[发明专利]基于云平台的车载拉格朗日实时大气污染溯源系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于云平台的车载拉格朗日实时大气污染溯源系统及方法，涉及空气污染防治技术领域。基于云平台的车载拉格朗日实时大气污染溯源系统及方法，由于构建了基于高性能云平台计算高精度的WRF气象模式、拉格朗日粒子释放模型，并且通过设计和前端调用平台、GPS定位系统紧密结合，构建一个车载移动快速污染溯源系统，有效提高相关部门对应急事件处理能力和执法的快速、精准性。

技术领域

本发明涉及空气污染防治技术领域，具体涉及一种基于云平台高性能计算、搭载于车载移动平台的拉格朗日实时大气污染溯源系统及方法。

背景技术

随着社会经济的发展，城市的工业、交通、电力、居民生活对城市空气质量的影响日益加重。空气质量也越来越受到广大人民的关注，相关环境部门对城市大气污染监管力度越来越大。由于城市工业与经济的发展，企业追求利益的最大化，妄顾相关法律的规定，无组织排放污染物屡禁不止，所以精准、快速、实时的污染溯源技术是相关部门工作执法迫切需求的。

目前，拉格朗日污染溯源常用模式主要有美国航天局研发的Hysplit和挪威大气研究所开发的Flexpart，都是基于拉格朗日原理的粒子扩散模型，能够通过计算释放粒子的轨迹来研究大气污染的扩散、传输，没有复杂的化学过程，只是考虑气象因素通过参数化来实现对大气污染物的精准、高效的模拟。上述方法通过输入气象要素数据及物理过程参数设定，来模拟大气污染物的传输轨迹。两种方法在国内已经被广泛的应用于不同地区的大气污染传输、扩散研究，但是由于不同地区实时精确的气象格点数据难以获得，拉格朗日模式的应用在小尺度污染实时溯源方面应用较少。

现有污染溯源技术及相关平台由于嵌套模型较多、过程较为复杂、运算速度较慢、空间分辨率低、预报结果准确性低，执法管理部门不能够及时、准确、高效执法。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种可以快速、准确寻找污染源的基于云平台的车载拉格朗日实时大气污染溯源系统及方法。

一方面，本发明提供了一种基于云平台的车载拉格朗日实时大气污染溯源系统，包括：

数据处理单元，用于收集预设区域的数据并对所述数据进行处理，所述数据包括气象格点数据和城市地形数据；

气象模式搭建单元，用于根据处理后数据在云平台搭建中尺度WRF气象模式，以得到气象数据；

模型构建单元，用于根据所述气象数据在所述云平台构建拉格朗日粒子释放模型；

信息处理单元，用于实时接收用户交互系统传输的移动车空间位置信息以获得当前位置污染气团来源区域的概率分布，并将其反馈至车载平台；

规划单元，用于结合排放清单和所述当前位置污染气团来源区域的概率分布计算潜在污染源区贡献分布，根据所述潜在污染源区贡献分布规划调整走航路线，锁定排放源；

统计单元，用于结合移动观测历史污染高值，统计污染来源分布规律。

可选地，所述数据收集单元配置成：

将经过网格化处理的基础地形资料入库；

整理全球再分析资料并提取气象要素；

处理卫星下垫面类型数据。

可选地，所述气象模式搭建单元配置成：

构建云平台Linux操作环境；

配置云平台计算节点资源环境；

设计WRF模式相关参数设置及运行脚本；

提取和保存输出的网格化四维数据集。

可选地，所述模型构建单元配置成：

将所述气象数据的格式转换为拉格朗日模型驱动ARL格式；