一种基于大数据技术的大气污染物溯源系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于大数据技术的大气污染物溯源系统及方法，具体涉及大数据技术环境应用领域，包括数据采集模块、数据聚合模块、污染源指纹模块、数据处理模块、数据分析模块、溯源预警模块、溯源展示模块。本发明专利技术可以对污染区域进行实时监测、数据分析、实时预警、污染物定位追踪，利用传感器采集溯源区域内的大气污染物环境数据，利用传感器或者抓取聚合国家气象站等溯源区域内的地理空间、气象数据，结合大数据实时流技术分析溯源区域内污染物基础数据、气象数据、地理空间数据进行污染物溯源分析，追踪定位污染源。追踪定位污染源。追踪定位污染源。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据技术的大气污染物溯源系统及方法


[0001]本专利技术涉及大数据技术环境应用领域，更具体地说，本专利技术涉及一种基于大数据技术的大气污染物溯源系统及方法。

技术介绍

[0002]随着工业化、城镇化水平的不断提高，对生态环境的影响程度也在逐渐增大：一方面促进了城市社会、经济的发展，提高了城市人们生活水平；另一面由于工业化与城镇化带来的生态环境破坏与环境污染所产生的危害人类生存的负面效应逐步显现。生态系统的生态功能逐渐退化将导致人口集聚效应减少，产业效率低下，城市发展无序等众多问题，造成资源的过度消耗和浪费严重。出现这些问题最主要的原因是企业缺乏环境保护意识和偷排现象严重。发生污染事件之后，如果进行人工测量，有关部门需要花费大量的时间进行分析、调查、取证，但经常出现无法确定污染源的情况。如何有效、及时、全面的对大气环境质量监控监管，污染物溯源和预警是当前主要的问题。一方面加强宣传、引导，另一方面采用大数据和物联网技术，实时监控大气环境情况，及时找出污染事件的根源、收集证据、落实责任；
[0003]专利号为CN201910548525.1的专利技术专利中提及一种基于大数据技术的大气污染物无人机溯源系统及方法，包括以下步骤：利用无人机搭载单片机，单片机配置大气基础数据检测的传感器、温湿度传感器、硫化氢等有毒有害气体传感器采集区域数据；利用单片机上的摄像头采集现场图像数据；然后通过单片机的无线模板与PC电脑端通信，把采集的数据结构化写到文本文件中；最后将结构化的文本文件上传到大数据存储框架HDFS中进行溯源分析。
[0004]然而在此专利技术中，利用无人机的方式检测污染物，无法长时间实时的监测污染区域数据，时效性不高，作用范围有限。具体表现为，需要人工参与，通过人为的释放无人机去现场采集数据，还需要和PC电脑连接，需要一定的专业性，对一般人来说操作难度大；另外，出现污染事件后再去释放无人机，随着污染物的扩散稀释，很难确定污染源；采用不定时释放无人机，没有污染源排放污染物时，是检测不出污染物的。
[0005]专利技术新型内容
[0006]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种基于大数据技术的大气污染物溯源系统及方法，利用地理空间数据、气象数据、大气污染物感知数据结合大数据分析处理技术解决污染物定位追踪、精准溯源问题，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于大数据技术的大气污染物溯源系统，包括数据采集模块、数据聚合模块、污染源指纹模块、数据处理模块、数据分析模块、溯源预警模块、溯源展示模块；
[0008]所述数据采集模块，包括大气环境传感器、气象传感器、空间地理位置数据的采集、解析、存储，通过物联网实时采集区域监测点数据，系统根据数据协议对采集后的数据进行解析并入库存储；
[0009]所述数据聚合模块，对外部数据抓取融合，主要通过HTTP或者TCP整合其他数据源的数据，按照一定的数据结构存储到系统中；
[0010]所述污染源指纹模块，用于保存污染源的污染物特征因子；
[0011]所述数据处理模块，对外部数据进行结构化处理；所述数据分析模块主要是对处理后的结构化数据进行溯源分析、追踪定位污染源；
[0012]所述数据分析模块，根据超标规则对区域内每个站点上传的污染物数据进行判断，提取特征因子并和污染物指纹库进行比对，结合区域气象数据分析模拟污染物扩散路径，对污染物进行溯源分析、追踪定位污染源；
[0013]所述溯源预警模块，对处理后的结构化数据进行溯源分析、追踪定位污染源；
[0014]所述溯源展示模块，展示大气环境数据、气象数据、工厂地理信息数据、污染物扩散动态变化情况。
[0015]在一个优选地实施方式中，所述外部数据包括传感器数据、国家气象站数据，传感器数据包括大气环境传感器数据、气象传感器数据、空间地理位置数据。
[0016]在一个优选地实施方式中，所述污染源指纹模块支持特征因子提前录入指纹库中，根据监测站点上传的污染物信息，识别污染源的污染物特征因子，并把该特征因子保存到指纹库中。
[0017]在一个优选地实施方式中，所述所述污染源指纹模块支持根据上传的监测数据自动更新指纹库信息。
[0018]在一个优选地实施方式中，所述溯源预警模块包括溯源结果预警、报警、推送、保存污染数据。
[0019]在一个优选地实施方式中，还包括一种大气污染物溯源方法，所述溯源方法具体包括以下步骤：
[0020]步骤一：污染物识别，系统对采集溯源区域内污染物数据进行超标判断，当检测到污染物浓度异常时，得到超标特征因子信息和点位信息，然后启动污染物溯源方法对污染物进行追踪定位；
[0021]步骤二：污染路径分析，通过大数据技术分析区域气象数据，根据系统内的历史风向数据，模拟出污染物扩散路径，并计算出每一个扩散路径起点和终点地理坐标；
[0022]步骤三：污染源追踪，监测点上风向区域内的污染源都是可疑点，根据每一段的风速，计算出可疑点到监测点风向平面所需要的运行时间，根据此时间取出路径上污染源当时的污染物信息，进行污染物指纹比对，比对成功的即为可疑的污染源，则进行溯源分析；
[0023]步骤四：污染源确认，根据大气高架点源扩散模型对路径上的每一段进行扩散模型计算，判断扩散到监测点时，监测点是否在其扩散范围内，如果在，则将可疑点和相关数据记录下来，污染物溯源过程结束。
[0024]在一个优选地实施方式中，所述步骤二中对污染路径分析时，可以结合扩散路径上的历史风速数据，计算出路径上每一小段运行时间内风移动的距离。
[0025]在一个优选地实施方式中，所述步骤三中可疑的污染源的筛选方式为：根据风速、路径算出样本点到污染源的时间，使用时间逆推得出这些污染源当时的污染物指纹信息，并与超标因子信息进行比对，初步筛选出可疑的污染源；
[0026]在一个优选地实施方式中，所述步骤三中根据可疑的污染源与溯源点的扩散路
径、距离和污染物浓度得出可疑的污染源对溯源点的贡献值。
[0027]本专利技术的技术效果和优点：
[0028]1、通过本专利技术设计的整体方案，与现有技术相比，可以对污染区域进行实时监测、数据分析、实时预警、污染物定位追踪，利用传感器采集溯源区域内的大气污染物环境数据，利用传感器或者抓取聚合国家气象站等溯源区域内的地理空间、气象数据，结合大数据实时流技术分析溯源区域内污染物基础数据、气象数据、地理空间数据进行污染物溯源分析，追踪定位污染源。
[0029]2、本专利技术与现有技术相比，通过监测站点数据实时上传功能，利用大数据技术存储、加工、分析区域环境基础数据，可以快速高效的得到溯源结果，并且整个过程由系统自动完成，提高了工作效率和溯源的可靠性。
[0030]3、本专利技术通过部署的监测站点实时获取监测数据进行超标判断，出现污染事件后可以快速启动污染溯源任务，并把溯源结果记录下来，然后进行污染事件预警、报警、地图动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据技术的大气污染物溯源系统，其特征在于：包括数据采集模块(1)、数据聚合模块(2)、污染源指纹模块(3)、数据处理模块(4)、数据分析模块(5)、溯源预警模块(6)、溯源展示模块(7)；所述数据采集模块(1)，包括大气环境传感器、气象传感器、空间地理位置数据的采集、解析、存储，通过物联网实时采集区域监测点数据，系统根据数据协议对采集后的数据进行解析并入库存储；所述数据聚合模块(2)，对外部数据抓取融合，主要通过HTTP或者TCP整合其他数据源的数据，按照一定的数据结构存储到系统中；所述污染源指纹模块(3)，用于保存污染源的污染物特征因子；所述数据处理模块(4)，对外部数据进行结构化处理；所述数据分析模块(5)主要是对处理后的结构化数据进行溯源分析、追踪定位污染源；所述数据分析模块(5)，根据超标规则对区域内每个站点上传的污染物数据进行判断，提取特征因子并和污染物指纹库进行比对，结合区域气象数据分析模拟污染物扩散路径，对污染物进行溯源分析、追踪定位污染源；所述溯源预警模块(6)，对处理后的结构化数据进行溯源分析、追踪定位污染源；所述溯源展示模块(7)，展示大气环境数据、气象数据、工厂地理信息数据、污染物扩散动态变化情况。2.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的大气污染物溯源系统，其特征在于：所述外部数据包括传感器数据、国家气象站数据，传感器数据包括大气环境传感器数据、气象传感器数据、空间地理位置数据。3.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的大气污染物溯源系统，其特征在于：所述污染源指纹模块(3)支持特征因子提前录入指纹库中。4.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的大气污染物溯源系统，其特征在于：所述所述污染源指纹模块(3)支持根据上传的监测数据自动更新指纹库信息。5.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的大气污染物溯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李来成，刘伟，王伟，黄家奇，
申请(专利权)人：合肥先进产业研究院，
类型：发明
国别省市：