[发明专利]一种基于时段统计分析的污染物溯源系统及方法

权利要求书

1.基于时段统计分析的污染物溯源系统，其特征在于，包括城市空气质量监测网络、云端服务器，所述城市空气质量监测网络包括监测数据通讯单元，云端服务器包括溯源计算单元、可视化单元，监测数据通讯单元嵌入于大气监测微站，溯源计算单元分别与数据通讯单元和可视化单元相连；

所述城市空气质量在线监测网络包括城市范围内各个监测微站，监测微站包括控制模块、传感器模块、无线传输模块、电源模块、存储模块，控制模块分别与传感器模块、无线传输模块、电源模块、存储模块相连；

控制模块，获取传感器模块数据并存储和传输；传感器模块，用于检测空气中各污染物浓度；无线传输模块，用于将各监测微站数据传送至监控终端，且传输频率可调；电源模块，转化太阳能并存储于蓄电池，用以对控制模块供电，且可在太阳能供电和市电之间任意切换；

溯源计算单元，用于实时处理监测数据，运行预警算法，确定预警设备和区域；所述可视化单元，以污染云图和趋势图相结合颗粒物通道传输情况，给出定量和定性的分析结果；

所述溯源计算单元选定某重点分析站点并获取该站点各上升时间段，然后根据各上升时间段的风向追溯传输通道，具体步骤如下：

step1、获取某站点初始数据段，时间维度为小时平均值，获取污染项上升时间段，判定条件如下：

其中cumsum为累积和；max、min、maxIx、minIx分别为最大值、最小值、取最大值时的时间索引、取最小值时的时间索引；

nAscent、nDescent分别为环比上升、下降的时刻数目；

λ为比例系数，根据时间跨度给定，在一定程度上合理忽略短暂下降的时段；

step2、计算上升时间段内风向平均角度wdAngle，站点的wdAngle±22.5方向、10km范围内的站点作为候选分析站点，如不存在候选站点，则将范围放宽至wdAngle±45、20km；

step3、获取各候选分析站点上升时间段，如果候选站点同时具有上升趋势且起始时间超前，则判断污染项途经该站点传输；

step4、以step3中确定污染项传输站点为起始站点，重复step2、step3，进行下一轮溯源。

2.根据权利要求1所述的基于时段统计分析的污染物溯源系统，其特征在于，所述传感器模块包括PM10传感器、PM2.5传感器、SO₂传感器、NO₂传感器、CO传感器、O₃传感器：

PM10传感器，用于检测空气中PM10颗粒浓度；

PM2.5传感器，用于检测空气中PM2.5颗粒浓度；

SO₂传感器，用于检测空气中SO₂气体浓度；

NO₂传感器，用于检测空气中NO₂气体浓度；

CO传感器，用于检测空气中CO气体浓度；

O₃传感器，用于检测空气中O₃气体浓度。

3.基于时段统计分析的污染物溯源方法，其特征在于，基于权利要求2所述的基于时段统计分析的污染物溯源系统，包括以下步骤：

1)数据采集：

监测数据通讯单元采用内含GPRS通信的SIM928A模块，与各监测微站核心主板STM32F103处理器相连，各大气监测微站组成城市空气质量在线监测网络，监测数据传送至云端服务器Hbase数据库；

2)数据处理：

溯源计算单元读取Hbase数据库，对目标站点及污染物进行溯源统计分析，追踪污染物传输方向；

3)数据呈现：

可视化单元接收来自溯源计算单元的溯源结果，采用污染云图和趋势图等形式实时反映污染传输通道传输情况。