环境空气污染物传输风速‑风向数据采集记录装置及方法与流程

本发明属于环境空气(大气)监测技术领域，具体涉及一种环境空气污染物传输风速-风向数据采集记录装置及方法。

背景技术：

为了防治环境空气污染，我国已建有现今世界上自动监测站点最多的空气污染物监测网络。这些站点大多数配备有连续检测风速-风向的气象仪。但是，现有的空气监测站点应用数据采集记录系统(或软件)，将属于矢量的风速-风向数据，混同于属于标量的污染物浓度数据那样计算各时段的平均值；造成谬误，失去综合分析污染物传输的关键属性。因而尽管环境空气监测站点开展风速-风向监测已经很多年，却未能提供与污染物传输密切相关的风速-风向数据；没有对定位观察污染物传输轨迹(走廊)产生应有的作用。

目前，用于环境空气监测站点的数据采集记录系统，不能正确提供风速-风向数据，主要有两方面的技术问题：

(1)常规环境空气监测的数据采集记录系统主要需适合于污染物监测仪器的数据输出特性，以单一且较长的周期采集所有仪器设备的瞬时数据，通常为30秒，这就不能采集到(足以代表站点位置实际环境的)时间分辨率足够高的风速-风向瞬时数据。

(2)同样地，记录系统按污染物浓度(标量)计算方法对风向和风速进行处理，以指定时间范围的瞬时数据的平均值，作为常规5分钟、1小时、1日等时段的监测结果，这导致风速-风向数据谬误，失去描述、分析污染物传输的关键(矢量)属性。

由此可见，为了使获取到的风速-风向数据记录对巨大的人力物力资源开销的回报是划算的(至少是不浪费)，就迫切需要研创出能解决上述问题，且能普遍推广的新技术方法。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种环境空气污染物传输风速-风向数据采集记录装置及方法，为综合分析环境空气污染物传输及影响提供适用的风速-风向数据。

本发明的技术方案：一种环境空气污染物传输风速-风向数据采集记录装置，包括风速-风向瞬时数据采集记录模块和风速-风向各时段统计模块，所述风速-风向瞬时数据采集记录模块的采集输入端与气象仪连接，所述风速-风向瞬时数据采集记录模块的输出端与风速-风向各时段统计模块连接；还包括污染物浓度瞬时数据采集模块和污染物浓度各时段统计模块，所述污染物浓度瞬时数据采集模块的采集输入端与各种污染物监测仪器连接，所述污染物浓度瞬时数据采集模块的输出端与污染物浓度各时段统计模块连接；所述风速-风向各时段统计模块和污染物浓度各时段统计模块的输出端与环境监测历史数据记录模块连接。

一种环境空气污染物传输风速-风向数据采集记录方法，包括：风速-风向瞬时数据采集记录模块以至少每1秒1次周期从气象仪采集风速-风向瞬时数据，并生成风速-风向瞬时数据记录集；风速-风向各时段统计模块从该记录集提取对应时段范围的风速-风向瞬时数据，按标准16方位划分计算各方位角内风速通量以及平均风速、风频，以风速通量加风频之和最大之方位角作为该时段之风向，以该方位角内平均风速作为该时段之风速，并存入环境监测历史数据记录模块；污染物浓度瞬时数据采集模块以适合监测仪器的周期从各污染物监测仪器采集污染物浓度瞬时数据，并生成污染物浓度瞬时数据记录集；污染物浓度各时段统计模块从该记录集提取对应时段范围的污染物浓度瞬时数据，以其算术平均值作为该时段污染物浓度，并存入环境监测历史数据记录模块。

本发明具有以下显著特点：

本发明可以消除原有的风速-风向数据谬误，从而得到正确的环境空气监测站点各时段风速-风向数据记录，以此来表征监测站点受各个方位污染物传输通量所带来的影响大小。通过在广东省环境监测中心，以及深圳市、中山市等地环境监测中心站指定的站点使用，安装使用按照本发明提供的记录方法设计开发的监测数据采集系统，改变了原有的风速-风向数据谬误，为综合分析环境空气污染物传输及影响提供适用的风速-风向数据。

附图说明

图1是本发明实施例所述环境空气污染物传输风速-风向数据采集记录装置和方法的原理示意图。图中：

1、气象仪；2、风速-风向瞬时数据采集记录模块；3、风速-风向各时段统计模块；4、各种污染物监测仪器；5、污染物浓度瞬时数据采集模块；6、污染物浓度各时段统计模块；7、环境监测历史数据记录模块。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例所述环境空气污染物传输风速-风向数据采集记录装置，包括风速-风向瞬时数据采集记录模块2和风速-风向各时段统计模块3，所述风速-风向瞬时数据采集记录模块2的采集输入端与气象仪1连接，所述风速-风向瞬时数据采集记录模块2的输出端与风速-风向各时段统计模块3连接；还包括污染物浓度瞬时数据采集模块5和污染物浓度各时段统计模块6，所述污染物浓度瞬时数据采集模块5的采集输入端与各种污染物监测仪器4连接，所述污染物浓度瞬时数据采集模块5的输出端与污染物浓度各时段统计模块6连接；所述风速-风向各时段统计模块3和污染物浓度各时段统计模块6的输出端与环境监测历史数据记录模块7连接。

其工作原理为：风速-风向瞬时数据采集记录模块2以至少每1秒1次周期从气象仪1采集风速-风向瞬时数据，并生成风速-风向瞬时数据记录集；风速-风向各时段统计模块3从该记录集提取对应时段范围的风速-风向瞬时数据，按标准16方位划分计算各方位角内风速通量(即该方位角内风速之和与风速总和之比)以及平均风速、风频，以风速通量加风频之和最大之方位角作为该时段之风向，以该方位角内平均风速作为该时段之风速，并存入环境监测历史数据记录模块7；污染物浓度瞬时数据采集模块5以适合监测仪器的周期从各污染物监测仪器4采集污染物浓度瞬时数据，并生成污染物浓度瞬时数据记录集；污染物浓度各时段统计模块6从该记录集提取对应时段范围的污染物浓度瞬时数据，以其算术平均值作为该时段污染物浓度，并存入环境监测历史数据记录模块7。

本发明实施例所述环境空气污染物传输风速-风向数据采集记录方法，包括：

将风速-风向瞬时数据采集设计为至少每1秒采集1次。将风速-风向瞬时数据采集周期独立于环境污染物瞬时数据采集周期，建立专门的处理流程，以至少每1秒1次周期采集气象仪风速-风向瞬时数据，按照设定格式逐次记录到数据文件。

将风速-风向各时段监测结果记录设计为适合描述、分析污染物传输过程。环境空气监测数据采集记录系统(或软件)增加风速-风向专用处理程序(或流程)，该专用处理程序能按时段从上述设定格式数据文件提取风速-风向瞬时数据(不包含静风)；并且，按16方位角，分别计算各方位的风频、平均风速与风速通量(即本方位内风速之和与全部风速总和之比)；以同一方位的风频加风速通量的数值最大的方位角作为该时段风向记录，并以该方位的平均风速作为该时段的风速记录。

风速-风向瞬时数据采集记录格式：以每1秒1次采集气象仪风速-风向瞬时数据，按日期时间、风速、风向顺序以制表符分隔将其编写成一行字符，记录到以小时划分(即每1小时1个)的文本文件，文件名中包含其记录日期时间范围的年、月、日、时数值，且仅保留最近48小时的文件。

风速-风向历史数据统计记录格式：以原有污染物监测数据的时段划分，按照本发明提供的方法，与污染物浓度历史数据生成同步，进行统计记录5分钟、10分钟、1小时、1日的风速-风向数据。

本发明通过上述方法，实现了提供正确的风速-风向数据。可以消除原有的风速-风向数据谬误，从而得到正确的环境空气监测站点各时段风速-风向数据记录，以此来表征监测站点受各个方位污染物传输通量所带来的影响大小。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。