区域大气污染空地一体实时监测预警系统及方法与流程

本发明涉及环境监测技术领域，具体地说是区域大气污染空地一体实时监测预警系统及方法。

背景技术：

不清洁煤炭燃烧、部清洁能源的燃烧、汽车尾气和建筑扬尘等不但造成雾霾的问题，而且还会造成空气中有毒气体增加的问题。现有技术中的大气污染监测系统，只能对区域内的某一点进行监测，并不能系统全面的监测整个区域内的大气污染情况，也不能对区域内的大气污染情况做实时有效的分析，从而不能及时的发现污染源。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供提供区域大气污染空地一体实时监测预警系统及方法，用于全方位的监测区域内的大气污染情况。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：区域大气污染空地一体实时监测预警系统，包括中央监测平台、至少一个地面固定监测平台、至少一个地面流动监测平台和至少一个空中流动监测平台，所述地面固定监测平台、地面流动监测平台和空中流动监测平台各设有定位装置和大气监测集成传感器，所述各定位装置和大气监测集成传感器分别和中央监测平台电连接。

进一步地，所述地面固定监测平台还包括固定风向风速仪、固定温度检测装置和固定气压检测装置，固定风向风速仪、固定温度检测装置和固定气压检测装置分别和所述中央监测平台电连接。

进一步地，所述地面流动监测平台还包括流动风向风速仪、流动温度检测装置和流动气压检测装置，流动风向风速仪、流动温度检测装置和流动气压检测装置分别和中央监测平台电连接。

进一步地，所述地面固定监测平台还包括支架、太阳能电池板、控制箱和传感器盒，太阳能电池板、控制箱和所述固定风向风速仪分别设在支架上，控制箱上设有用于显示固定监测平台的各项监测数据的控制箱显示屏，传感器盒与控制箱连接，传感器盒位于控制箱的外部，地面固定监测平台的定位装置、地面固定监测平台的大气集成传感器、所述固定温度检测装置和固定气压检测装置分别设在传感器盒中。

进一步地，所述空中流动监测平台包括飞行器和吊舱，空中流动监测平台的定位装置和空中流动监测平台的大气监测集成传感器设在吊舱中，吊舱可拆卸的连接在飞行器上。

区域大气污染空地一体实时监测预警方法，包括以下步骤：

1)设置若干的固定监测点，实时地监测各固定监测点的各类颗粒物的浓度和各类污染气体的浓度，实时地将各类颗粒物的浓度与环保标准对比，实时地将各类污染气体的浓度与环保标准对比；

2)当所述步骤1)中一类或几类颗粒物的浓度超出环保标准时，和/或当所述步骤1)中一类或者几类的污染气体的浓度超出环保标准时，获取发生超出环保标准现象的固定监测点的位置；

3)获取所述步骤2)中的发生超出环保标准现象的固定监测点的位置处的风向；

4)当所述步骤3)中的发生超出环保标准现象的固定监测点附近存在与所述步骤3)中获取的风向相平行的道路时，在地面沿所述步骤3)中获取的风向的上风向方向测量各类颗粒物的浓度变化情况和各类污染气体的浓度变化情况，同时，在地面沿所述步骤3)获取的风向的下风向方向测量各类颗粒物的浓度变化情况和各类污染物的浓度变化情况；

当所述步骤2)中的发生超出环保标准现象的固定监测点附近不存在与所述步骤3)中获取的风向相平行的道路时，在空中沿所述步骤3)中获取的风向的上风向方向测量各类颗粒物的浓度变化情况和各类污染气体的浓度变化情况，同时，在空中沿所述步骤3)获取的风向的下风向方向测量各类颗粒物的浓度变化情况和各类污染物的浓度变化情况；

5)分析所述步骤4)中得到的各类颗粒物的浓度和各类污染气体的浓度沿风向的变化情况，确定各类颗粒物浓度的最大值的位置，确定各类污染气体浓度的最大值的位置，从而确定各类颗粒物的污染源的位置和各类污染气体的污染源的位置；

6)获取步骤5)中污染源处的气象条件，从而判断各类颗粒物的扩散趋势和各类污染气体的扩散趋势。

进一步地，所述颗粒物包括TSP、PM10和PM2.5，所述污染气体包括VOCs、CO、SO₂、NO、O₃和NO₂。

进一步地，各所述固定监测点使用地面固定监测平台监测各类颗粒物的浓度和各类污染气体的浓度；

所述步骤4)在地面时使用地面流动监测平台检测各类颗粒物的浓度变化情况和各类污染气体的浓度变化情况；

所述步骤4)在空中时使用空中流动监测平台检测各类颗粒物的浓度变化情况和各类污染气体的浓度变化情况。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的区域大气污染空地一体实时监测预警系统，能够实时地全面的监测区域内的大气的情况，并且能够及时快速的发现污染源，并快速的判断出污染源的扩散趋势，从而帮助环境监测部门及时的做出应对措施。

2、所述地面固定监测平台还包括固定风向风速仪、固定温度检测装置和固定气压检测装置，固定风向风速仪、固定温度检测装置和固定气压检测装置分别和所述中央监测平台电连接，中央监测平台能够及时的获取固定监测平台所在的固定监测点的各项气象条件，快速的帮助中央监测平台找出出正确的污染源追踪方向。

3、所述地面流动监测平台还包括流动风向风速仪、流动温度检测装置和流动气压检测装置，流动风向风速仪、流动温度检测装置和流动气压检测装置分别和中央监测平台电连接，当地面流动监测平台寻找到污染源时，地面流动监测平台能够及时快速的获取污染源处的气象条件，从而帮助中央监测系统快速的判断出污染源的扩散趋势和扩散速度。

4、太阳能电池板可以提高地面固定监测平台的续航能力，在一些无输电线路的监测点，通过太阳能电池板来为设备的运行提供电能，控制箱显示屏用于显示监测数据，传感器盒与控制箱连接，将传感器盒至于控制箱的外部，这可以保证地面固定监测平台的定位装置、地面固定监测平台的大气集成传感器、所述固定温度检测装置和固定气压检测装置能够正常发挥检测作用。

5、所述空中流动监测平台包括飞行器和吊舱，空中流动监测平台的定位装置和空中流动监测平台的大气监测集成传感器设在吊舱中，吊舱可拆卸的连接在飞行器上。这样就可以使空中流动监测平台的定位装置和空中流动监测平台的定位装置独立于飞行器设置，由于在生产区域大气污染空地一体实时监测预警系统的过程中飞行器通常需要单独采购，不同厂家生产的飞行器的定位装置的支撑软件也不同，这就增加了飞行器与中央控制系统电连接的难度，也增加了成本，降低了系统的互换性，空中流动监测平台的定位装置和空中流动监测平台的定位装置独立于飞行器设置，这样可以提高系统的互换性。

6、区域大气污染空地一体实时监测预警方法，不仅可以全方位的实时监测区域内的大气污染情况，而且能够及时的发现超标问题所在，及时快速的寻找污染源。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为地面固定监测平台的结构示意图；

图3空中流动监测平台的结构示意图；

图中：1地面固定监测平台，11支架，12太阳能电池板，13控制箱，14控制箱显示屏，15传感器盒，16斜支撑，17法兰，18固定风向风速仪，2空中，21飞行器，22吊舱，23连接板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，区域大气污染空地一体实时监测预警系统，包括中央监测平台、至少一个地面固定监测平台、至少一个地面流动监测平台和至少一个空中流动监测平台，各地面固定监测平台、各地面流动监测平台和空中流动监测平台各设有定位装置和大气监测集成传感器。

定位装置用于提供地面固定监测平台的GPS坐标信息，提供地面流动监测平台的GPS坐标信息和地面流动监测平台的速度信息，提供空中流动监测平台的GPS坐标信息、高度信息、速度信息和姿态信息。

大气集成传感器用于实时监测各类颗粒物的浓度和各类污染的浓度，颗粒物包括TSP、PM10和PM2.5，污染气体包括VOCs、CO、SO₂、NO、O₃和NO₂。

各定位装置和大气监测集成传感器分别通过数据传输网络和中央监测平台电连接，从而将各大气监测集成传感器监测到的数据和对应的位置信息实时的传输给中央监测平台。数据传输网络可采用GPRS、WIFI、数传电台和有线以太网中的一种或者几种方式。

地面固定监测平台还包括固定风向风速仪、固定温度检测装置和固定气压检测装置，固定风向风速仪、固定温度检测装置和固定气压检测装置分别和所述中央监测平台电连接。

地面流动监测平台还包括流动风向风速仪、流动温度检测装置和流动气压检测装置，流动风向风速仪、流动温度检测装置和流动气压检测装置分别和中央监测平台电连接。

如图1和图2所示，地面固定监测平台1还包括支架11、太阳能电池板12、控制箱13和传感器盒15，太阳能电池板12、控制箱13和固定风向风速仪18分别设在支架上，控制箱13上设有用于显示固定监测平台的各项监测数据的控制箱显示屏14，传感器盒15与控制箱13连接，传感器盒15位于控制箱13的外部，地面固定监测平台的定位装置、地面固定监测平台的大气集成传感器、固定温度检测装置和固定气压检测装置分别设在传感器盒15中，支架11的底部焊接有若干的斜支撑杆16，每个斜支撑杆16的端部各设有法兰17，法兰17用于将支架11的底部连接到地基上从而实现将地面固定监测平台的固定。

如图1和图3所示，空中流动监测平台2包括飞行器21和吊舱22，空中流动监测平台的定位装置和空中流动监测平台的大气监测集成传感器设在吊舱中，吊舱可拆卸的连接在飞行器上，吊舱上设有连接板23，连接板通过螺钉组连接在飞行器上。

使用区域大气污染空地一体实时监测预警系统对区域内的大气进行监测时，包括以下六步：

1)设置若干的固定监测点，各固定监测点使用地面固定监测平台监测各类颗粒物的浓度和各类污染气体的浓度，实时地监测各固定监测点的各类颗粒物的浓度和各类污染气体的浓度并将数据送至中央监测平台，通过中央监测平台实时地将各类颗粒物的浓度与环保标准对比，实时地将各类污染气体的浓度与环保标准对比，同时中央监测平台实时的显示各个固定监测点的监测数据并对监测数据进行存储；

2)当步骤1)中一类或几类颗粒物的浓度超出环保标准时，和/或当步骤1)中一类或者几类的污染气体的浓度超出环保标准时，通过位于固定监测平台上的位置装置获取发生超出环保标准现象的固定监测点的位置；

3)获取步骤2)中的发生超出环保标准现象的固定监测点的位置处的风向，可以通过设置在固定点处的固定监测平台的固定风向风速仪来确定固定监测点处的风向信息，也可以直接通过气象部门发布的信息来获取风向信息；

4)当步骤3)中的发生超出环保标准现象的固定监测点附近存在与步骤3)中获取的风向相平行的道路时，通过使用一地面流动监测平台在地面沿步骤3)中获取的风向的上风向方向测量各类颗粒物的浓度变化情况和各类污染气体的浓度变化情况，同时，通过使用另一地面流动监测平台，在地面沿步骤3)获取的风向的下风向方向测量各类颗粒物的浓度变化情况和各类污染物的浓度变化情况；

当步骤2)中的发生超出环保标准现象的固定监测点附近不存在与步骤3)中获取的风向相平行的道路时，通过使用一空中流动监测平台在空中沿步骤3)中获取的风向的上风向方向测量各类颗粒物的浓度变化情况和各类污染气体的浓度变化情况，同时，通过使用另一空中流动监测平台在空中沿步骤3)获取的风向的下风向方向测量各类颗粒物的浓度变化情况和各类污染物的浓度变化情况；

5)分析步骤4)中得到的各类颗粒物的浓度和各类污染气体的浓度沿风向的变化情况，确定各类颗粒物浓度的最大值的位置，确定各类污染气体浓度的最大值的位置，从而确定各类颗粒物的污染源的位置和各类污染气体的污染源的位置；

6)获取步骤5)中污染源处的气象条件，气象条件包括风向、风速、气压、雨雪状况，当使用地面流动监测平台寻找到污染源后，将地面流动监测平台停放在污染源所在的位置，通过位于地面流动监测平台上的流动风向风速仪来确定污染源处的风速和风向，通过流动温度装置来确定污染源处的温度，通过流动气压检测装置来确定污染源处的气压，雨雪天气然后通过中央监测平台的软件运算分析，从而判断各类颗粒物的扩散趋势和各类污染气体的扩散趋势。

本发明可以实现对区域内的大气进行空地一体全方位全天候全方位的监测，并能及时快速的发现污染种类和污染源。