大气环境污染预警系统技术方案

大气环境污染预警系统

技术方案V1.1上诲衡伟信息技术有限公司2011年5月大气环境污染预警系统技术方案TOC\o"1-5"\h\z概述 5\o"CurrentDocument"系统建设的必要性 5系统建设的可行性 5前期信息化基础建设奠定了坚实的基础 5\o"CurrentDocument"自主产权的领先技术提供了可靠的保障 6\o"CurrentDocument"系统建设的意义和作用 6\o"CurrentDocument"衡伟大气污染预警系统的特性 6总体设计 8总体设计目标 8\o"CurrentDocument"总体设计原则 8\o"CurrentDocument"统一性原则 8\o"CurrentDocument"系统安全原则 8\o"CurrentDocument"高可靠性原则 8\o"CurrentDocument"系统设计标准化、模块化原则 9\o"CurrentDocument"可扩展和可维护性原则 9\o"CurrentDocument"经济性原则 9\o"CurrentDocument"易操作原则 9\o"CurrentDocument"开放性原则 9\o"CurrentDocument"功能完整原则 9\o"CurrentDocument"兼容原则 9\o"CurrentDocument"灵活性原则 9\o"CurrentDocument"智能化原则 10\o"CurrentDocument"总体结构设计 10\o"CurrentDocument"系统网络结构 10\o"CurrentDocument"系统软件架构分析 12\o"CurrentDocument"3系统功能设计 132上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"系统管理 13\o"CurrentDocument"用户管理 13\o"CurrentDocument"部门管理 14\o"CurrentDocument"权限管理 14\o"CurrentDocument"日志管理 15\o"CurrentDocument"数据管理 15\o"CurrentDocument"数据导入 16\o"CurrentDocument"站点管理 17\o"CurrentDocument"GIS管理 17\o"CurrentDocument"企业管理 18\o"CurrentDocument"终端管理 18\o"CurrentDocument"告警管理 19\o"CurrentDocument"污染源清单生成 23\o"CurrentDocument"性能管理 24\o"CurrentDocument"实时数据查询 24\o"CurrentDocument"历史数据查询 25\o"CurrentDocument"数据统计分析 26\o"CurrentDocument"报表输出 27\o"CurrentDocument"大气质量评价 28\o"CurrentDocument"污染因子管理 28\o"CurrentDocument"单项污染因子评价 28\o"CurrentDocument"综合污染因子评价 30\o"CurrentDocument"大气污染风险识别 31\o"CurrentDocument"大气质量预警 33\o"CurrentDocument"大气污染扩散模拟 33\o"CurrentDocument"大气质量预报 36\o"CurrentDocument"大气质量预警分析 44\o"CurrentDocument"污染排放控制 45上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案TOC\o"1-5"\h\z4系统性能设计 47\o"CurrentDocument"4.1设计思路 47\o"CurrentDocument"5 经费预算 49上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案系统建设的必要性空气污染是城市面临的最严重的环境问题之一，强化大气环境管理，防治大气污染是城市环境保护的一项紧迫任务。大气环境问题的复杂性和跨区域性使环境管理决策所需要的信息、评估、预测和决断越来越多，同时经济的飞速发展要求环境决策的速度越来越快，没有计算机系统的协助很难进行科学合理的管理。目前，我国经济正处于调整发展时期，能源消耗和交通规模的扩大、大型工业区的发展等都使污染项目排放总量不断增加，环境污染问题日趋严重，而大气环境质量又是一个与经济发展和人民生活密切相关的重要因素，因此建设一个既能对大气污染物排放进行监控又能根据空气质量的监测数据来对空气质量进行评价预警的系统对环境管理就显得尤为重要了。系统建设的可行性前期信息化基础建设奠定了坚实的基础湖北省现有环境空气自动监测站总数为101套，全部分布在该省17个地级市，其中武汉市16套；黄石市、宜昌市和襄樊市均为7套；荆州市、咸宁市和孝感市均为8套；十堰市和荆门市均为5套；黄冈市11套；鄂州市和恩施州均为3套；随州市自动站4套；潜江市、仙桃市和天门市均为2套；神农架林区1套，共计99套城市环境空气自动监测站。同时环保部在神农架林区和钟祥市建设国家环境空气背景站和农村环境空气自动监测站各一套。101套环境空气自动监测站构成湖北省大气环境质量监测网。其中武汉市有10套、宜昌市4套和荆州市3套空气自动监测站为国家113个重点城市监测网络站，监测数据直传中国环境监测总站。同时湖北省还建有污染源在线监测系统对148家国控重点监控企上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案业污染源的监控，建立了完整的污染源基础信息和监测数据。这些前期的信息化建设为大气环境污染预警系统的建设提供的坚实的基础。自主产权的领先技术提供了可靠的保障上海衡伟信息技术有限公司在环境监测、软硬件开发等技术方面拥有众多的自主知识产权和专利，为大气环境污染预警系统建设提供了可靠的技术保障。系统建设的意义和作用实时监测大气质量状况信息，建立包括污染源监测、空气质量评价、空气质量预报和大气污染预警的大气污染自动监测体系，完善应急快速响应机制，为数字环保和数字城市战略的实施打下坚实的基础。建立大气污染扩散模型，及时定位各个污染源团带，提高对区域周边排污企业监管力度，为环境部门在污染源排放管理上提供技术支持，同时为污染源排放企业治理大气污染提供可靠指导。建立空气质量预报方程，及时了解空气质量的变化，促进空气污染的治理，为相关部门的管理和决策提供准确、及时的空气质量资料，进而有针对性的制定出有关的政策及措施，以改善空气质量。建立全省污染源监测档案，构建完善信息系统，提高大气质量监测管理工作效率和管理水平。1.4衡伟大气污染预警系统的特性由上海衡伟信息技术有限公司开发的大气污染预警系统是一个基于GIS平台的大气污染源监控与大气质量预警系统。系统利用计算机、网络、通信、数据库等技术，在同一个GIS平台上集成了大气污染源基本信息管理，大气质量预报和预警等模块，建立起一个完善的大气污染源监测与控制体系。利用本系统既可在平时对城市大气污染源的排放数据进行有效地实时监测，方便对预报数据进行可视化处理与预警处理，也可以污染物超标时，快速准确地定位相应的污染源并采取控制措施。系统具有以下特性：上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案先进性通过物联网技术细化污染源监控系统全方位架构、强化数字环境管理；利用云计算强大的计算处理能力来对海量的数据时行计算、处理分析；利用GIS的三维显示、空间统计分析功能、空间模拟功能提高了大气环境评价、预测和预警的运行效果。实用性将GIS与大气环境污染扩散、评价、预测、预警模型相结合，将城市污染源的具体坐标位置、监测结果和评价结果输入到GIS系统中，解决了大气环境质量评价结果、预测和预警结果可视化的问题，方便了对大气污染源进行定位和控制，对预报数据进行解读和可视化处理，为城市空气污染的治理提供了准确及时的监控手段，为城市环境空气质量管理和环境规划提供科学、合理的辅助决策支持。灵活性系统采取分层、模块组件化结构，便于在业务流程、系统功能上的扩展。系统在对外接口上均遵循国际国内的相关标准，便于系统与外部其他系统的对接。上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案2总体设计总体设计目标系统的总体建设目标是：汇总所有可能影响大气环境质量的实时的自然和人为因素，其中主要包括气象气候数据，地理地貌信息、环境监测数据、污染源数据等，在此完整综合的基础数据背景下，建立一个大气环境质量计算模型，对实时的大气环境和区域内的污染扩散状态提供模拟预测计算，根据我国环境空气质量标准«83095-1996）对空气质量做出评价，对可能发生的灾难性大气环境质量区域和时域进行预警计算，对指定的敏感区域的大气排污容量进行预测计算，进而为主管部门的管理和决策提供科学的依据。总体设计原则大气环境污染预警系统建设的时候应遵循以下基本原则：统一性原则系统遵循“总体规划、分步实施”的原则，在开发过程中充分考虑系统之间的关联性，设计好系统间信息交接的接口。系统安全原则系统自身的运行安全、网络安全、数据安全、系统安全、物理安全等。高可靠性原则系统平台成熟可靠，能够提供不间断的服务；系统具有强的健壮性，差错处理能力和抗干扰能力强。8上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案系统设计标准化、模块化原则遵循国际国内相关标准，便于通用；系统设计遵循模块化设计的原则。可扩展和可维护性原则系统在结构、规模、应用、服务能力等各方面都必须具备很强的扩展能力。经济性原则系统的建设、运行维护以及将来的扩展建设，必须符合经济性原则。易操作原则系统在使用、维护、管理、发行等各方面要易操作，方便操作员和用户使用。开放性原则系统具有可与外部系统进行数据交换的开放性接口。功能完整原则系统功能完整；应用安全接口及相关系统功能完整。兼容原则系统在各方面应具备一定的兼容性，方便和其他系统互通互连。灵活性原则系统在业务流程、系统扩展、应用安全建设方面等都必须满足灵活性要求。上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案智能化原则系统应便于管理方的操作与管理；系统的扩展组件应能很方便的接入管理体系；管理界面应能反映核心组件的运行状态，并向管理方提供系统发展的决策依据。总体结构设计通过物联网技术有效整合通信基础设施资源和环境监测基础设施资源，提高环境监测基础设施资源的利用率。应用物联网海量集成技术、细化污染源监控系统全方位架构、强化数字环境管理，确保污染减排的实施运行。面对众多的数据来源和庞大的数据量，我们利用云计算强大的计算处理能力来对数据进行计算、处理分析和信息分发。系统网络结构大气环境污染预警系统物联网网络结构如下：10上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案图表2-1网络结构示意图感知层感知层通过传感器、智能卡、RFID电子标签、识别码、摄像头等感知设备实现物体识别和环境指标、事故应急等信息的捕获、采集，以达到智能感知的目的。网络层网络层利用无线网、移动网、固网、互联网、广电网等传输网络实现感知层采集信息的传输。应用层应用层主要包括污染源监控、空气质量评价、预测预警等应用服务以及实现网络层和应用服务间接口和能力调用功能的中间件，完成信息的分析处理和决策，实现特定环境监测的智能化应用和服务任务，以实现环境监测信息的识别、感知、11上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案分析和预测，发挥智能作用。系统软件架构分析用户表示层大气环境污染预警系统远程客户端用户表示层大气环境污染预警系统远程客户端系统接口层业务应用层污染源监控模块空气质量预警模块空气质量评价模块设备接入层大气环境指标监测仪器接入图表2-2系统软件架构示意图大气环境污染预警系统体系结构由用户表示层、业务应用层、设备接入层和系统接口层组成。设备接入层：通过大气环境指标在线监测设备及远程通讯系统实现对城市大气环境的监测数据实时获取、显示、存储及监控等功能，为空气质量的评价、预测和预警提供有效的数据基础。设备接入层将各种不同型号、不同厂家的监测设备统一管理，纳入到整个系统平台中来。业务应用层：主要完成整个系统的业务信息处理分析，大气环境预警系统业务应用层主要包括三个方面：污染源监控、大气质量评价和大气质量预警。用户表示层：用户表示层属于客户端单元，是远程监控和维护管理的应用软件，实现站点管理、数据管理、告警管理、系统管理、用户管理、权限管理等功能。系统接口层：系统接口层采用开放性接口标准，实现与现有数据库、应用系统和网络无缝对接，与现在有的业务系统实现数据共享。12上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案3系统功能设计大气环境污染预警系统由系统管理、站点管理、性能管理、大气质量评价和大气质量预警等功能模块组成。总体功能结构图如下:大气环境污染预警系统站点管理性能管理大气质量评价大气质量预警系统管理实时数据杳询污染因子管理大气污染扩散模拟企业管理终端管理告警管理污染源清单生成历史数据查询数据统计分析报表输出综合污染因子评价大气质量预警分析单项污染因子评价大气质量数值预报大气污染风险识别污染排放控制站点管理性能管理大气质量评价大气质量预警系统管理实时数据杳询污染因子管理大气污染扩散模拟企业管理终端管理告警管理污染源清单生成历史数据查询数据统计分析报表输出综合污染因子评价大气质量预警分析单项污染因子评价大气质量数值预报大气污染风险识别污染排放控制图表3-1系统功能结构图系统管理系统管理主要完成系统的基本设置和管理的功能。其包括用户管理、部门管理、权限管理、日志管理、数据管理和数据导入等多项功能。用户管理用户管理主要提供用户信息管理功能，可以对其个人用户信息及其管理的用户信息进行查看、修改、删除等。13上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案图表3-2用户管理部门管理根据用户所处部门的不同给用户赋予不同的权限并可进行部门查询、修改、删除以及查看部门下属员工信息等操作。图表3-3部门管理权限管理根据不同的用户的工作需求，对其分配不同的操作权限以及站点管理权限，用户只能在各自的权限范围内对特定的站点查看信息，管理设备等相关操作。14上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案；・Wtd

/名意占:方.7Tn7i■,本幅市；・Wtd

/名意占:方.7Tn7i■,本幅市KV千梢ID不也才9B片口*日■f'mwnvmm，.工昊在为■本:凋TLlIRi；..」,正ME

g上H■- I1.-Ey1E1WIJIT・击网士玉也一小■!UHM用」UIUSK:未陋回■>'Tfifl小将口"E』混口豆力■fSnxn』州咻--■海航晌门或装由:十二*JVJIHit■…』“射1号因』,t粼■喉阳川掰都典j/,3口莅好门和理■十二1四州EMB图表3-4权限管理日志管理记录各个用户登录时间、登录地点、以及其他相关系统操作内容的详细记录。上级管理者可以对用户操作日志进行数据导出。| ■耳1**3 /25►mlX ■二上一交1 *57T-S«目的11心fflPvfi!?MM，的品桩g疏搁5侨幽5偿L7£12im由尸包身至时淋3海正姓魏村HEIE!1H5US谢1口苻4LT]?itHI理看V林升*骑玷口对+g0俩&L拓法5依L?15iHUHrtltT■feMfMfWEififiWtfi吃小阳isa3LS:ilUIJJ阳>LTH0心用户©：早EMMS时隹则制备尔傕：1聆&L：褥他5阁LfK,ltiLHF<AtT iweimaL&加IJJ捏4.LTJL,I4J0用白学四必（福通庄1玷则用上小皿JH+L痔SDJU'J/HLTJR“门用1£立字加®鼠小阳i*a=us加IjJ趣L73用*EU宰3M时『明.庄1皑料粕皿je!&l•泰SVJU1ZKLQM(£■RSTE也享 F5T«^t加出加=UE加l.U捏+idU□IJM用六工检宰 时;Mi玷dKiMmg3M5LWH1U1同1K41心mAt+15：WStfRrWE^EfiWfrtIfritiiWEIJG加 ua”I4M用上工治牢至越时『Mi玷利豆油小值3M5Lg皿U1值，例！4J心RJAt+lsp 存升匣】Etiiw5*制01。依LlA*IU2用卢^刘漳至南早期需m玷科/温m®IR!5L痔SKOUIAIK熏倡I4JI2例伸开iuaGIKHhl.H血id%:'I4M咫国施率亚南1的声Mi砧到帚也门吗笈E5LBSSKQU'1/Eli博JI0ltl.4RF■行E土需用开・|口£：*£抵TEH值EIK汕I.H加id外11IUB用户^福室曾用青网叫itfiaf-iAmifziea5，TmiJ'1/MSH班iUTHPuft?iH3WRritEt££ll£l£E■1/FI第3MLi1肥帆湃I4LB用户^福舞鱼用青悻声Mi砧时它/mg旧5iw加1U1&m?iHFE1Z5!it表t版『・正1££・£但g欢1®Fl：W国HS3HH用际后*土*作技口力HHdRg"川12IM5I5E的IJMSL115h图表3-5日志管理数据管理针对不同的大气环境测量参数，用户可以根据相应的国家标准，对相应的参数指标分级别定义标准，并对其进行修改，删除，以及数据导入导出等操作。15上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案数据导入数据导入根据规定的数据导入格式，通过关键字识别，最大匹配度判断等技术将外部数据导入到本系统中的数据库中。5HJM 5HJM 业Bug工典IK箕SUiiRiH亚g*疫ij>»N池gqiliLiBinMgqaiiHintn.数明.明1"渤:H部W通用d.a2lKJti都通fig抿¥；I4,t9-*a加6HCt£r1注M*G1锐KigK&疆3o/M1*0婚上3lSIA»3头时田：研唐庭i.h00他看M修工监IA的M零不可明第DI6口Li»?M油用W.i2酶制刑&.总N.U，随o.r?旅刖IltOO。.斶LT.9i.解否rn.ee1他眄咏中1”yQ例而Mi.ST切.町蔼*1306.701楸将1刊0.K!即力总科质毁■拶L$.T?制蟀i-t.--80H4HyR.第gK1.0LT.T?㈱到才晓氏riE3.M7舸■>*打奥gO4dOi.j总5E*fiKHnVHHIE甑图m阳o.n曲HU.K西奔i.n电石党解峪耨JZB£J1flZ3，L口0"IJE.-MSLOJE?.K!wWfF图表3-6数据导入-1图表3-7数据导入-216上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案站点管理站点管理主要实现对大气污染源的基本信息、分布情况、排放情况等信息进行定位和跟踪监测。其中包括GIS管理、企业管理、终端管理、告警管理和污染源清单生成等功能。GIS管理实现GIS平台与各业务功能管理的紧密集成，包括污染源分布，站点信息等。在GIS地图上进行的主要操作及功能包括：＞站点显示；＞实时信息显示；＞查看报警信息；＞对于地图的扩大、缩小操作；＞平移地图（漫游）及测距；＞增删、编辑、移动站点；＞查询定位；＞图层控制。图表3-8GIS管理17上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案企业管理对相关企业基本信息和排污情况进行管理，包括基本信息的查看、修改以及删除等操作，同时对企业的污染排放总量进行监控。阳第基u宜电函占心KILtlhEV*阳第基u宜电函占心KILtlhEV*中铮杂曲岫RMB立皆新青'*司加砂出面布・朝制轴,如假5竹日彳阳员1幅选作IH「・石r片M山姆北・6层-nisvffr桐ntE25M「碓才口浜咐西茶会中知工马・男E?工甲H|ntU.t：l€ffli：U啕理茹才期购之丽qjK社V年田毛北鼻日荻.；石勺ILB扎史R•:曲：・泗S:mL"看山L7MIR二股■的?如址刊加建如群贬由»辑勤随舟明■心D钊峭rriREft£1UW.IIKTEUiM-就肮i口田玉Lsisa大兄日0代工r海辎r『T甚曼市JK^rR>inamib：旗由4者比也湾jWIEwIEWHTtt.Prr5QflEM旧曲in出鼻界七Hl幽第河I辆击■5部亶相Lil稚Hffl工国xmwts-i就赃]SETSS-iE.|1■9部工日BMM32-JX.E9则UK盟电砂汕■的EimJSMVEm晋北百・山上,哪打目■E继;商.W正司TS3MWJ-J・百小器■» ■E1T£#砌依■百芾大必211工日Hill145-4■百E华稹小莫1呻।皆犯凶向孑静时*讦*3登讦nMiBSzRnm®d-lPT5rf删小册事湎佃IIEMKm士力壬咏『接崎口年.石不ua+斤码■■附曲工厂工15414I*SmL4■石千所百山VMU田定见H主TMSWS3-S■ETfi如■HEnmrnnwi-]-Himii封于风模七KwM不属1遍局段iCKiHlAMRriiW~H■市-tllrTi23司・天欢十田幅P土田■HIJREUL市.EIh日.tek-H|m|1T?Wi-E-■Hl市』展 图表3-9企业管理终端管理用户可以在远程对终端监测设备进行操作，包括清洗传感器、重启设备、设置测量参数、设置采样周期、校零校满以及终端版本管理等操作。18上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案:叵:叵口力 旺吟如与中忒件南明i出如日日4匚将-«二rtwrr的油2ME1ia<5，*工尔kiihii3零43：LW5iff<■M士校瓯,亭更明Lra白肉口甑代：I-:tm♦■制।ES-9IB2.'-ru'ri^n^孑五驿畸-中&0■图表3-10终端管理-1图表3-11终端管理-2告警管理在网络中断，传感器不在位等情况下仪器会自动生成警报并记录在仪器运行日志里，同时，系统客户端可以根据用户的需求对不同测量参数的测定值的高点和低点设定告警信息，当测定值超出设定的范围时即生成警报，并上传到系统监19上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案测中心。告警管理主要包括系统告警通知、告警统计查询、告警参数设置、系统设备告警上报等多项功能。3.2.4.1系统告警通知系统支持以多种不同的报警方式进行报警，精确地描述超标数值，超标时间，超标排放量以及故障的详细信息等。超标报警是指当监测数据超出了系统设定的范围时，通过声光报警、短信报警等，电子邮件报警多种方式将超标排放的详实数据通知相关的管理人员。故障报警是指当在线监测仪表或数据采集终端发生故障时，系统自动发出故障报警信号，上报到监测中心，并将数据记录在日志中。为强化环境监理工作提供了详实可靠的依据。报警形式主要包括：＞声音形式；＞图标颜色变化；＞表格中数值的颜色；＞手机短信（向预先设定的手机上发送相应的报警信息，支持手机短信群发）；＞电子邮件等。20上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案图表3-12系统告警通知3.2.4.2告警统计查询用户可以对自己权限管辖范围内站点的各类系统告警信息、参数告警信息以及短信报警、电子邮件报警的发送情况等进行统计分析，查看各类报警的报警等级，导出报警信息。同时，地图联动操作方便用户在GIS地图上及时地查看报警站点所处位置，以便采取相应的措施。21上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案睇等型田吉口越居I明醯丽丽睇等型田吉口越居I明醯丽丽|ws口有■更耳।目眶目海二幅培前者二鹃掰蛙藏—毗育占现蜩V飘跷惠彳隔T千塔福F耀鬻士祖窕■-,交友精口WS三,地图表3-13告警统计查询3.2.4.3告警参数设置用户可以根据不同的要求，设定不同的告警参数值以及规定不同的告警等级，并可根据不同的告警等级设置不同的告警参数。22上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案图表3-14告警参数设置污染源清单生成利用已有的污染源的基本信息和空间分布，根据对应具体污染源的污染项目排放量，求出空间区域内不同的污染项目排放总量，生成污染源排放清单文件，为后续的空气质量评价、预警提供相应的数据基础。23上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案图表3-15污染源分布信息性能管理性能管理主要包括站点数据分析、企业数据分析以及性能报表。主要是对监测的数据进行管理，即对整个在线监测中心的站点进行数据报表统计分析并可进行实时信息报表、日信息报表、周信息报表、月信息报表、季度信息报表、年信息报表等报表输出。用户可以根据不同的企业、不同站点、不同参数以及不同的时间段对数据进行查询、导出以及报表等。实时数据查询用户可以直接查询当前的测量参数值（氮氧化物、PM10、硫氧化物、温度和湿度等）、当前的报警信息、当前故障记录等仪器的运行状态信息。为了方便查看，系统以不同的格式显示正常数据与报警数据及故障标记。24上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案图表3-16实时数据查询历史数据查询系统的监测数据全部记录在数据库中，用户可以根据实际需要，任意组合查询条件如日期、时间、参数指标等对历史数据进行查询，支持导出Excel、word、pdf、jpg、rpt、rtf等格式的数据。＞定制查询模板：为了方便查询，用户可以添加查询模板，对常用的查询参数与查询站点等信息定义到模板之中，以后每次查询，只需在自定义的模板上，在定义查询时间，即可快速的查询相应的信息。同时，用户可以根据自己的需要对模板进行修改、删除等操作。＞自定义查询：用户可以自定义查询站点、查询时间、查询参数等相关信息再对数据进行查询。25上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案图表3-17自定义查询图表3-18历史数据查询数据统计分析系统支持不同的数据统计方式，主要包括空气中各污染物平均浓度、空气污染指数8「1）、空气污染超标天数、各项污染物浓度对比等。用户还可以根据自定义模板统计，根据企业单位进行统计，根据站点统计、根据测量参数统计等多种统计方式，并可以输出相应的Excel报表或直接打印。26上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案图表3-19大气环境污染预警系统技术方案图表3-19数据统计分析报表输出系统支持将统计的数据以各种报表和图形包括直方图、饼状图、曲线图等方式显示出来，同时以Excel、word、pdf、jpg、rpt、rtf等电子文档格式进行数据报表的输出，并且可以将此报表保存成一个输出模板。图表3-20报表输出27上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案大气质量评价大气环境质量评价是保护和改善大气环境的一个重要环节，是对大气环境质量优劣的定量描述。通过评价可以及时、准确地反映大气质量的状况，研究大气选题的变化规律，从而为大气环境管理决策提供可靠的依据。污染因子管理污染因子也即评价因子。用户可以根据不同的情形设置污染因子，包括污染因子的浓度，污染物浓度限值，以及污染物的浓度分级与评价标准。单项污染因子评价单因子评价是环境质量评价的最简单的表达方式，也是其他评价方法的基础。单因子评价采用空气污染指数法来进行大气质量的评价，一般采用的污染因子为SO2、NO2和PM10。空气污染指数是根据空气环境质量标准和各项污染物的生态环境效应及其对人体健康的影响来确定污染指数的分级数值及相应的污染物浓度限值。空气质量周报所用的空气污染指数的分级标准是 ：(1)空气污染指数(API)50点对应的污染物浓度为国家空气质量日均值一级标准； (2)API100点对应的污染物浓度为国家空气质量日均值二级标准；(3)API200点对应的污染物浓度为国家空气质量日均值三级标准；(4)API更高值段的分级对应于各种污染物对人体健康产生不同影响时的浓度限值。其计算方法如下：当某种污染因子浓度与《q«c.,.+1时，其污染指数为:C-Cij I-IC-Cij+lijij+lij式中：1式中：1 第i种污染物的污染指数;C. 第i种污染物的浓度值;28上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案% 第i种污染物j转折点污染指数值；C.,. 第j种转折点上i种污染物的浓度值（对应于）；Ci,j+1 第j+1种转折点上i种污染物的浓度值（对应于）。单因子评价对应的空气污染指数的分级数值及常用污染因子的污染物浓度限值表如下:API评价标准/(mg-m-3)API范围空气质量级别空气质量状况SO2no2呵。500.050.040.050〜50I优1000.150.080.1551〜100II良2000.250.120.25101〜150卬1轻微污染151〜200吗轻度污染3001.600.5650.42201〜250IV1中度污染251〜300IV2中度重污染4002.100.7500.50>300V重度污染5002.620.940.60表格3-1API分级浓度值与空气质量级别表图表3-21单因子评价29上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案综合污染因子评价判断大气环境质量，仅对单一污染物进行分析测定是不够的，必须对各种有关污染因素、环境因素进行测定，分析其综合测定数据，才能对大气环境质量做出一个比较准确的评价。在本方案中采用上海大气质量指数法进行综合污染因子评价。它不仅考虑了各污染物的平均污染水平，同时兼顾某污染物的最大水平。其计算方法如下：I=XY上Si Ki=1SiC. 第i种污染物的实测浓度；S.Si Ki=1SiC. 第i种污染物的实测浓度；S. 第i种污染物的环境质量标准;K 污染因子总数。综合污染因子对应大气环境质量指数的分级表如下:分级清洁轻污染中污染重污染极重污染1上<0.60.6〜1.01.0〜1.91.9〜2.8>2.8大气污染水平清洁大气质量标准警戒水平警报水平紧急水平表格3-2大气质量指数分级表30上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案图表3-22综合污染因子评价大气污染风险识别大气污染风险识别是通过对数据库的数据时行统计分析，对大气潜在的污染风险进行预测识别，给管理部门进行大气环境规划提供参考依据。大气污染风险识别过程包括超标指标的提取、超标站点的提取、超标频次统计、污染风险因子预警和大气敏感区分析。超标指标的提取：对监测站点（单个、多个或者全部），在指定的时间段内取得超标的污染因子（所有超标污染因子的提取，包括超标程度的确定）。超标站点的提取：在指定时间段内，指定站点范围内，取得超标站点个数占总站点个数指定比例的所有站点（超标频次较高的站点）。超标频次统计：指定某一站点时，取得超过标准的月份占到所选总月份一定比例的超标时间（超标频次较高的月份）。污染风险因子预警：对所有监测站点，在指定时间范围（近3年、近5年、近10年）根据风险级别标准查找出污染风险因子及其相关信息，并给出预警。风险标准和风险级别分别如下：31上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案初级预警：满足以下任一条件・连续超标月份大于等于3小于5• 历年重复发生次数：等于1次（当选择的时间范围二近3年）等于2次（当选择的时间范围二近5年）大于等于3次小于5次（当选择的时间范围二近10年）指标的API指数范围在101〜150之间中级预警：满足以下任一条件连续超标月份大于等于5小于8历年重复发生次数：等于2次（当选择的时间范围二近3年）等于3次（当选择的时间范围二近5年）大于等于5次小于8次（当选择的时间范围二近10年）指标的API指数范围在151〜200之间高级预警：满足以下任一条件连续超标月份大于等于8历年重复发生次数：等于3次（当选择的时间范围二近3年）大于等于4次（当选择的时间范围二近5年）大于等于8次（当选择的时间范围二近10年）•指标的API指数大于200大气敏感区分析：采用插值方式针对所有的超标指标，确定出其超标站点（有一个指标超标即为超标站点）以及相邻超标站点所在的区域，即为大气污染风险区；针对某一风险区给出污染风险因子以及相应的治理措施。32上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案图表3-23风险敏感区分析3.5大气质量预警大气质量预警利用大气质量的监测数据和重点污染源排放的各种大气污染项目数据做基础，用大气扩散模型结合地理信息系统（GIS），实现重点大气污染源对大气环境质量的分析及可视化，并利用预测工具，实现了城市大气环境质量的预测和预警。大气污染扩散模拟大气污染扩散模拟是指对重点污染源的不同污染因子排放的实时监测数据采用点源扩散模式来计算污染物浓度扩散模拟，运用等值线的方法形象、直观地表示出污染物在空间上的浓度分布情况。有风时点源扩散模式当有风时，计算污染源扩散使用高斯点源扩散模式。高斯扩散是根据统计学概念，假设点源扩散满足正态分布原理进而推得的扩散分布规律。高斯模式基于四点假设，分别为：污染物在空间YOZ平面中按高斯分布（正态分布），在X方向只考虑迁移，33上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案不考虑扩散；在整个空间中风速是匀速、稳定的，风速大于1.5m/s；⑶源强是连续均匀的；⑷在扩散过程中污染物的质量是守衡的。在高斯点源扩散模式中，其坐标系为：以污染源在地面的投影点为原点，平均风向为X轴，Y轴为水平面内垂直于X轴，Y轴的正向在X轴的左侧，Z轴垂直于水平面，向上为正方向，即为右手坐标系。以污染源地面位置为原点，下风向地面任一点(X,Y)小于24小时取样时间的浓度C(mg/m3)，可按下式计算：「QF-y2C= exp--2nuoyGz 2ayK 2nh-H2 2nh+H2TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"F=exp- e—+exp- e—2G2 2 2G2n=-K z z式中： C——污染物地面浓度，mg/m3；Q------单位时间排放量，mg/s；y 横向距离，m;ay——水平方向扩散参数，m;az------垂直方向扩散参数，m;u- 污染源高处平均风速，m/s;h——混合层的高度，m;He——污染源的有效高度，m。He按下式计算：He=H+AH式中： H-——污染源距地面几何高度，mAH-----烟气抬升高度，m34上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案步，飞堡才・船+F3elkDVti4大气环境污染预警系统技术方案步，飞堡才・船+F3elkDVti4皿1IrSiV1工3f3(T：S33mdM整方Uy：图表3-24污染扩散模拟3.5.1.2小风和静风时点源扩散模式高斯点源扩散模式适用于有风条件下，即风速大于1.5m/s的条件。小风(0.5m/s«u<1.5m/s)和静风(u<0.5m/s)条件下上述模式不再适用。在小风(0.5m/s«u<1.5m/s)和静风(u<0.5m/s)条件下，顺风向(X轴方向)扩散不能忽略，必须考虑三个方向的湍流扩散作用。在高斯扩散模式中，则必须将％考虑在内。平均风向为X轴，地面上任一点(X,Y)的浓度或旧9加3)按下式计算:G

G

■21、vo3一2K2--

Y

X,LC其中n和G按下式计算:2e2eH■1-220-20Y一丫一一2

nn2nexpS2nexpS2了S①SU2G=exp(-

2丫2

「0135上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案其中：1s T2①s= exp(——dT一8uXs二 丫01n式中：Y01、Y02 分别是水平和垂直方向的扩散参数回归系数;①s 正态分布函数;T 扩散时间，s。图表3-25污染浓度扩散模拟3.5.2大气质量预报目前环境空气质量预报按其内容主要分为污染潜势预报和污染浓度预报，前者为定性预报，后者为定量预报。污染浓度预报又分为两种，即统计模型预报和数值模式预报。统计预报的条件相对要简单些，且预报的准确性较高，但不具备对污染原因进行解析。数值模式预报的准确性要低一些，且预报的条件要求较高，但是它具有对污染源治理成果和治理对策及其环境效益进行解析的功能。从美国加得福尼亚州萨托拉门市、洛杉机市的空气质量预报实践看，他们均36上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案采用回归方法进行空气质量预报，萨托拉门市预报采用的自变量主要有风速、前一天的某污染物的最大浓度、预报日的最高气温等；洛杉机市预报采用的自变量主要有前一天的某污染物浓度、预报日15时的地表气压梯度、最高气温等。两地的预报结果比较最理想，误差多在±30%范围内。在本系统中采用动态统计的预测方法，即建立的预报模型是“动态变化的”，根据样本数和最新资料建立模型。我们使用大气自动监测的历史数据和气象资料，采用多元回归分析法，来建立起一个动态的预报模式。3.5.2.1预报模式说明在此我们选择相对湿度、平均温度、平均风速、风向、气压气象五参数与历史相对应逐时的大气污染物监测数据一起，作为回归因子，采用多元线性回归方法得出污染统计预报方程。由于污染物在大气中的时空分布是连续的，即前日的某点的污染物浓度对下一天的该点的污染物浓度值有直接影响，而且前日的污染物浓度直接与污染源的情况相对应，因此也将前日的污染物浓度值作为主要的影响因子加入建立回归方程，则：y=b0+b1y0+b2X1+b3X2+..•+bnXn-1y表示预测值；y0是某种污染物前日的浓度值；b0、耳、b2、……bn是回归方程的常数项；x0、％、x2 xn-1是确定能影响污染因子的最终有效气象因子。大气质量数值预报流程图如下：37上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案图表3-26大气质量预报流程图3.5.2.2预报方程的建立（1）相关性分析我们将湖北省监测中心站提供的各气象因子的历史数据以及污染物浓度的监测数据作为建立预报方程的基本数据，进行各气象因子与污染物浓度的相关性计算，计算结果如下表所示。变量因变量相关系数风向风速温度湿度气压PM100.139-0.050-0.139-0.309-0.149SO20.2250.0560.252-0.606-0.044NO20.5460.039-0.259-0.0740.173图表3-27各污染因子的相关系数由上表可以看出，各气象因子与因变量污染物浓度的相关系统均不为0，即各气象因子与因变量污染物浓度存在着不同程度的相关。因此各气象因子都可作为线性回归模型的变量进行计算。38上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案(2)回归方程的建立将监测中心站提供的数据以各个气象因子为变量，预报PM10，SO2,NO2浓度为因变量进行多元回归计算，得出结果如下。变量系数值标准误差t-检验常数项-65.994428.204-0.154风向-0.0170.020-0.823风速-3.1181.613-1.933温度-0.0110.6480.017湿度-0.0060.1220.047气压0.0770.4110.187前一日PM10浓度0.9440.03626.222图表3-28PM10的回归计算结果变量系数值标准误差t-检验常数项24.972233.4050.107风向-0.0040.014-0.269风速0.3150.9440.333温度-0.6630.528-1.255湿度-0.1810.108-1.670气压0.0030.2270.015前一日SO2浓度0.7450.0908.278图表3-29SO2的回归计算结果变量系数值标准误差t-检验常数项173.759236.4560.735风向0.0140.0150.953风速-1.4390.957-1.504温度-0.7310.517-1.414上海衡伟信息技术有限公司39大气环境污染预警系统技术方案湿度-0.1470.081-1.816气压-0.1440.230-0.628前一次NO2浓度0.7300.0809.044图表3-30NO2的回归计算结果对于上述得出的预报方程需要检验各个变量的显著性，确定它们对预报方程是否产生显著性影响。我们在置信度为95%，自由度为100的情况下对气象因子变量进行t值检验。根据t检验值我们得出如下结论：对于PM10，风速和前一日PM10浓度对预报方程产生显著影响，其他变量与因变量的相关关系不强，对预报方程不会产生显著影响，可以删除。对于SO2,只有湿度和前一日SO2浓度对预报方程产生显著影响，其他变量可以删除。对于NO2,只有风速、湿度以及前一日NO2浓度对预报方程产生显著影响，其他变量可以删除。根据以上分析结论，我们重新做回归运算，得出预报方程。PM10预报方程：Y=0.939X前一日PM10浓度-3.528X风速+10.545SO2预报方程：Y=0.813X前一日SO2浓度-0.049X湿度+5.472NO2预报方程：Y=0.836X前一日NO2浓度-0.929X风速-0.030X湿度-0.089X湿度+5.995我们对上述方程进行方差检验，结果见下表。表1PM10方差检验表平方和自由度均方F值回归分析153053.5596276526.7798506.688240上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案残差13744.027991151.0333总计166797.587593表2SO2方差检验表平方和自由度均方F值回归分析12851.537226425.7686155.9210残差3750.26349141.2117总计16601.800693表2NO2方差检验表平方和自由度均方F值回归分析9300.209533100.069870.6860残差3947.11969043.8569总计13247.329193(3)预报结果验证我们用湖北省监测中心站提供的数据对上述预报方程进行了验证，分析结果表如下：PM10相对SO2相对NO2相对实测值预报值误差实测值预报值误差实测值预报值误差107.50104.113.15%10.1110.655.34%11.6513.2513.71%104.00106.051.98%7.699.5624.36%10.0611.7817.06%122.33103.0915.73%9.257.4919.07%9.2710.4612.87%108.33122.0612.68%9.058.664.31%8.0310.2127.14%85.33108.3526.98%10.668.4820.49%16.7919.0113.23%116.0085.8725.97%10.069.733.26%17.5816.078.59%134.67113.9715.37%7.849.1516.66%15.9416.483.42%126.33132.414.82%11.137.2934.54%15.1715.321.00%115.83123.776.86%19.7521.679.72%10.8114.5434.54%41上海衡伟信息技术有限公司

大气环境污染预警系统技术方案102.33110.748.21%25.3917.6730.42%19.0811.9337.45%88.83100.2812.89%17.6822.7928.91%17.2419.0210.31%85.0085.810.95%8.5110.7426.20%21.6216.9721.53%69.0082.1419.04%7.429.4026.63%14.1816.6717.56%64.1766.413.49%6.898.5924.68%8.969.061.12%62.1763.712.48%6.258.2131.32%4.544.672.86%45.6761.2334.07%5.967.8131.04%4.515.4019.73%34.5048.7041.16%5.597.6036.04%4.855.8019.59%38.1736.135.34%5.177.3141.34%13.7010.6722.12%43.6742.722.18%4.746.9245.98%30.9834.5311.46%42.8349.5415.67%4.105.6738.29%20.5421.564.97%50.6748.963.37%3.484.5631.09%18.7120.6610.40%72.0056.0122.21%3.014.2340.66%14.2311.7517.40%88.8376.7413.61%3.074.4043.24%21.7115.3629.23%104.1792.0511.63%2.933.6524.57%13.2416.4023.87%图表3-31预报浓度值和实测浓度值42上海衡伟信息技术有限公司大气环境污染预警系统技术方案上海衡伟信息技术有限公司43大气环境污染预警系统技术方案图表3-32污染物浓度24变化曲线图表3-33大气质量指数预报3.5.3大气质量预警分析大气质量预警分析是借助于数值预报生成的预报数据文件，对用户指定的主要污染因子（SO2、NOX、PM10等）浓度值进行处理，根据预先设定的控制标准或者国家标