一种大气扩散预测系统，包括高空监测系统、地面监测系统和平台服务端系统；所述高空监测系统的数目为多个，并且分散设置于户外距离地面50～100米高度的位置，用于监测该设置高度的大气环境数据；所述地面监测系统的数目为多个，并且设置于公共交通载具上，用于监测地面附近的大气环境数据；所述平台服务端系统用于接收所述高空监测系统的大气环境数据和所述地面监测系统的大气环境数据，以及根据两组数据预测污染物扩散数据。
进一步地，所述高空监测系统设置于无人机上，其包括机载环境监测模块、机载控制模块、机载通信模块和机载电源模块；所述机载环境监测模块和机载通信模块分别与所述机载控制模块电性连接以传输数据，所述机载电源模块为整体供电；
所述机载环境监测模块包括机载风向传感器、机载风速传感器、机载污染物传感器和机载信号调理模块，所述机载风向传感器、机载风速传感器和机载污染物传感器分别与所述机载信号调理模块电性连接以传输数据。
进一步地，所述高空监测系统还包括机载存储模块，所述机载存储模块与所述机载控制模块电性连接以传输数据。
进一步地，所述高空监测系统设置于通信基站上，其包括站载环境监测模块、站载控制模块和站载通信模块；所述站载环境监测模块和站载通信模块分别与所述站载控制模块电性连接以传输数据；
所述站载环境监测模块包括站载风向传感器、站载风速传感器、站载污染物传感器和站载信号调理模块，所述站载风向传感器、站载风速传感器和站载污染物传感器分别与所述站载信号调理模块电性连接以传输数据。
进一步地，所述高空监测系统还包括站载存储模块，所述站载存储模块与所述站载控制模块电性连接以传输数据。
进一步地，所述地面监测系统包括车载环境监测模块、车载控制模块、车载通信模块和车载电源模块；所述车载环境监测模块和车载通信模块分别与所述车载控制模块电性连接以传输数据，所述车载电源模块为整体供电；
所述车载环境监测模块包括车载风向传感器、车载风速传感器、车载污染物传感器和车载信号调理模块，所述车载风向传感器、车载风速传感器和车载污染物传感器分别与所述车载信号调理模块电性连接以传输数据。
进一步地，所述地面监测系统还包括车载存储模块，所述车载存储模块与所述车载控制模块电性连接以传输数据。
进一步地，还包括用户终端系统，所述用户终端系统用于与所述平台服务端系统进行数据传输，其包括终端通信模块、终端存储模块、终端控制模块和终端显示模块，所述终端通信模块、终端存储模块和终端显示模块分别与所述终端控制模块电性连接以传输数据。
进一步地，所述平台服务端系统包括平台显示模块、中央控制模块、平台预警模块、平台通信模块和数据库；所述平台显示模块、平台预警模块、平台通信模块和数据库分别与所述中央控制模块电性连接以传输数据。
本发明带来的有益效果是：
1、本发明通过高空监测系统和地面监测系统分别获取不同高度的环境信息，同时两者至少一个监测单元能够实时获取一个区域内不同位置的数据，从而使当前区域的污染物水平更加接近真实水平，有利于提高后续预测精度。
2、本发明通过用户终端系统实时接入平台服务端系统，从而实现远程查阅和控制。
附图说明
图1为本发明第一个优选实施例的系统组成框图；
图2为图1所示实施例中机载环境监测模块的组成框图；
图3为图1所示实施例中车载环境监测模块的组成框图；
图4为本发明第二个优选实施例的系统组成框图；
图5为图1所示实施例中机载环境监测模块的组成框图；
图6为本发明的实际部署示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一
如图1至3所示，一种大气扩散预测系统，包括高空监测系统、地面监测系统和平台服务端系统；所述高空监测系统的数目为多个，并且分散设置于户外距离地面50～100米高度的位置，用于监测该设置高度的大气环境数据。
本实施例中，高空监测系统设置于无人机上，其包括机载环境监测模块、机载控制模块、机载通信模块和机载电源模块。需要说明的是，每架无人机上设置有一个高空监测系统，无人机飞行高度为50～100米。机载环境监测模块用于获取环境数据并将其发送给机载控制模块；机载控制模块用于接收环境数据并发送给机载通信模块，还用于接收机载通信模块发送的控制信号；机载通信模块用于接收环境数据并发送给平台服务端系统以及接收来自平台服务端系统的控制信号。
所述机载环境监测模块和机载通信模块分别与所述机载控制模块电性连接以传输数据，所述机载电源模块为整体供电。
如图2所示，所述机载环境监测模块包括机载风向传感器、机载风速传感器、机载污染物传感器和机载信号调理模块。机载风向传感器用于获取风向数据并发送给机载信号调理模块，机载风速传感器用于获取风速数据并发送给机载信号调理模块，机载污染物传感器用于采集污染物数据并发送给机载信号调理模块，机载信号调理模块用于接收环境数据并进行调理处理，然后发送给机载控制模块。所述机载风向传感器、机载风速传感器和机载污染物传感器分别与所述机载信号调理模块电性连接以传输数据。
为了存储检测到的环境数据，以供日后查询使用，所述高空监测系统还包括机载存储模块，所述机载存储模块与所述机载控制模块电性连接以双向传输数据。
本实施例中，所述地面监测系统的数目为多个，并且设置于公共交通载具上，用于监测地面附近的大气环境数据。
需要说明的是，每辆公共交通载具上设置有一个地面监测系统，无人机和公共交通载具应当在同一个行政区域内行驶而不能跨区域行驶，这样可以确保该区域内的数据更加真实可靠。某一时刻，同一区域内的所有公共交通载具可以采集当前时刻的环境数据，从而得到该区域在当前时刻的平均污染水平。随着时间推移，地面监测系统可以获取到多组数据，从而得到该区域在不同时刻的平均污染水平，然后根据扩散预测模型得出预测结果。
所述地面监测系统包括车载环境监测模块、车载控制模块、车载通信模块和车载电源模块。车载环境监测模块用于获取环境数据并将其发送给车载控制模块；车载控制模块用于接收环境数据并发送给车载通信模块，还用于接收车载通信模块发送的控制信号；车载通信模块用于接收环境数据并发送给平台服务端系统以及接收来自平台服务端系统的控制信号。
所述车载环境监测模块和车载通信模块分别与所述车载控制模块电性连接以传输数据，所述车载电源模块为整体供电。
如图3所示，所述车载环境监测模块包括车载风向传感器、车载风速传感器、车载污染物传感器和车载信号调理模块。车载风向传感器用于获取风向数据并发送给车载信号调理模块，车载风速传感器用于获取风速数据并发送给车载信号调理模块，车载污染物传感器用于采集污染物数据并发送给车载信号调理模块，车载信号调理模块用于接收环境数据并进行调理处理，然后发送给车载控制模块。所述车载风向传感器、车载风速传感器和车载污染物传感器分别与所述车载信号调理模块电性连接以传输数据。所述车载风向传感器、车载风速传感器和车载污染物传感器分别与所述车载信号调理模块电性连接以传输数据。
同样地，为了存储检测到的环境数据，以供日后查询使用，所述地面监测系统还包括车载存储模块，所述车载存储模块与所述车载控制模块电性连接以双向传输数据。
所述平台服务端系统用于接收所述高空监测系统的大气环境数据和所述地面监测系统的大气环境数据，以及根据两组数据预测污染物扩散数据。
所述平台服务端系统包括平台显示模块、中央控制模块、平台预警模块、平台通信模块和数据库。所述平台显示模块用于接收并显示中央控制模块发送的数据，同时接收并发送外部控制指令给中央控制模块。所述平台显示模块、平台预警模块、平台通信模块和数据库分别与所述中央控制模块电性连接以传输数据。其中，中央处理模块与平台显示模块、数据库和平台通信模块均为双向数据传输，与平台预警模块为单向数据传输。中央处理模块接收到环境数据后，利用自身存储的扩散预测模型对环境数据进行处理，得出预测结果，然后发送给平台显示模块予以显示。
为了便于用户远程控制及查阅结果，本系统还包括用户终端系统，用户终端系统可以是独立的终端设备，也可以是集成有APP或客户端的移动电话、个人PC等通信设备。所述用户终端系统用于与所述平台服务端系统进行数据传输，其包括终端通信模块、终端存储模块、终端控制模块和终端显示模块，所述终端通信模块、终端存储模块和终端显示模块分别与所述终端控制模块电性连接以传输数据。终端显示模块用于显示数据并接收用户控制指令，终端控制模块与终端通信模块、终端存储模块和终端显示模块之间均为双向数据传输。
本实施例中的系统实际部署方式如图6所示。
实施例二
如图4所示，本实施例与实施例一不同之处在于，所述高空监测系统设置于通信基站上，其包括站载环境监测模块、站载控制模块和站载通信模块。站载环境监测模块用于获取环境数据并将其发送给站载控制模块；站载控制模块用于接收环境数据并发送给站载通信模块，还用于接收站载通信模块发送的控制信号。站载通信模块用于接收环境数据并发送给平台服务端系统以及接收来自平台服务端系统的控制信号。需要说明的是，在选择通信基站时，需要选择布置高度在50～100米处的通信基站，这样能够更准确的获得空中的大气数据。
所述站载环境监测模块和站载通信模块分别与所述站载控制模块电性连接以传输数据。
所述站载环境监测模块包括站载风向传感器、站载风速传感器、站载污染物传感器和站载信号调理模块。所述站载环境监测模块包括站载风向传感器、站载风速传感器、站载污染物传感器和站载信号调理模块。站载风向传感器用于获取风向数据并发送给站载信号调理模块，站载风速传感器用于获取风速数据并发送给站载信号调理模块，站载污染物传感器用于采集污染物数据并发送给站载信号调理模块，站载信号调理模块用于接收环境数据并进行调理处理，然后发送给站载控制模块。所述站载风向传感器、站载风速传感器和站载污染物传感器分别与所述站载信号调理模块电性连接以传输数据。
同样地，为了存储检测到的环境数据，以供日后查询使用，所述高空监测系统还包括站载存储模块，所述站载存储模块与所述站载控制模块电性连接以双向传输数据。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种大气扩散预测系统，其特征在于，包括高空监测系统、地面监测系统和平台服务端系统；所述高空监测系统的数目为多个，并且分散设置于户外距离地面50～100米高度的位置，用于监测该设置高度的大气环境数据；所述地面监测系统的数目为多个，并且设置于公共交通载具上，用于监测地面附近的大气环境数据；所述平台服务端系统用于接收所述高空监测系统的大气环境数据和所述地面监测系统的大气环境数据，以及根据两组数据预测污染物扩散数据。
2.根据权利要求1所述的一种大气扩散预测系统，其特征在于，所述高空监测系统设置于无人机上，其包括机载环境监测模块、机载控制模块、机载通信模块和机载电源模块；所述机载环境监测模块和机载通信模块分别与所述机载控制模块电性连接以传输数据，所述机载电源模块为整体供电；
所述机载环境监测模块包括机载风向传感器、机载风速传感器、机载污染物传感器和机载信号调理模块，所述机载风向传感器、机载风速传感器和机载污染物传感器分别与所述机载信号调理模块电性连接以传输数据。
3.根据权利要求2所述的一种大气扩散预测系统，其特征在于，所述高空监测系统还包括机载存储模块，所述机载存储模块与所述机载控制模块电性连接以传输数据。
4.根据权利要求1所述的一种大气扩散预测系统，其特征在于，所述高空监测系统设置于通信基站上，其包括站载环境监测模块、站载控制模块和站载通信模块；所述站载环境监测模块和站载通信模块分别与所述站载控制模块电性连接以传输数据；
所述站载环境监测模块包括站载风向传感器、站载风速传感器、站载污染物传感器和站载信号调理模块，所述站载风向传感器、站载风速传感器和站载污染物传感器分别与所述站载信号调理模块电性连接以传输数据。
5.根据权利要求4所述的一种大气扩散预测系统，其特征在于，所述高空监测系统还包括站载存储模块，所述站载存储模块与所述站载控制模块电性连接以传输数据。
6.根据权利要求1所述的一种大气扩散预测系统，其特征在于，所述地面监测系统包括车载环境监测模块、车载控制模块、车载通信模块和车载电源模块；所述车载环境监测模块和车载通信模块分别与所述车载控制模块电性连接以传输数据，所述车载电源模块为整体供电；
所述车载环境监测模块包括车载风向传感器、车载风速传感器、车载污染物传感器和车载信号调理模块，所述车载风向传感器、车载风速传感器和车载污染物传感器分别与所述车载信号调理模块电性连接以传输数据。
7.根据权利要求6所述的一种大气扩散预测系统，其特征在于，所述地面监测系统还包括车载存储模块，所述车载存储模块与所述车载控制模块电性连接以传输数据。
8.根据权利要求1所述的一种大气扩散预测系统，其特征在于，还包括用户终端系统，所述用户终端系统用于与所述平台服务端系统进行数据传输，其包括终端通信模块、终端存储模块、终端控制模块和终端显示模块，所述终端通信模块、终端存储模块和终端显示模块分别与所述终端控制模块电性连接以传输数据。
9.根据权利要求1所述的一种大气扩散预测系统，其特征在于，所述平台服务端系统包括平台显示模块、中央控制模块、平台预警模块、平台通信模块和数据库；所述平台显示模块、平台预警模块、平台通信模块和数据库分别与所述中央控制模块电性连接以传输数据。
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