[发明专利]一种大气污染物浓度观测系统及其观测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气污染物浓度观测系统及其观测方法。

背景技术

近年来，大气污染已经成为世界性问题。有针对性的进行大气污染防控与治理，需要对城市内大气污染时空分布进行监控。而从当前国内城市大气污染物浓度监控现状来看，整体处于测站密度过低、难以实时测量的状况。国内近地面大气污染物浓度观测主要以地面气象站观测和应急移动观测为主。对于地面气象站观测来说，建设成本高且受环境限制，分布密度过低，无法适应城市内大气污染物浓度分布实时监控的需求；而对于移动观测来说，为获得尽可能同时次的多的数据，需要大量的移动观测车辆，这样观测的成本也将非常高，在业务研究污染物浓度实时分布中也失去了实际意义。但是对于一个城市而言，公交车辆数量往往巨大而且在运行时间较为均匀的分布在城市各地，是一个潜在的移动观测平台。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种大气污染物浓度观测系统，解决现有技术中大气污染物浓度观测网密度过低、难以实行实时监控的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大气污染物浓度观测系统，包括车载系统、数据处理与管理系统和可视化显示系统；

所述车载系统包括：北斗导航系统、污染物浓度检测装置和数据传输设备；

车载系统通过北斗导航系统获取位观测位置信息，通过污染物浓度检测装置获取观测位置的污染物浓度信息，经数据传输设备传输至数据处理与管理系统；

所述数据处理与管理系统对污染物浓度信息进行实时处理，将处理后的数据上传至可视化显示系统。

还包括用户管理系统，所述用户管理系统包括：用户信息管理模块和管理员信息管理模块；

所述用户信息管理模块用于管理用户注册信息、用户账户信息和用户在线信息；

所述管理员信息管理模块用于管理管理员注册信息、车载系统监控和设置、可视化显示系统设置以及数据查看和下载。

所述数据处理与管理系统包括：数据接收模块、数据处理模块、数据管理模块和数据上传模块；

所述数据接收模块用于接收观测位置信息及相应的污染物浓度信息，同时接收用户管理系统输出的控制指令；

所述数据处理模块用于对观测数据进行实时处理，包括修正异常值或者缺测值处理；

所述数据管理模块用于将处理后的数据以二进制或者十进制的方式储存，为后续使用提供数据源，并接收管理员指令；

所述数据上传模块用于将处理好的标准化数据上传到可视化显示系统。

所述污染物浓度检测装置包括：CO浓度传感器、SO₂浓度传感器、NO_x浓度传感器和颗粒物浓度传感器。

所述可视化显示系统包括：区域实时动态分布单元、污染物的预报产品以及数据结果发布模块；

所述区域实时动态分布单元用于显示城市大气污染物浓度的实时分布图以及固定地点污染物浓度随时间变化的趋势图；

所述污染物的预报产品用于输出区域空气质量的评估、未来发展趋势的预报以及出行方面的建议；

所述数据结果发布模块用于在客户端上发布观测数据结果和相关产品。

所述客户端包括手机终端和PC终端。

所述车载系统设置于公交车的顶部。

本发明还提供了一种大气污染物浓度观测方法，包括如下步骤：

(1)收集数据：基于北斗导航系统和车载系统中污染物浓度检测装置获取车辆的位置数据和污染物浓度数据；

(2)数据处理：基于收集的数据，利用3σ准则和回归插补法分别对收集的数据进行异常值处理和缺测值修正，得到预处理后的数据；

(3)可视化显示：利用预处理后的数据，进行可视化显示，包括：实时动态分布和预报产品发布，从而实现大气污染物浓度观测。

所述3σ准则是先假设一组检测数据只含有随机误差，对其进行计算处理得到标准偏差，按概率确定区间，认为凡超过这个区间的误差，就不属于随机误差而是粗大误差，含有该误差的数据应予以剔除。

所述回归插补法是把缺失属性作为因变量，其他相关属性作为自变量，利用两者之间的关系建立回归模型用于预测缺失值，以完成缺失值插补的方法，是用非标准化的结果预测该变量的缺失值来实现的。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：基于北斗卫星导航系统的实时定位功能，提出以城市公交系统为平台，建立城市大气污染物浓度观测网，实现大气污染物浓度移动观测，观测结果更加及时、准确，为城市大气污染防控与治理提供有效支撑数据。