CN117291343A - 一种基于空天地监测网络的大气污染防治管控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于空天地监测网络的大气污染防治管控系统，包括以下步骤：S1：通过天基卫星遥感获取地面空气污染高值分布情况；S2：通过空基、地基环境空气监测数据和气象数据进一步缩小污染分布区域；S3：排查污染源在线监控数据锁定污染源，通过模型模拟验证污染排放传输路径和污染特征；S4：根据污染源污染溯源结果给出管控方案；S5：根据监测数据验证管控效果。本发明整体有效用于大气污染防治的智能化分析程度和支撑不足的问题，提出一种基于空天地监测网络的大气污染防治管控系统，结合天基卫星遥感数据，空基无人机遥感、探空数据，地基环境空气质量数据、气象数据和污染源排放数据。
Description
技术领域
本发明属于大气污染防治领域，具体涉及一种大数据分析和大气污染分型的方法。
背景技术
大气污染防治管控需要大量的监测数据作为依据，用以分析判断污染来源及其变化工作，目前常用的监测有空基、天基和地基等手段，但单一的监测手段往往不能准确、全面反映污染变化和特征。提高数据的整合力度和智能的选取分析方法对大数据进行分析处理，更能进一步精准化获取污染特征和控污、治污。目前用于大气污染监测和分析的方法有源简析、激光雷达和卫星遥感等方法。
大气污染防治管控是多个环节的整合、涉及监测、分析等技术手段和相关的行政手段。目前在具体的单一的技术或管理环节相对较成熟，但各环节的有机连接和信息传导更多的需要技术人员和专业管理人员的参与、判断和辨别。整个管控过程智能化水平较低、实效性也较差。面对精细化的大气污染管控工作，显得不足。
针对现有大气污染监测技术发展迅速，信息化和智能化在技术和管理上的应用越来越普及，对此，本研究立足整合大气污染防治现有监测技术和手段、分析方法和预测模型，集中各环节优势，针对性的对大气污染防治管控提供智能化解决思路。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明的目的是为了解决现有大气污染监测数据网络整合度不够，整体有效用于大气污染防治的智能化分析程度和支撑不足的问题，提出一种基于空天地监测网络的大气污染防治管控系统，结合天基卫星遥感数据，空基无人机遥感、探空数据，地基环境空气质量数据、气象数据和污染源排放数据等。将数据接入大数据平台，通过智能分析、模型模拟和预测判断污染特征和污染趋势，并给出大气污染防治管控指令。
本发明是这样实现的，构造一种基于空天地监测网络的大气污染防治管控系统，所述方法以下步骤：
步骤 S1，通过天基卫星遥感获取地面空气污染高值分布情况；
步骤 S2，通过空基、地基环境空气监测数据和气象数据进一步缩小污染分布区域；
步骤 S3，排查污染源在线监控数据锁定污染源，通过模型模拟验证污染排放传输路径和污染特征；
步骤 S4，根据污染源污染溯源结果给出管控方案；
步骤 S5，根据监测数据验证管控效果。
上述方案中，步骤 S1 进一步包括：
步骤 S11，通过天基卫星遥感获取地面空气中不同污染物浓度高值分布及变化情况，确定当前一段时间区域内污染物分布特征；
进一步的；所述的天基卫星遥感获取地面空气中不同污染物浓度高值分布及变化情况，所述步骤 S11 中通过卫星遥感获取区域内的二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、颗粒物、甲醛以及 VOCs 浓度分布情况。
进一步的；所述的通过空基、地基环境空气监测数据和气象数据进一步缩小污染分布区域，其特征在于，步骤 S2 进一步包括：
步骤 S21，通过所在区域内的固定环境空气监测网络、颗粒物源简析质谱仪、VOCs质谱仪走航车、颗粒物激光雷达走航车、无人机遥感等空中和地面监测网络获取区域范围内近地面环境空气污染物浓度分布情况和污染趋势。
步骤 S22，气象监测数据来源 MICAPS 气象信息综合分析处理系统，可检索各种气象数据，能提供一个中期、短期、短时天气预报产品，包括地面场，风速、风向、气温、相对湿度、降雨量。
进一步的；所述的排查污染源在线监控数据锁定污染源，通过模型模拟验证污染排放传输路径和污染特征，步骤 S3 进一步包括：
步骤 S31，污染源在线监控是指纳入国家和地方污染源管控平台的污染排放监控数据，含工业点源、道路移动源、建筑施工扬尘源等污染排放数据。包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、氨、VOCs 等污染物浓度实时数据；
步骤 S32，模型模拟验证污染排放传输路径和污染特征是指通过AERMOD，CALPUFF或网格模型模拟锁定的污染源的污染排放扩散路径和污染特征，验证污染过程。
进一步的；所述的排查污染源在线监控数据锁定污染源，通过模型模拟验证污染排放传输路径和污染，所述步骤S32中AERMOD 模型是指可模拟≤50KM 局地尺度的点源、面源、线源、体源的污染排放模型，CALPUFF模型是一个非稳态拉格朗日烟团扩散模型系统，可模拟50到几百KM城市尺度点源、面源、线源、体源，可用于特殊风场，包括长期静、小风和岸边熏烟的模型。网格模型是对区域尺度内模拟复杂化学反应及气象条件对污染物浓度的影响模型。
进一步的；所述的大数据分析的大气污染分型和监管系统，所述步骤 S4 中根据污染源污染溯源结果给出管控方案是指根据锁定的管控区域内的主要污染源，启动污染源管控工作，向主管部门和相关源排放单位发送管控指令。
进一步的；所述的大数据分析的大气污染分型和监管系统，所述步骤 S5 中根据监测数据验证管控效果是指根通过管控后的环境空气数据监测分析污染管控效果。
本发明具有如下优点：本发明的目的是为了解决现有大气污染监测数据网络整合度不够，整体有效用于大气污染防治的智能化分析程度和支撑不足的问题，提出一种基于空天地监测网络的大气污染防治管控系统，结合天基卫星遥感数据，空基无人机遥感、探空数据，地基环境空气质量数据、气象数据和污染源排放数据等。将数据接入大数据平台，通过智能分析、模型模拟和预测判断污染特征和污染趋势，并给出大气污染防治管控指令。
附图说明
图1是基于空天地监测网络的大气污染防治管控系统流程示意图；
图2是基于空天地监测网络的大气污染防治管控系统原理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1-图2对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图 1，本发明通过改进在此提供一种基于空天地监测网络的大气污染防治管控系统，包括以下步骤：
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明；
步骤 S1，通过天基卫星遥感获取地面空气污染高值分布情况；
步骤 S2，通过空基、地基环境空气监测数据和气象数据进一步缩小污染分布区域；
步骤 S3，排查污染源在线监控数据锁定污染源，通过模型模拟验证污染排放传输路径和污染特征；
步骤 S4，根据污染源污染溯源结果给出管控方案；
步骤 S5，根据监测数据验证管控效果。
在本申请的具体实施例中，在步骤S1中，进一步包括：
步骤S11，通过天基卫星遥感获取地面空气中不同污染物浓度高值分布及变化情况，确定当前一段时间区域内污染物分布特征；
步骤S11 中天基卫星遥感获取地面空气中不同污染物浓度高值分布及变化情况，所述步骤S11中通过卫星遥感获取区域内的二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、颗粒物、甲醛以及VOCs浓度分布情况。
本申请所述的通过空基、地基环境空气监测数据和气象数据进一步缩小污染分布区域，步骤S2进一步包括：
步骤 S21，通过所在区域内的固定环境空气监测网络、颗粒物源简析质谱仪、VOCs质谱仪走航车、颗粒物激光雷达走航车、无人机遥感等空中和地面监测网络获取区域范围内近地面环境空气污染物浓度分布情况和污染趋势。
步骤 S22，气象监测数据来源MICAPS气象信息综合分析处理系统，可检索各种气象数据，能提供一个中期、短期、短时天气预报产品，包括地面场，风速、风向、气温、相对湿度、降雨量等。
本申请所述的排查污染源在线监控数据锁定污染源，通过模型模拟验证污染排放传输路径和污染特征，步骤 S3 进一步包括：
步骤 S31，污染源在线监控是指纳入国家和地方污染源管控平台的污染排放监控数据，含工业点源、道路移动源、建筑施工扬尘源等污染排放数据。包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、氨、VOCs 等污染物浓度实时数据。
步骤 S32，模型模拟验证污染排放传输路径和污染特征是指通过AERMOD，CALPUFF或网格模型模拟锁定的污染源的污染排放扩散路径和污染特征，验证污染过程。
本申请所述的排查污染源在线监控数据锁定污染源，通过模型模拟验证污染排放传输路径和污染，所述步骤S32中AERMOD模型是指可模拟≤50KM局地尺度的点源、面源、线源、体源的污染排放模型，CALPUFF模型是一个非稳态拉格朗日烟团扩散模型系统，可模拟50到几百KM城市尺度点源、面源、线源、体源，可用于特殊风场，包括长期静、小风和岸边熏烟的模型。网格模型是对区域尺度内模拟复杂化学反应及气象条件对污染物浓度的影响模型。
本申请所述的大数据分析的大气污染分型和监管系统，所述步骤 S4 中根据污染源污染溯源结果给出管控方案是指根据锁定的管控区域内的主要污染源，启动污染源管控工作，向主管部门和相关源排放单位发送管控指令。
步骤S13中污染源排放监控数据是指纳入国家和地方污染源管控平台的污染排放监控数据，含工业源点源、移动源、扬尘源等污染排放数据。包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、氨、VOCs 等污染物的浓度。
本申请所述的大数据分析的大气污染分型和监管系统，所述步骤S5中根据监测数据验证管控效果是指根通过管控后的环境空气数据监测分析污染管控效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种基于空天地监测网络的大气污染防治管控系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过天基卫星遥感获取地面空气污染高值分布情况；
S2：通过空基、地基环境空气监测数据和气象数据进一步缩小污染分布区域；
S3：排查污染源在线监控数据锁定污染源，通过模型模拟验证污染排放传输路径和污染特征；
S4：根据污染源污染溯源结果给出管控方案；
S5：根据监测数据验证管控效果。
2.根据权利要求1所述的大数据分析的大气污染分型和监管系统，其特征在于，步骤S1 进一步包括：
步骤 S11，通过天基卫星遥感获取地面空气中不同污染物浓度高值分布及变化情况，确定当前一段时间区域内污染物分布特征。
3. 根据权利要求 2 所述的天基卫星遥感获取地面空气中不同污染物浓度高值分布及变化情况，其特征在于，所述步骤 S11中通过卫星遥感获取区域内的二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、颗粒物、甲醛以及VOCs 浓度分布情况。
4.根据权利要求1所述的通过空基、地基环境空气监测数据和气象数据进一步缩小污染分布区域，其特征在于，步骤S2进一步包括：
步骤 S21，通过所在区域内的固定环境空气监测网络、颗粒物源简析质谱仪、VOCs 质谱仪走航车、颗粒物激光雷达走航车、无人机遥感等空中和地面监测网络获取区域范围内近地面环境空气污染物浓度分布情况和污染趋势；
步骤 S22，气象监测数据来源 MICAPS 气象信息综合分析处理系统，可检索各种气象数据，能提供一个中期、短期、短时天气预报产品，包括地面场，风速、风向、气温、相对湿度、降雨量。
5. 根据权利要求1所述的排查污染源在线监控数据锁定污染源，通过模型模拟验证污染排放传输路径和污染特征，其特征在于，步骤 S3 进一步包括：
步骤 S31，污染源在线监控是指纳入国家和地方污染源管控平台的污染排放监控数据，含工业点源、道路移动源、建筑施工扬尘源等污染排放数据；包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、氨、VOCs 等污染物浓度实时数据；
步骤 S32，模型模拟验证污染排放传输路径和污染特征是指通过 AERMOD， CALPUFF或网格模型模拟锁定的污染源的污染排放扩散路径和污染特征，验证污染过程。
6. 根据权利要求 5 所述的排查污染源在线监控数据锁定污染源，通过模型模拟验证污染排放传输路径和污染特征在于，所述步骤 S32中AERMOD 模型是指可模拟≤50KM 局地尺度的点源、面源、线源、体源的污染排放模型，CALPUFF 模型是一个非稳态拉格朗日烟团扩散模型系统，能够模拟 50 到几百 KM 城市尺度点源、面源、线源、体源，可用于特殊风场，包括长期静、小风和岸边熏烟的模型；网格模型是对区域尺度内模拟复杂化学反应及气象条件对污染物浓度的影响模型。
7. 根据权利要求 1 所述的大数据分析的大气污染分型和监管系统，其特征在于，所述步骤 S4中根据污染源污染溯源结果给出管控方案是指根据锁定的管控区域内的主要污染源，启动污染源管控工作，向主管部门和相关源排放单位发送管控指令。
8. 根据权利要求 1 所述的大数据分析的大气污染分型和监管系统，其特征在于，所述步骤S5中根据监测数据验证管控效果是指根通过管控后的环境空气数据监测分析污染管控效果。
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