本发明涉及大气环境监测技术领域，尤其涉及一种大气环境监测预警方法及大气环境监测预警系统。
背景技术
随着经济发展与社会进步，人们的生活水平得到了前所未有的提升，但随之而来的环境污染也逐渐凸显成为一个引人关注的重要问题。对生态环境造成的不可磨灭的破坏已逐渐直接影响到人们的日常生活，尤其是大气污染。工业化、城市化带来的大气污染问题日益严重，工厂排放的废气、机动车尾气、餐饮业排放的油烟、冬季烧煤供暖等都会导致大气中的颗粒物浓度增加。
污染源的增多、污染程度日益严重、范围逐渐扩大，大气污染给人们带来巨大经济损失的同时还严重影响着人类的健康乃至生存。大气污染带来的雾霾天气使得能见度下降，易引发交通事故，对交通运输安全产生不良影响；更重要的是在污染天气下大气中细颗粒物的增加（特别是pm2.5）还会使得气管炎等呼吸道疾病、心血管疾病的发生或者加剧，长期处于污染环境也易产生肺癌。污染天气已经对人类健康造成了严重的危害。联合国环境署的报告中显示，每年约有650万人因空气污染而丧生，若不加控制，到2040年这一数字将增加到740万。
大气环境的数据繁多且具有时空变化性，若以普通表格直接罗列的方式将无法体现出众多数据的规律。数据可视化是对数据以图形图像方式的直观展现，因此，选择合适的可视化技术将这些大气环境的相关数据以图像的方式展现在人们面前并可以与之交互，对于有效利用好环境监测预警系统、并以此系统为基础进行分析和污染的预警具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种大气环境监测预警方法及大气环境监测预警系统，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种大气环境监测预警方法，其中，所述大气环境监测预警方法包括：
收集大气环境要素数据，并对所述大气环境要素数据进行处理得到数据处理结果；
实时对所述数据处理结果进行监控；
对所述数据处理结果进行图形构建，以及对构建的图形进行显示与分析；
对各类大气环境要素数据设置相应的报警阈值；
根据实时监控的情况以及构建的图形，对达到所述报警阈值的数据进行报警显示。
优选地，所述收集大气环境要素数据，并对所述大气环境要素数据进行处理得到数据处理结果包括：
按照收集地址、收集时间和收集频率对待收集的大气环境要素数据设定收集规则；
根据所述收集规则对所述大气环境要素数据进行收集并进行分类存储；
对所述大气环境要素数据进行数据预处理；
对所述数据预处理后的大气环境要素数据根据数据类型不同存储至文件库或者数据库中；
分别对存储在所述文件库的访问接口以及所述数据库的访问接口进行封装，并生成文件库访问接口封装信息日志以及数据库访问接口封装信息日志。
优选地，所述大气环境要素数据包括环境监测数据和数值模式数据。
优选地，所述环境监测数据来源于各个监测站，对所述环境监测数据进行处理包括：
查询各个监测站的站点信息；
获取各个监测站数据所在的原始小时数据表；
在所述原始小时数据表中查询该收集时刻的监测数据；
计算该收集时刻各污染物的滑动24小时平均浓度以及臭氧滑动8小时平均浓度；
将计算得到的各污染物的滑动24小时平均浓度以及臭氧滑动8小时平均浓度收集至临时表；
判断所述临时表内的数据文件是否完整；
若完整，则将所述临时表内的数据文件进行转换并统计入库，存入点位小时表。
优选地，所述数值模式数据包括计算得到的对未来的预测数据，对所述数值模式数据进行处理包括：
判断数值模式数据文件是否存在；
若存在，则判断数值模式数据文件是否上传完毕；
若上传完毕，则判断数值模式数据文件是否完整；
若完整，则将数值模式数据文件进行解析入库。
优选地，所述对达到所述报警阈值的数据进行报警显示包括对达到报警阈值的数据在地图上相应的落区进行闪烁预警。
优选地，所述对所述数据处理结果进行图形构建，以及对构建的图形进行显示与分析包括根据交互工具及分析工具，对所述数据处理结果进行交互分析。
优选地，对所述数据处理结果进行图形构建包括构建图片产品、二维地理信息和统计图表，所述交互分析包括图片产品展现与交互分析、二维地理信息展现与交互分析和统计图表展现与交互分析。
作为本发明的第二个方面，提供一种大气环境监测预警系统，其中，所述大气环境预警监测系统包括：
数据收集与处理模块，所述数据收集与处理模块用于收集大气环境要素数据，并对所述大气环境要素数据进行处理得到数据处理结果；
监控模块，所述监控模块与所述数据收集与处理模块连接，所述监控模块用于实时对所述数据处理结果进行监控；
图形构建模块，所述图形构建模块与所述监控模块连接，所述图形构建模块用于对所述数据处理结果进行图形构建，以及对构建的图形进行显示与分析；
报警阈值设置模块，所述报警阈值设置模块与所述图形构建模块连接，所述报警阈值设置模块用于对各类大气环境要素数据设置相应的报警阈值；
报警模块，所述报警模块与所述报警阈值设置模块连接，所述报警模块用于根据实时监控的情况以及构建的图形，对达到所述报警阈值的数据进行报警显示。
优选地，所述报警模块包括大气污染预警单元、预警信息制作单元、预警信息发布单元和预警信息查询单元，
所述大气污染预警单元用于根据与预警等级对应的预警颜色进行显示与闪烁告警；
所述预警信息制作单元用于将不同的预警信息填充相应的预警颜色制作成为预警信息；
所述预警信息发布单元用于将制作得到的所述预警信息进行修改订正后发布；
所述预警信息查询单元用于提供根据查询条件对制作得到的所述预警信息的查询。
本发明提供的大气环境监测预警方法，通过对大气环境要素数据进行收集，然后对收集到的大气环境要素数据进行处理，并根据处理结果构建图形数据，根据图形数据以及实时监控的情况实现对大气环境的预警，有效解决了现有技术中无法进行环境监测预警的问题，且本发明提供的大气环境监测预警方法具有监测易于实现，预警结果准确的优势。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的大气环境监测预警方法的流程图。
图2为本发明提供的环境监测数据处理流程图。
图3为本发明提供的数值模式数据处理流程图。
图4为本发明提供的大气环境监测预警系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种大气环境监测预警方法，其中，如图1所示，所述大气环境监测预警方法包括：
s110、收集大气环境要素数据，并对所述大气环境要素数据进行处理得到数据处理结果；
s120、实时对所述数据处理结果进行监控；
s130、对所述数据处理结果进行图形构建，以及对构建的图形进行显示与分析；
s140、对各类大气环境要素数据设置相应的报警阈值；
s150、根据实时监控的情况以及构建的图形，对达到所述报警阈值的数据进行报警显示。
本发明提供的大气环境监测预警方法，通过对大气环境要素数据进行收集，然后对收集到的大气环境要素数据进行处理，并根据处理结果构建图形数据，根据图形数据以及实时监控的情况实现对大气环境的预警，有效解决了现有技术中无法进行环境监测预警的问题，且本发明提供的大气环境监测预警方法具有监测易于实现，预警结果准确的优势。
具体地，所述收集大气环境要素数据，并对所述大气环境要素数据进行处理得到数据处理结果包括：
按照收集地址、收集时间和收集频率对待收集的大气环境要素数据设定收集规则；
根据所述收集规则对所述大气环境要素数据进行收集并进行分类存储；
对所述大气环境要素数据进行数据预处理；
对所述数据预处理后的大气环境要素数据根据数据类型不同存储至文件库或者数据库中；
分别对存储在所述文件库的访问接口以及所述数据库的访问接口进行封装，并生成文件库访问接口封装信息日志以及数据库访问接口封装信息日志。
所述大气环境要素数据包括环境监测数据和数值模式数据。
数据收集是能够实现服务的基础，包括对监测站数据、数值模式数据和其他数据的收集调度。监测站数据来自于监测站监测到的实况数据，数值模式数据和其他数据来自于网络共享或由cimiss（chinaintegratedmeteorologicalinformationservicesystem，全国综合气象信息共享平台）提供的统一访问接口进行不同类型数据的收集调度，对不同的数据设定扫描时间频率，当扫描到新的数据后，系统自动对该数据进行分类存储，放在指定的数据库下。按照要求，对不同数据输入不同的收集规范，包括收集地址、时间、频率；按照设定的收集规范，对数据进行收集，若收集成功则记录上传数据量、所花时间等日志信息，若收集失败，则记录收集失败原因日志信息。
对所述大气环境要素数据进行处理主要包括：对收集到的数据进行解析，根据需要对数据进行格式的转换，核查是否存在突破一定阈值不规范的数据，并对数据进行解包解压、打包压缩等处理，主要包括数据解析、元数据抽取、格式转换、要素界限值检查、解包解压处理、打包压缩处理和基本统计规整。
在对大气环境要素数据进行处理后，进行数据入库，主要将数据处理之后的数据，通过调用库接口，将数据存储至文件库和数据库中，包括文件库入库和数据库入库。首先对预处理后的数据进行判断是需要存储在文件库还是数据库中，通过对应的库接口，把处理后的数据存放到对应的库中，并生成对应的数据库或文件库存储信息日志。
在数据处理的最后要对文件库数据与数据库数据访问接口进行封装，以便使外部系统或者用户能通过调用接口访问库数据，包括文件库数据访问服务和数据库访问服务。针对文件库和数据库，分别解析数据访问规则，根据对应的规则对数据访问进行接口封装，生成文件库或数据库访问接口封装信息日志。
本发明中的大气环境要素监测提供对各项环境气象要素（如雾、霾、aqi等）的实时监控，并对相关的气象要素进行监控与分析。包括环境气象要素实时监测、气象要素及背景形势场分析、动力因子及气象扩散条件分析和预报技术融合分析四种类型的不同产品，主要是平面图、gis图和曲线图的展示与交互，提供历史资料查询功能，设置查询条件后可基于时间、地区或其他条件进行查询，展现出对应的平面产品图、gis图或曲线图。
具体地，所述环境监测数据来源于各个监测站，对所述环境监测数据进行处理包括：
查询各个监测站的站点信息；
获取各个监测站数据所在的原始小时数据表；
在所述原始小时数据表中查询该收集时刻的监测数据；
计算该收集时刻各污染物的滑动24小时平均浓度以及臭氧滑动8小时平均浓度；
将计算得到的各污染物的滑动24小时平均浓度以及臭氧滑动8小时平均浓度收集至临时表；
判断所述临时表内的数据文件是否完整；
若完整，则将所述临时表内的数据文件进行转换并统计入库，存入点位小时表。
具体地，如图2所示，环境监测数据即实况数据，来源为气象局内部共享平台，来自于各监测站。具体地步骤如下：首先查询所需要的采集站的站点信息，获取到采集站数据所在的原始小时数据表。在原始的小时数据表中，查询该采集时刻的监测数据，计算出采集时刻各污染物的滑动24小时平均浓度及臭氧滑动8小时平均浓度。将所需要的数据采集入临时表，判断是否完整，完整则转换并统计入库，存入点位小时表，在后续系统中读取数据便可使用该表，进一步计算市区县的各项监测数据，这部分站点数据。根据站点数据，生成micaps第三类数据格式文件（mic3文件，站点数据），以便ncl可直接读取，随后进入ncl出图的流程。
具体地，所述数值模式数据包括计算得到的对未来的预测数据，对所述数值模式数据进行处理包括：
判断数值模式数据文件是否存在；
若存在，则判断数值模式数据文件是否上传完毕；
若上传完毕，则判断数值模式数据文件是否完整；
若完整，则将数值模式数据文件进行解析入库。
如图3所示，数值模式数据与实况数据不同，非监测所得，而是由高性能的计算机根据大量的方程公式经过计算得到的对未来的预测。预报方式的不同也产生了各种不同的产品，如环境要素模式预报的浙江模式、上海模式、北京模式，气象模式预报的ec模式、t639模式、zjwrf模式、ncep模式等等，这些产品由网络共享文件的方式所得，通过cimiss提供的统一访问接口进行收集。首先判断数据文件是否存在、已经上传完毕且完整，随后进行数据解析入库。需要以平面图形式展示的部分进入ncl出图的流程，在所有待执行的该模式ncl命令区查询优先级最高的五个，启动五个ncl执行线程共同工作。
具体地，所述对达到所述报警阈值的数据进行报警显示包括对达到报警阈值的数据在地图上相应的落区进行闪烁预警。
本发明中的大气环境预警根据实况监测和预报趋势，自动识别出大气环境的污染信息，并提供多种交互制作工作方便业务人员进行预警信息的制作；提供市对县（市、区）的指导以及市级、县（市、区）级气象与环保协同会商功能，并提供预警的更新、删除、修改和发布功能。可以针对各类大气环境要素信息，设置相应的报警阈值，对达到预警指标阈值的数据进行报警显示，即在地图上相应的落区闪烁预警，不超出则不做处理。主要是gis图的展示与交互。
具体地，所述对所述数据处理结果进行图形构建，以及对构建的图形进行显示与分析包括根据交互工具及分析工具，对所述数据处理结果进行交互分析。
进一步具体地，对所述数据处理结果进行图形构建包括构建图片产品、二维地理信息和统计图表，所述交互分析包括图片产品展现与交互分析、二维地理信息展现与交互分析和统计图表展现与交互分析。
图片产品展现与交互分析具体为，大气环境监测预警系统中产生了大量的图片产品，为查看这些产品，通过单图片或多图片叠加的方式在屏幕上展示出来，同时叠加上地理信息，包括国界、省界、市界、县界等，便于业务人员能够方便的浏览某种环境指标或气象要素指标量。选取某一时间条件、空间条件和产品，获取到对应的产品图片进行展现，且提供动画效果可进行播放，展示不同时刻的产品形态，便于浏览分析产品随时间演变的趋势。图片可以前翻、后翻和放大缩小，同时提供图片下载功能，根据图片文件的命名规范将需要保存的图片根据选择的时间条件、空间条件拼装成相应的文件名，将图片下载到规定的输出目录。
二维地理信息展现与交互分析负责二维地理空间可视化数据的图形显示，提供地图浏览、地图渲染、动画交互、图层管理、区域管理等功能辅助用户浏览二维地理可视化系统以及进行交互操作。该模块负责接收各业务子系统通过统一数据展示接口传入的矢量（多点、线、面）或栅格（二维格点场）数据，载入并进行处理，在地图上进行多种样式的展示，地图还可以放大、缩小、拖动漫游，可以进行图片保存以便记录下某状态下的界面产品下次查看。
统计图表展现与交互分析提供各种统计图或表格的显示，包括曲线图、柱状图等的显示和动态显示等各种显示方式，并且提供下载保存和基于图片的分析功能。根据要求选择不同的图表进行展示，例如表示某一要素随时间变化的波动趋势采取曲线图的形式，表示不同地区间的对比状况则可以采用柱状图的形式，而以表格的形式表达统计资料数量关系有利于反映出事物的全貌和蕴含的特性、便于分析对比和计算。统计图和表格都提供图片下载的功能。
作为本发明的第二个方面，提供一种大气环境监测预警系统，其中，如图4所示，所述大气环境预警监测系统10包括：
数据收集与处理模块110，所述数据收集与处理模块110用于收集大气环境要素数据，并对所述大气环境要素数据进行处理得到数据处理结果；
监控模块120，所述监控模块120与所述数据收集与处理模块110连接，所述监控模块120用于实时对所述数据处理结果进行监控；
图形构建模块130，所述图形构建模块130与所述监控模块120连接，所述图形构建模块130用于对所述数据处理结果进行图形构建，以及对构建的图形进行显示与分析；
报警阈值设置模块140，所述报警阈值设置模块140与所述图形构建模块130连接，所述报警阈值设置模块140用于对各类大气环境要素数据设置相应的报警阈值；
报警模块150，所述报警模块150与所述报警阈值设置模块140连接，所述报警模块150用于根据实时监控的情况以及构建的图形，对达到所述报警阈值的数据进行报警显示。
本发明提供的大气环境监测预警系统，通过对大气环境要素数据进行收集，然后对收集到的大气环境要素数据进行处理，并根据处理结果构建图形数据，根据图形数据以及实时监控的情况实现对大气环境的预警，有效解决了现有技术中无法进行环境监测预警的问题，且本发明提供的大气环境监测预警系统具有监测易于实现，预警结果准确的优势。
具体地，所述报警模块包括大气污染预警单元、预警信息制作单元、预警信息发布单元和预警信息查询单元，
所述大气污染预警单元用于根据与预警等级对应的预警颜色进行显示与闪烁告警；
所述预警信息制作单元用于将不同的预警信息填充相应的预警颜色制作成为预警信息；
所述预警信息发布单元用于将制作得到的所述预警信息进行修改订正后发布；
所述预警信息查询单元用于提供根据查询条件对制作得到的所述预警信息的查询。
作为具体地实施方式，大气污染预警单元，在登录后点击综合预警模块，后台识别出有污染告警的区县信息，在地图上用预警等级的相对应颜色进行填充并且闪烁告警，用弹出框展示有告警信息的区县的aqi变化趋势曲线图，展示该区县过去7天及未来3天的aqi变化趋势，其中实际监测到的实况数据用柱状图表示，预报的数据用曲线图表示。如果多个区县都有污染告警的信息，则用不同的标签页来显示，选择相应的区县名称进行查看。当不存在预警信息时，地图显示空白状态。
预警信息制作单元，制作预警信息主要是获取到点击的区域进行颜色的填充，添加click事件，获取到点击位置的属性evt.graphic.attributes。
点击右下角的预警制作按钮，弹出选择是否制作预警信息的页面，选择相应的预警颜色有不同的条件说明。当选择“否”时，再次弹窗确认取消告警提示，确定不进行预警则关闭告警，清除地图上闪烁的填充颜色。如选择制作预警信息，则弹出选择框选择是落区订正还是区域订正，落区订正即直接在地图上进行点击，在点击中的区县填充相应的预警信息，区域订正即通过勾选区县名，直接在地图上对应的区域生成预警信息的颜色填充。选择完毕后点击生成预警信息，弹出制作面板可以进行制作，编辑相应的文字信息保存，预警信息即制作成功。
预警信息发布单元，在右下角的预警修改中点击，可管理所有制作好的预警信号，包括修改、删除和发布。不同级别的用户登录后，可以获取到参考的预警数据和制作好的预警信息，结合气象局对大气成分的主观预报和环保局对污染要素的实况监测数据，对预警信息进行修改订正，联合会商，最终对预警信息进行发布。相应的大气重污染预警信号公告可生成预览界面保存到本地，生成word文档。
预警查询单元，是对制作的预警信息进行查询，可以根据预警的发布单位、类型、级别和编号精准查询。输入开始时间、结束时间、发布单位、预警类型、预警级别、预警编号等信息进行条件选择，点击查询按钮，可以查询到符合条件的预警信息，以列表的方式展示，如没有则显示空。点击导出按钮可以将查询到的预警信息以表格的形式导出到本地。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。