一种用于大气环境监测的可视化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于大气环境监测的可视化系统，它包括若干监测站、一个数据处理中心、若干显示终端；监测站，包含传感单元、数据传输单元；传感单元包括各种气体传感器和悬浮颗粒物传感器等，采集污染浓度数据，通过数据传输单元以有线或无线方式发送给数据处理中心；可视化软件运行在数据处理单元的主节点中，可视化软件读取存储于数据处理单元的实时监测数据、历史监测数据和地理信息数据，计算出地理网格数据和大气污染浓度网格数据，并进行渲染，绘制出三维地形和大气污染浓度分布图，通过显示终端显示。本发明专利技术适用于大气环境可视化播报应用，也适用于气体泄漏事故中为应急指挥提供决策参考，还适用于为日常生活提供随时随地的大气环境信息参考。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于大气环境监测的可视化系统，它包括若干监测站、一个数据处理中心、若干显示终端；监测站，包含传感单元、数据传输单元；传感单元包括各种气体传感器和悬浮颗粒物传感器等，采集污染浓度数据，通过数据传输单元以有线或无线方式发送给数据处理中心；可视化软件运行在数据处理单元的主节点中，可视化软件读取存储于数据处理单元的实时监测数据、历史监测数据和地理信息数据，计算出地理网格数据和大气污染浓度网格数据，并进行渲染，绘制出三维地形和大气污染浓度分布图，通过显示终端显示。本专利技术适用于大气环境可视化播报应用，也适用于气体泄漏事故中为应急指挥提供决策参考，还适用于为日常生活提供随时随地的大气环境信息参考。【专利说明】—种用于大气环境监测的可视化系统
本专利技术涉及一种可视化系统，特别是关于一种用于大气环境监测的可视化系统。
技术介绍
大气环境与人类的生活息息相关。一方面，生产生活产生的气体排放影响空气质量。随着工业化、城市化进程的持续、深入推进，火电厂、工厂、汽车等产生的各种气体、颗粒物不断的排放到大气中，如二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、氨气、粉尘，导致大气组成发生改变，引发环境异常甚至污染现象，如温室效应、酸雨、雾霾等。另一方面，事故引发的有害气体泄漏威胁生命安全。如印度博帕尔灾难是历史上最严重的工业化学意外，发生氰化物泄漏，引发了严重的后果。我国也成发生过氨气储罐泄漏、二氧化硫泄漏等事故。因此，对大气环境进行大范围监测以及针对高危区域进行密集监测非常重要。我国规定的大气质量监测项目有二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物、一氧化碳和降尘。此外，还可根据区域大气污染的不同特点，增加碳氢化合物、总氧化剂、可吸入颗粒物、二氧化氮、氟化物、铅等特征污染物的监测。所监测的分子状污染物主要有硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、齒代烃、碳氢化合物等；颗粒状污染物主要有降尘、总悬浮微粒、飘尘及酸沉降。对监测数据进行高效分析处理、并直观地可视化呈现气体分布和扩散趋势是大气环境监测的价值体现，能给环境保护以及灾害应急部门提供及时准确的决策参考。大气环境监测的特点在于采集样本的监测点多、数据大且需要实时传输和处理。而用于大气环境监测的可视化系统需要解决海量数据的实时处理、存储和高效可视化等问题。现有技术中，“200810005137.0环境监测系统”“200980109858.9用于提供环境监测的系统和方法”“201010191465.1 一种远程环境监测系统”“201110059734.3环境监测系统’*‘201110330476.8 环境监测系统’*‘201310157585.3 一种环境监测系统’*‘201310272581.X环境监测系统”等，仅限于描述采集样本的装置、数据传输方式等，未提及针对监测数据的可视化处理技术，特别是针对大气环境监测的可视化处理技术。“201210049375.8 —种对数据进行可视化处理的方法及系统”提及采用趋势面和残差叠加法实现数据的网格化，并对网格化的数据采用相应的可视化技术。“201210141601.5 一种突发性水质污染事故模拟仿真及可视化服务系统”强调采用B/S (浏览器/服务器)三层网络结构。“201210174004.2 —种地下环境三维可视化漫游技术”强调地下构筑物模型。“201210228899.3 一种数据可视化方法及系统”描述的是一种计算方法。“201210235942.9 一种海洋环境信息三维可视化方法”及“201210258923.8海洋环境的可视化方法”针对海洋环境信息。“201210175512.2大场景海量数据可视化中的数据预取系统”给出的是数据预取方法。上述提及可视化方法、系统，但这些方法不适合于大气环境监测数据的可视化。陈冬华“大气环境监测数据微机处理系统”讨论了微机在一个监测站采集中的应用；李锋“近地空间大气环境可视化技术研究”讨论了大气环境模型及多种仿真方法；赵艳“大气环境质量模糊评价的可视化实现”讨论了环境评价；袁国林“大气污染扩散可视化_地理信息系统的应用”讨论了等浓度点、等浓度线的计算；蒋志方“城市空气质量预测模型与数据可视化方法研究”提及了多种预测模型、数值计算方法、基于粒子的可视化方法等；但上述均未考虑大气环境监测应用中海量监测数据的实时处理、存储问题，未提出可以实现在线大气环境监测数据高效可视化的系统和方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供可以实时处理和存储大气环境监测数据，并可绘制三维地形及大气污染浓度分布图的可视化系统。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案:用于大气环境监测的可视化系统，其特征在于:它包括若干监测站、一个数据处理中心、若干显示终端；所述的监测站用于放置传感器，包括各种气体传感器和悬浮颗粒物传感器等，采集污染浓度数据，通过数据传输装置进行发送，包含传感单元、数据传输单元。所述数据处理中心用于接收各个监测站的实时数据，进行实时数据存储、地理信息数据存储、数据处理和可视化；所述显示终端包含网页浏览器，用于可视化效果的显示。所述监测站包括固定式监测站和移动式监测站，固定式监测站用于长期在固定地点的数据采集，移动式监测站采用车载或飞行器搭载传感的方式，用于地面随机地点或空中随机位置的数据采集；所述监测站中的传输单元包括有线传输单元和无线传输单元。所述数据处理中心包括若干台计算机，用于存储数据以及运行可视化软件；所述数据处理中心的若干台计算机包括一台主节点，运行实时数据库及可视化软件，还包括若干子节点，运行分布式数据库。所述数据处理中心的可视化软件用于读取实时监测数据，历史监测数据、地理信息数据，进行数据处理和可视化。所述实时监测数据是来自各监测站的当前接收到的监测数据以及某一时期内的监测数据，采用实时数据库存储。所述历史监测数据是某一时间之前产生的监测数据，采用分布式数据库存储。所述地理信息数据包括卫星图片、高程数据、矢量地图等数据，采用分布式数据库存储。所述数据处理包括将地理信息数据进行计算得出地理网格数据，以及将采集的监测数据进行计算得出大气污染物浓度网格数据。所述可视化包括对地理网格数据进行渲染绘制，显示三维地形；以及对大气污染物浓度网格数据进行渲染绘制显示大气污染物浓度的分布和扩散情况。所述可视化包括将三维地形、大气污染物浓度的分布和扩散情况以网页形式显示。所述显示终端包括计算机、手机等，其特征在于可通过有线或无线方式连接数据处理中心网络，并可显示web网页。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本专利技术由于采用实时数据库存储实时数据，可以快速存储来自多个监测站的大量实时监测数据。2、本专利技术由于采用分布式系统，可以存储长期监测产生的海量历史数据，以及存储海量的卫星图片、地形高程等地理信息数据。3、本专利技术由于可视化软件中显示三维地形及大气污染物浓度的分布和扩散情况，因此可以适用于大气环境可视化播报应用，也可以用于气体泄漏事故中给应急指挥提供决策参考。4、本专利技术由于采用的显示终端包括手机等无线设备，可以为日常生活提供随时随地的大气环境信息参考。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的可视化系统结构示意图；图2是本专利技术的数据处理中心的数据处理单元结构示意图；图3是本专利技术的数据处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大气环境监测的可视化系统，其特征在于：它它包括若干监测站、一个数据处理中心、若干显示终端；所述的监测站包含传感单元、数据传输单元；传感单元包括各种气体传感器和悬浮颗粒物传感器等，采集污染浓度数据，通过数据传输单元以有线或无线方式发送给数据处理中心；所述数据处理中心用于接收各个监测站的实时数据，进行实时数据存储、地理信息数据存储、数据处理和可视化；所述显示终端用于可视化效果的显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张霖，麦金耿，陶飞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11