本发明属于监测,具体涉及一种环保大数据综合监测平台。
背景技术:
1、挥发性有机物(volatile organic compounds, vocs)是指在常温下饱和蒸汽压较高、易挥发的有机化学物质的总称。作为臭氧和二次有机气溶胶的关键前体物,vocs的排放是导致区域复合型大气污染的重要根源,其对人体健康及生态环境构成的危害已引发全球范围的广泛关注。
2、为应对严峻的大气污染挑战,世界各国相继出台了严格的vocs排放法规与标准。在此背景下,对vocs排放进行有效、精准的监测与监管,成为实施污染源管控、评估治理设施效能、以及实现减排目标的核心技术基础。传统的vocs监测手段主要依赖于离线采样与实验室分析(如使用气相色谱-质谱联用仪)。该方法虽精度高,但存在明显的滞后性,无法提供实时数据,难以满足对污染过程进行快速响应与动态管理的现代环境管理需求。
3、随着传感器技术、自动控制技术和物联网(iot)技术的飞速发展,在线连续排放监测系统(cems)已成为固定污染源vocs监测的主流技术。
4、然而,当前的监测体系仍面临诸多挑战:首先,监测系统本身产生的海量时序数据远超传统方法的处理能力,其深层价值未能被有效挖掘;其次,治理设施(如rto、吸附装置)的运行状态缺乏智能预警,故障发现与处置往往滞后,导致排放超标风险;再者,面对无组织排放与复杂污染源,精准、快速地追溯污染源头依然困难。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种环保大数据综合监测平台,用以解决现有技术无法精准、快速地追溯污染源头的问题。
2、为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
3、第一方面,本发明提供了一种环保大数据综合监测平台,所述平台包括:
4、感知层,所述感知层用于实时采集监测区域内的多个监测点的污染物浓度和环境数据;
5、数据层,所述数据层用于对监测点的污染物浓度和环境数据进行预处理以及对预处理后的污染物浓度和环境数据进行存储;
6、分析层,所述分析层用于对预处理后的各监测点的污染物浓度和环境数据进行污染物实时定位分析,确定污染物的排放位置及其释放浓度;
7、展示层,所述展示层用于对监测点的污染物浓度与环境数据以及污染物的排放位置及其释放浓度进行可视化展示。
8、优选地,所述分析层包括:
9、模型构建模块,用于构建污染物扩散模型,所述污染物扩散模型用于建立各监测点的位置坐标、污染物浓度、环境数据以及污染排放时的释放浓度与污染物的排放位置之间的映射关系;
10、函数构建模块,用于基于污染物扩散模型和实时测得的污染物浓度,构建排放位置求解函数;
11、函数求解模块,用于基于预设的求解算法对排放位置求解函数进行迭代求解,得到污染物的排放位置及其释放浓度。
12、优选地,所述预处理包括:数据清洗、对齐和格式化处理。
13、优选地,所述污染物扩散模型采用高斯烟羽扩散理论构建。
14、优选地,所述预设的求解算法为交叉变异差分算法。
15、优选地,所述函数求解模块在执行基于预设的求解算法对排放位置求解函数进行迭代求解时的步骤包括:
16、基于预设规则生成若干污染排放时的释放浓度与排放位置作为交叉变异差分算法的种群,并以排放位置求解函数作为交叉变异差分算法的适应度函数;
17、在当前迭代中,从种群中选取预设数量的个体,作为待变异对象;
18、基于预设的变异因子对各待变异对象进行差分变异,得到各待变异对象所对应的变异体;
19、基于预设的交叉概率将各待变异对象与对应的变异体进行交叉处理,得到预设数量的新的个体;
20、将预设数量的个体以及新的个体均输入到适应度函数中,得到各个体的变异前适应度值和变异交叉后适应度值;
21、基于各个体的变异前适应度值和变异交叉后适应度值对当前迭代的种群进行更新,得到更新后的种群,以更新后的种群作为下一次迭代的种群,直至达到预设的迭代终止条件,并得到最优个体,最优个体所对应的排放位置及其释放浓度,作为最终的污染物的排放位置及其释放浓度。
22、优选地,所述预设规则为:
23、构建排放位置求解函数的求解范围;
24、在求解范围内随机生成两组函数解,一组函数解包含多个污染排放时的释放浓度与排放位置;
25、将两组函数解分别输入至适应度函数中,得到两组适应度累计值,将两组函数解中最小的适应度累计值所对应的函数解作为交叉变异差分算法的种群。
26、优选地,在每次迭代中采用第一自适应函数对变异因子进行动态更新。
27、优选地,在每次迭代中采用第二自适应函数对交叉因子进行动态更新。
28、优选地,所述分析层还包括:
29、预警模块,用于根据污染物的排放位置及其释放浓度生成预警信息;
30、推送模块,用于将预警信息推动给用户端。
31、本发明的有益效果是:
32、本发明通过感知层来采集监测区域内的多个监测点的污染物浓度和环境数据,然后利用分析层对预处理后的各监测点的污染物浓度和环境数据进行污染物实时定位分析,可以精准、快速地追溯污染源头,最终推动环境监管从“被动响应”向“主动预警”进行转变。
1.一种环保大数据综合监测平台,其特征在于,所述平台包括:
2.根据权利要求1所述的环保大数据综合监测平台,其特征在于,所述分析层包括:
3.根据权利要求2所述的环保大数据综合监测平台,其特征在于,所述预处理包括:数据清洗、对齐和格式化处理。
4.根据权利要求2所述的环保大数据综合监测平台,其特征在于,所述污染物扩散模型采用高斯烟羽扩散理论构建。
5.根据权利要求2所述的环保大数据综合监测平台,其特征在于,所述预设的求解算法为交叉变异差分算法。
6.根据权利要求5所述的环保大数据综合监测平台,其特征在于,所述函数求解模块在执行基于预设的求解算法对排放位置求解函数进行迭代求解时的步骤包括:
7.根据权利要求6所述的环保大数据综合监测平台,其特征在于,所述预设规则为:
8.根据权利要求6所述的环保大数据综合监测平台,其特征在于,在每次迭代中采用第一自适应函数对变异因子进行动态更新。
9.根据权利要求6所述的环保大数据综合监测平台,其特征在于,在每次迭代中采用第二自适应函数对交叉因子进行动态更新。
10.根据权利要求6所述的环保大数据综合监测平台,其特征在于,所述分析层还包括: