一种基于物联网的污染源监测分析系统及方法与流程

本发明涉及监测系统，具体为一种基于物联网的污染源监测分析系统及方法。

背景技术：

1、随着人类经济活动和生产的迅速发展，在大量消耗能源的同时，同时也将大量的废气、烟尘物质排入大气，严重影响了大气环境的质量，特别是在人口稠密的城市和工业区域。

2、现在的污染源监测分析系统缺乏针对性，只是单纯地监测工业区排放出来的污染气体浓度，缺乏对污染气体浓度相遇形成的重合污染气体浓度的监测，无法控制因为重合带来的严重大气污染现象。

3、针对上述情况，我们需要一种基于物联网的污染源监测分析系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于物联网的污染源监测分析系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的污染源监测分析系统，所述污染源监测分析系统包括实时三维空间模块和大气污染源浓度评定模块，所述三维空间模块设有风向数据模块、实时风速数据模块和风向风速数据模块，所述实时风向数据模块用于提取实时风向数据信息，所述实时风速数据模块用于提取实时风速数据信息，所述风向风速数据模块用于综合实时风向数据信息和实时风速数据信息，所述大气污染源浓度评定模块用于评估污染指数。

3、在上述技术方案中，本发明一种基于物联网的污染源监测分析系统包括实时三维空间模块和大气污染源浓度评定模块，三维空间模块设有风向数据模块、实时风速数据模块和风向风速数据模块，实时风向数据模块用于精确收集实时风向数据，实时风速数据模块用于精确收集实时风速数据，风速风向数据模块用于结合收集到的实时风向数据和实时风速数据，大气污染源浓度评定模块用于评估大气污染物浓度指数，便于准确的防控污染过大导致的大气污染过重。

4、进一步的，所述大气污染源浓度评定模块设有化工厂定位模块、采集模块、浓度计算模块和控制错开时间模块，所述化工厂定位模块与三维空间模块连接用于获取化工厂中心位置，所述采集模块设有温度模块和污染气体浓度模块，所述温度模块用于采集实时温度，所述污染气体浓度模块用于采集化工厂排放出来的污染气体浓度，所述浓度计算模块用于计算污染气体的浓度指数，所述控制错开时间模块用于防止重合污染气体浓度过高。

5、在上述技术方案中，本发明大气污染源浓度评定模块包括化工厂定位模块、采集模块、浓度计算模块和控制错开时间模块，化工厂定位模块用于精确收集化工厂定位坐标，便于放入一个平面坐标系内，采集模块用于准确收集当天温度和化工厂排放出来的污染气体浓度，浓度计算模块用于准确计算排放出的污染气体的浓度值，控制错开时间模块用于管控浓度重合浓度值超标，大气污染源浓度评定模块便于缓解大气污染度。

6、进一步的，所述化工厂定位模块设有直线距离计算模块，所述直线距离计算模块用预算化工厂间直线距离，所述浓度计算模块设有浓度扩散计算模块和浓度重合计算模块，所述浓度扩散计算模块用于计算化工厂排放出来的污染气体扩散剩余量。

7、在上述技术方案中，本发明化工厂定位模块包括直线距离计算模块，直线距离计算模块用于准确计算平面坐标系上的化工厂间的直线距离，浓度计算模块包括浓度扩散计算模块和浓度重合计算模块，浓度扩散计算模块用于准确计算排放出来的污染气体扩散浓度。

8、进一步的，所述浓度重合计算模块用于计算同气体扩散方向上排放气体相遇后的重合污染气体浓度，所述控制错开时间模块设有传播时间计算模块，所述传播时间计算模块用于计算排放出的污染气体受风向风速传播线速度影响下在化工厂间的传播时间。

9、在上述技术方案中，本发明浓度重合计算模块用于准确计算出当受风向影响下扩散气体重合导致的叠加浓度值，控制错开时间模块包括传播时间计算模块，传播时间计算模块准确计算在受风向风速传播线速度影响下扩散气体的传播时间，便于监控叠加污染气体浓度导致的大气污染严重的情况。

10、进一步的，一种基于物联网的污染源监测分析方法，所述污染源监测分析方法包括以下步骤：

11、步骤w1：建立以城市中心为原点、x轴为城市中心地平面正北方、y轴为城市中心地平面正东方和z轴为城市中心正上方的三维坐标系xyz；

12、步骤w2：通过提取实时风向数据信息，将风向数据(xm,ym,zm)导入xyz坐标系中，其中m为最强风向点坐标，计算最强风向点在三维坐标系xyz中的正切值来判断风向走向θ；

13、步骤w3：通过提取实时风速数据信息导入三维坐标系中，计算单位时间内风速传播角速度vm＝θ/t，其中t为24个小时；

14、步骤w4：通过分析三维坐标系中的实时风向数据信息和实时风速数据信息，计算出风向风速传播线速度

15、步骤w5：利用计算出的风力风向传播速度v，结合大气污染源浓度评定预估工厂与工厂间排放的污染气体是否会重合导致污染加剧，评估污染指数，并及时采取错开时间排放干预措施。

16、在上述技术方案中，本发明一种基于物联网的污染源监测分析方法中，建立三维坐标系xyz，便于在三维空间中建立风向坐标，算式精确计算出风向偏转角度θ，算式vm＝θ/t精确计算出单位时间内风速传播角速度，其中t为24小时表示在理想状态下一天的角度不发生改变的角速度，算式精确计算出风向风速传播线速度，风向风速传播线速度v与大气污染源浓度评定结合，便于管控工厂与工厂间排放的污染气体重合导致污染加剧问题。

17、进一步的，所述步骤w5进一步包括以下步骤：

18、步骤w51：利用卫星定位系统获取每家城市化工厂中心位置信息，将化工厂中心位置信息(xn,yn)导入三维坐标系中，其中n表示编号k个化工厂；

19、步骤w52：通过采集模块，采集当日温度h和各化工厂排放出来的污染气体浓度，将采集到的污染气体浓度样本数据传送到样本箱，污染气体浓度样本记为集合a，则a＝{a1，a2，……，ak}，其中a1，a2，……，ak为各化工厂的污染气体浓度样本；

20、步骤w53：获取化工厂排放污染气体的浓度a和当日温度h，计算仅受距离影响化工厂排放污染气体的浓度扩散剩余浓度η和既受距离又受气体偏转角度影响化工厂排放污染气体的浓度扩散剩余浓度γ；

21、步骤w54：获取气体扩散偏转角度上的化工厂位置和污染气体的浓度扩散剩余浓度η，计算在风向风速传播线速度v影响下，同气体扩散方向上的化工厂排放出来的污染气体重合时间t和重合浓度n；

22、步骤w55：参考污染值标准评估重合浓度n带来的环境污染影响，设置一个污染浓度达标最大阈值ni，当n<ni时可以正常两化工厂的排放，当n>ni时将采取两化工厂错开时间排放的方案。

23、在上述技术方案中，本发明一种基于物联网的污染源监测分析方法中，建立平面坐标(xn,yn)，便于在平面坐标系上准确定位工厂的位置，通过收集各化工厂的污染气体浓度值便于准确计算化工厂排放污染气体的浓度扩散剩余浓度，通过获取风向风速传播线速度便于准确计算污染气体重合时间和重合浓度，根据假设的理想污染浓度阈值，便于判断重合浓度是否超标，是否要进行错开时间排放管控措施，从而达到污染源监测分析的目的。

24、进一步的，所述步骤w51进一步包括以下步骤：

25、步骤w511：利用卫星定位系统获取每家城市化工厂中心位置信息，计算化工厂中心位置间的直线距离

26、所述步骤w53进一步包括以下步骤：

27、步骤w531：获取化工厂排放污染气体的浓度a和当日温度h，计算仅受距离影响化工厂排放污染气体的浓度扩散剩余浓度η＝d(a/dn)，其中d是气体扩散固定系数；

28、步骤w532：计算偏转角度正弦值△θ,其中△θ＝θ±θj，θj为气体扩散可偏转角度范围在0°-30°；

29、步骤w533：获取化工厂排放污染气体的浓度a、当日温度h和偏转角度正弦值△θ,计算既受距离又受气体偏转角度影响化工厂排放污染气体的浓度扩散剩余浓度γ＝d(a/dn)·h·|sinδθ|；

30、在上述技术方案中，本发明一种基于物联网的污染源监测分析方法中，算式便于准确计算化工厂与化工厂间的直线距离，算式△θ＝θ±θj用于准确计算偏转角度范围，算式η＝d(a/dn)·h和γ＝d(a/dn)·h·|sinδθ|便于准确计算不同条件下化工厂排放污染气体的浓度扩散剩余浓度。

31、进一步的，所述步骤w54进一步包括以下步骤：

32、步骤w541：获取某化工厂排放的污染气体浓度a和同气体扩散方向上的化工厂上方的污染气体的浓度扩散浓度，计算重合浓度n＝a+η/γ；

33、步骤w542：将求出来的n值与污染浓度达标最大阈值ni进行对比，当n<ni时可以正常两化工厂的排放，当n>ni时将采取两化工厂错开时间排放的方案；

34、步骤w543：当n>ni时将采取两化工厂错开时间排放的方案，获取同气体扩散方向上的化工厂中心位置间的直线距离d和风向风速传播线速度v，计算传播时长t＝d/v，根据重合时间t进行错开排放。

35、在上述技术方案中，本发明一种基于物联网的污染源监测分析方法中，算式t＝d/v和算式n＝a+η/γ便于准确算出重合时间和重合浓度，根据算出来的具体值进行准确的防控和采取准确的错开时间排放。

36、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明一种基于物联网的污染源监测分析系统包括实时风向数据模块、实时风速数据模块、风向风速数据模块和大气污染源浓度评定模块，大气污染源浓度评定模块包括化工厂定位模块、采集模块、浓度计算模块和控制错开时间模块，确定风向角度、风向角速度和风向风速传播限速度，进一步的计算化工厂间的直线距离和化工厂排放出的污染气体浓度扩散剩余量，为了更好地解决受风向风速传播线速度影响下导致污染气体重合的问题。