一种基于大数据处理的污染源在线分析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处理的污染源在线分析系统及方法，属于污染监测领域，所述的污染源分析方法包括对大气污染进行分析，对水域污染进行分析。所述的在线分析系统架构包括数据采集、消息传输、数据存储、多个不同的可视化子系统等模块。本发明专利技术能够有效的对大气的污染源进行量化评估，并且对水质进行评价以及对水域的污染源进行量化评估。及对水域的污染源进行量化评估。及对水域的污染源进行量化评估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据处理的污染源在线分析系统及方法


[0001]本专利技术属于污染监测领域，更具体的说涉及一种基于大数据处理的污染源在线分析系统及方法。

技术介绍

[0002]随着人类经济活动和生产的迅速发展，在大量消耗能源的同时，同时也将大量的废气、烟尘物质排入大气，严重影响了大气环境的质量，特别是在人口稠密的城市和工业区域。
[0003]现在的污染源监测分析系统缺乏针对性，很多的污染源监测系统只是对某一部分污染源进行监测，例如单独对大气污染进行监测，或者是对水域污染进行监测。
[0004]而随着计算机技术以及大数据技术的发展，对多种污染进行同时监测，并且建立一个基于大数据的污染源监测平台，能够有效的综合污染监测水平，并且提高污染监测效率的。

技术实现思路

[0005]本专利技术能够有效的对大气的污染源进行量化评估，并且对水质进行评价以及对水域的污染源进行量化评估，在结合大数据监测平台，能够有效的提高污染监测效率。通过改进后的各类污染源分析算法，能够提高污染源的分析准确度，相较于现有的污染源分析方法，本专利技术中提供的方法，能够根据准确的对不同类型的污染源进行分析。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：所述的污染源分析方法包括对大气污染进行分析，选择PM2.5、PM10、SO2、NO2与CO这5种大气污染物，作为目标污染物；对水域污染进行分析，采用单因子评价法分析监测数据评价主要污染物种类、采用内梅罗综合评价法处理监测数据对水域的污染程度进行评价，使用污染普查、环境统计数据采用输出系数模型对各区域进行污染源分析。
[0007]进一步地，所述的对大气污染进行分析；采用离散弗雷歇距离对各个目标污染物的供暖期与非供暖期的迁移变化曲线，进行二维路径的空间相似性描述；采用24小时的供暖期均值差分累积，来计算冬季燃煤对各类污染物的贡献率，计算公式如下：
[0008]式中：i表示污染物种类，j表示小时，表示污染物冬季供暖期小时浓度，表示污染物非供暖期小时浓度，表示冬季燃煤对某种污染物贡献率。
[0009]进一步地，所述的采用单因子评价法分析监测数据评价主要污染物种类，该方法将各种具体水质参数的浓度数值和评价分析指标进行比较，将单项评估最差因子的水体类型为水样的水质类型。计算公式如下：
[0010]为单个水质质量参数污染指数，为污染物的实际测量污染物浓度；当时，表示当前样品水体无超标因子，可评价为水体无污染影响；当时，表示当前样品水体评价为已经受到污染，与污染程度成正比关系。
[0011]进一步地，所述的采用内梅罗综合评价法处理监测数据对水域的污染程度进行评价，计算公式如下：
[0012][0013]其中，表示各样品中单项水质参数的评价值的平均值，为各样品中单项水质参数评分制的最大值，n是水质参数项数。
[0014]进一步地，所述的输出系数模型，为改进后的输出风险模型计算式如下：
[0015]式中，X降雨修正数，Y地形修正数，其他同输出系数模型公式。
[0016]再一方面，一种基于大数据处理的污染源在线分析系统，所述的系统适用于所述的方法，所述的系统包括系统架构包括数据采集、消息传输、数据存储、多个不同的可视化子系统模块；所述的数据采集模块，用于将监控设备监控所得的环境数据进行采集并最终存储到本系统的数据库中；所述的消息传输模块，用于在接收到监控设备以及其他数据源的数据之后，将其持久化到数据库中，以供后期的使用；所述的数据存储模块，用于将数据进行持久化存储。需要考虑海量数据存储的情况。
[0017]进一步地，所述的数据存储模块中采用MySQL与MongoDB混合存储；不同的子系统根据是否需要使用事务操作以及是否需要支持海量数据存储，使用不同的数据库；进一步地，所述的消息传输模块使用Kafka服务，选择Kafka作为系统的消息队列。
[0018]进一步地，所述的数据采集模块采用Netty框架，Netty框架对于单台服务器能够
建立一个能够高效建立长连接的方式。
[0019]进一步地，所述的数据采集模块中的数据传输格式使用GoogleProtocolBuffer简称GPB，作为Netty框架中监控设备和服务器的通讯格式。
[0020]本专利技术有益效果：本专利技术能够有效的对大气的污染源进行量化评估，并且对水质进行评价以及对水域的污染源进行量化评估，在结合大数据监测平台，能够有效的提高污染监测效率。
[0021]通过改进后的各类污染源分析算法，能够提高污染源的分析准确度，相较于现有的污染源分析方法，本专利技术中提供的方法，能够根据准确的对不同类型的污染源进行分析。
附图说明
[0022]图1为本专利技术方法流程图；图2为本专利技术系统框图；图3为本专利技术系统数据采集；图4为本专利技术系统消息传输；图5为本专利技术系统数据存储图。
具体实施方式
[0023]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的典型实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本专利技术所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0024]除非另有定义，本专利技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本专利技术中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
实施例一
[0025]如图1所示，构建一种基于大数据处理的污染源在线分析方法。
[0026]所述的污染源分析方法包括对大气污染进行分析，（1）供暖期与非供暖期的PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO这5种主要目标污染物的24小时均值浓度分布和迁移变化，具有较高的相似性，满足背景差分的基本前提条件。（2）冬季供暖期和夏季非供暖期之间存在的最大污染源差异是供暖热力生产燃煤污染源的这一先验知识，即可将冬季供暖期和非供暖期的PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO这5种主要目标污染物的24小时均值浓度分布和迁移变化之间的浓度差异，视为以非供暖期的分布特征为背景由于冬季供暖燃煤污染排放引发的异常变化。
[0027]所述的对大气污染进行分析；采用离散弗雷歇距离对各个目标污染物的供暖期与非供暖期的迁移变化曲线，进行二维路径的空间相似性描述；离散弗雷歇距离的基本原理是：计算两条曲线之间各个点的相对距离，将两条曲线上的各个点按照距离以及曲线的趋势进行配对，最后根据这些配对的距离，采用使用距离集合中的最大值作为最终距离，来描述两条曲线的相似性。离散弗雷歇距离的特点在于以最小化采样方式获得离散点的最大距离，具体定义如下：
[0028]其中，和分别是曲线A和B的采样点，为最大距离。
[0029]采用24小时的供暖期均值差分累积，来计算冬季燃煤对各类污染物的贡献率，计算公式（1）如下：（1）式中：i表示污染物种类，j表示小时，表示污染物冬季供暖期小时浓度，表示污染物非供暖期小时浓度，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据处理的污染源在线分析方法，其特征在于：所述的污染源分析方法包括对大气污染进行分析，选择PM2.5、PM10、SO2、NO2与CO这5种大气污染物，作为目标污染物；对水域污染进行分析，采用单因子评价法分析监测数据评价主要污染物种类、采用内梅罗综合评价法处理监测数据对水域的污染程度进行评价，使用污染普查、环境统计数据采用改进的输出系数模型对各区域进行污染源分析。2.根据权利要求1所述的一种基于大数据处理的污染源在线分析方法，其特征在于：所述的对大气污染进行分析；采用离散弗雷歇距离对各个目标污染物的迁移变化曲线，进行二维路径的空间相似性描述；采用24小时的供暖期均值差分累积，来计算冬季燃煤对各类污染物的贡献率，计算公式如下：式中：i表示污染物种类，j表示小时，表示污染物冬季供暖期小时浓度，表示污染物非供暖期小时浓度，表示冬季燃煤对某种污染物贡献率。3.根据权利要求1所述的一种基于大数据处理的污染源在线分析方法，其特征在于：所述的采用单因子评价法分析监测数据评价主要污染物种类，该方法将各种具体水质参数的浓度数值和评价分析指标进行比较，将单项评估最差因子的水体类型为水样的水质类型。计算公式如下：计算公式如下：为单个水质质量参数污染指数，为污染物的实际测量污染物浓度；当时，表示当前样品水体无超标因子，可评价为水体无污染影响；当时，表示当前样品水体评价为已经受到污染，与污染程度成正比关系。4.根据权利要求1所述的一种基于大数据处理的污染源在线分析方法，其特征在于：所述的采用内梅罗综合评价法处理监测数据对水域的污染程度进行评价，计算公式如下：计算公式如下：其中，表示各样品中单项水质参数的评价值的平均值，为各样品中单项
水质参数评分制的最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维东，王晓艳，
申请(专利权)人：江苏捷利达环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：