【技术实现步骤摘要】
一种空气污染物监测预警方法及云平台
[0001]本专利技术是专利技术名称为“空气污染物监测预警方法及云平台”的分案申请，其中，母案的申请号为201710322237.5，申请日为2017.05.09。
[0002]本专利技术涉及污染物监测
，特别是涉及一种空气污染物监测预警方法及云平台。
技术介绍
[0003]随着经济的迅速发展，人们生活水平不断提升，然而环境污染问题却逐渐突出。可吸入颗粒物、有毒气体严重威胁人们的生命健康。为了解决这一问题，相关部门出台了一系列环境监测标准，如《环境空气质量标准》、《环境空气质量监测规范(试行)》、《环境空气质量监测规范(试行)》等。成熟的检测技术、蓬勃发展的互联网和云计算技术，为实现空气污染的实时监测、无线传输、智能分析、准确预警和及时发布提供了全面的技术保障。
[0004]然而，现在的空气污染预测机构和应用软件琳琅满目，但它们发布的结果只有固定地点污染物浓度监测结果的列表信息，预测结果为未来某一固定地区的污染物浓度，数据利用率较低。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种空气污染物监测预警方法及云平台，能够实时检测空气质量，对检测数据进行大数据分析，从而追踪污染源和预测空气质量，进而通过移动终端进行发布预告。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种空气污染物监测预警方法，包括：
[0008]设置多个监测点；所述监测点用于采集污染物浓度、气温、风向及风速的历史参数；>[0009]根据城市地形和建筑物的分布建立流动通道的三维分布网格；
[0010]测量不同区域的地面反射率，并赋值给各个网格，得到地面反射率分布；
[0011]建立风速场；
[0012]将所述监测点采集得到温度数据赋值给各个网格中，对其中没有设置监测点的网格通过线性插值得到温度场；
[0013]根据三维分布网格、所述地面反射率分布、所述风速场、所述温度场和污染物的扩散参数、沉降参数，建立三维烟团轨迹模型；
[0014]基于Hadoop平台，采用所述三维烟团轨迹模型进行三维流场模拟，利用拟合历史污染物浓度及风速监测数据，纠正错误数据，并预测未来某一固定地点的污染物浓度，计算空气污染指数；
[0015]利用所述监测点污染物浓度和风速监测数据，通过烟团轨迹模型进行三维流场模
拟，以得到污染物浓度平面分布精确追踪污染源；
[0016]定期向用户终端发布空气质量检测报告、预测报告、污染物分布图及预测污染源位置。
[0017]可选地，所述根据三维分布网格、所述地面反射率分布、所述风速场、所述温度场和污染物的扩散参数、沉降参数，建立三维烟团轨迹模型，具体包括：
[0018]根据公式
[0019][0020]确定污染物扩散的积分烟团模型；
[0021]式中，C
p(x,y,z,T)
表示T时刻第p个源在(x,y,z)处的浓度，σ
x
、σ
y
、σ
z
表示不同稳定度下的扩散系数，u表示流场在x方向的分量，v表示流场在y方向的分量，ω表示流场在z方向的分量，H
e
表示第p个源的有效高度，V
S
表示污染物颗粒沉降速度，T表示污染物排放时间，Q
p
表示第p个点源的强度，α1表示地面反射率。
[0022]可选地，所述空气污染物监测预警方法，还包括：
[0023]将所述空气污染指数发送至所述用户终端。
[0024]可选地，所述建立风速场，具体包括：
[0025]风场连续方程：
[0026][0027]u*＝u
·
ΔH(x
·
y),
[0028]v*＝v
·
ΔH(x
·
y),
[0029][0030]ΔH(x,y)＝H(x,y)
‑
h'
[0031]其中，u*、v*、w*表示坐标调整后的风场，σ表示调整后的垂向坐标；
[0032][0033]h
s
'＝h
s
(x,y)+10
[0034]H(x,y)＝2000+h
s
(x,y)/2
[0035]其中，z表示坐标铅直高度，h
s
(x,y)表示地形高度，H(x,y)表示模式上边界；
[0036]为了便于在x,y,σ坐标上插值风场满足风场连续方程，同时使得风场改变值最小，问题归结为求泛函的最小值：
[0037][0038]其中：E(U*,V*,ω*,λ)表示任一点的泛函值，表示初始风场，λ表示拉格朗日乘值，a1表示水平方向观测误差，a2表示垂直方向观测误差，表示观测误差方差；
[0039]地面风场初始化：
[0040]用加权插值法将地面各观测点的风速实测值按其u,v分量分别插到模式的各地面格点上，得到地面初始场；
[0041][0042][0043]其中，U表示u,v的分量，i,j表示(i,j)网格点，r表示第K各观测点至(i,j)网格点的平均距离，n表示检测点数量，R
E
表示影响半径；
[0044]上层风场初始化：
[0045]上层风场利用风速幂次律的外推及地转风资料获得，具体包括：从地面至200m的各层风速改变而风向不变，风速改变遵循：
[0046][0047]其中：U表示风速，U
10
表示地面10米风标观测风速；200m以上各高度风场由上层地转风和地面外推的200m层风场线内插而得。
[0048]为达上述目的，本专利技术还提供了如下技术方案：
[0049]一种空气污染物监测预警云平台，包括：
[0050]数据采集模块，用于采集污染物浓度、气温、风向及风速的历史参数；
[0051]数据处理平台，用于获取各污染物的扩散参数、沉降参数；
[0052]建立三维烟团轨迹模型：在不均匀流畅中，污染物扩散采用积分烟团模型：
[0053][0054]其中，C
p(x,y,z,T)
表示T时刻第p个源在(x,y,z)处的浓度，σ
x
、σ
y
、σ
z
表示不同稳定度下的扩散系数，u表示流场在x方向的分量，v表示流场在y方向的分量，ω表示流场在z方向
的分量，H
e
表示第p个源的有效高度，V
S
表示污染物颗粒沉降速度，T表示污染物排放时间，Q
p
表示第p个点源的强度，α1表示地面反射率；
[0055]预测污染源，调整污染源位置、强度排放时间，拟合获取的各监测点的污染物浓度数据，拟合精度达到80％以上，将偏离计算结果的检测数据纳入存疑数据库，并对监测点进行检查维修，达到拟合精度的污染源位置、强度和排放时间作为污染源的预测结果本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种空气污染物监测预警方法，其特征在于，所述空气污染物监测预警方法包括：设置多个监测点；所述监测点用于采集污染物浓度、气温、风向及风速的历史参数；根据城市地形和建筑物的分布建立流动通道的三维分布网格；测量不同区域的地面反射率，并赋值给各个网格，得到地面反射率分布；建立风速场；将所述监测点采集得到温度数据赋值给各个网格中，对其中没有设置监测点的网格通过线性插值得到温度场；根据三维分布网格、所述地面反射率分布、所述风速场、所述温度场和污染物的扩散参数、沉降参数，建立三维烟团轨迹模型；基于Hadoop平台，采用所述三维烟团轨迹模型进行三维流场模拟，利用拟合历史污染物浓度及风速监测数据，纠正错误数据，并预测未来某一固定地点的污染物浓度，计算空气污染指数；利用所述监测点污染物浓度和风速监测数据，通过烟团轨迹模型进行三维流场模拟，以得到污染物浓度平面分布精确追踪污染源；定期向用户终端发布空气质量检测报告、预测报告、污染物分布图及预测污染源位置。2.根据权利要求1所述的空气污染物监测预警方法，其特征在于，所述根据三维分布网格、所述地面反射率分布、所述风速场、所述温度场和污染物的扩散参数、沉降参数，建立三维烟团轨迹模型，具体包括：根据公式确定污染物扩散的积分烟团模型；式中，C
p(x,y,z,T)
表示T时刻第p个源在(x,y,z)处的浓度，σ
x
、σ
y
、σ
z
表示不同稳定度下的扩散系数，u表示流场在x方向的分量，v表示流场在y方向的分量，ω表示流场在z方向的分量，H
e
表示第p个源的有效高度，V
S
表示污染物颗粒沉降速度，T表示污染物排放时间，Q
p
表示第p个点源的强度，α1表示地面反射率。3.根据权利要求1所述的空气污染物监测预警方法，其特征在于，所述空气污染物监测预警方法，还包括：将所述空气污染指数发送至所述用户终端。4.根据权利要求1所述的空气污染物监测预警方法，其特征在于，所述建立风速场，具体包括：风场连续方程：
u*＝u
·
ΔH(x
·
y),v*＝v
·
ΔH(x
·
y),ΔH(x,y)＝H(x,y)
‑
h'其中，u*、v*、w*表示坐标调整后的风场，σ表示调整后的垂向坐标；h'
s
＝h
s
(x,y)+10H(x,y)＝2000+h
s
(x,y)/2其中，z表示坐标铅直高度，h
s
(x,y)表示地形高度，H(x,y)表示模式上边界；为了便于在x,y,σ坐标上插值风场满足风场连续方程，同时使得风场改变值最小，问题归结为求泛函的最小值：其中：E(U*,V*,ω*,λ)表...
【专利技术属性】
技术研发人员：乐平，刘东晨，杜志敏，陈小凡，李壮，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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