一种基于云平台的大气环评系统及方法与流程

1.本发明属于自动环评系统技术领域，涉及一种大气环境影响评价系统及评价方法，尤其涉及一种基于云平台的大气环评系统及方法。


背景技术：

2.长期以来，全国上千家环评单位、近十万环评从业人员各自以不同的方式和渠道获取有关数据，使用各种不同的技术方法进行环评数据的处理与计算分析，不仅造成了资源和财力的浪费，甚至由于数据获取渠道不畅和收费不合理等问题，致使个别环评单位擅自编造或提供不实数据，严重影响了环境影响评价文件的真实性和客观性。
3.为加强环境影响评价的监督管理,保障环评工作质量,，基于目前技术复核常态化，需要有高效统一的平台工具支撑，该平台应该整合环评所需要基础数据和专业模型。
4.在“放管服”政策指导下，环境部门存在一些管理困境：1)需要常态化复核建设项目环评结果，其中污染物浓度数值模拟专业强，需要实时快速复核工具的支持；2)需要管理不同行政区的污染源排放数据，对接区域排放清单、拟在建和拟削减的污染源排放量，需要更高效满足需求的信息化系统支持；3)管理整个区域各个在建、新建和已建项目，需要统一平台管理；4)需要落实国家“三线一单”的约束，需要动态计算辖区内大气污染容量。
5.大气环境影响预测模型的操作专业性强，中小型环评机构可能不完全具备自主模拟仿真的能力，需要委托第三方专业模型服务商来开展预测模拟。这种委托计算时间不可控，委托计算质量不可控，委托计算成本增加，维护成本高。如果大气环评支撑数据缺乏统一的标准和渠道，可能存在某些环评第三方服务机构虚构数据的可能性，需要收集和生产一套分辨率高和可靠性强的支撑数据，并对数据的准确性开展验证和优化。同时数据服务的价格要较为实惠，方便行业使用。
6.传统pc版本的大气环评软件只能满足很小一部分的需求，其核心理念是完全把每个建设项目当成一个完全独立的项目，没有考虑该项目在区域背景下与其他项目相互联系共同影响大气容量的变化和“三线一单”的约束。从单个项目的复核来看，传统pc版本的大气环评缺失了很多过程信息，给环评技术复核带来较大工作量和不确定性。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种基于云平台的大气环评系统及方法，为环境管理部门和环评行业提供便捷的大气环境影响评价工具，标准化输入数据、模型参数设置和结果图表文件，以便于第三方环评单位经济高效开展大气环境影响评价模拟工作，以便环境管理部门开展建设项目技术复核、满足“三线”约束、对接排污许可、动态计算大气容量等综合应用。
8.本发明的技术方案是：一种基于云平台的大气环评系统，包括支撑数据模块、模型模块和云平台软件实现模块；其中，云平台软件实现模块是系统的输入输出端，管理和控制支撑数据模块和模型模块；支撑数据模块获取和保存大气环评所需的基础数据，根据云平台软件实现模块的指令输入控制，支撑数据模块将保存的基础数据提供给模型模块，模型
模块加工和处理基础数据得到评价结果，然后将评价结果通过云平台软件实现模块输出；
9.支撑数据模块包括大气数据收集子模块、大气数据计算子模块、大气数据校准子模块和大气数据入库子模块，支撑数据模块中的大气数据包括地理基础数据、污染清单数据、气象气候数据和环境管理数据；
10.模型模块包括大气风险预测模型和大气浓度预测模型；云平台软件实现模块包括界面实现子模块、数据库表管理子模块、调度监控子模块、权限管理子模块。
11.进一步的，模型模块中的大气风险预测模型和大气浓度预测模型是时间加三维空间的迭代计算模型，数据库中的数据是迭代计算模型的初始值和边界；大气风险预测模型包括slab风险预测模型和aftox风险预测模型；大气浓度预测模型包括aerscreen浓度预测模型、aermod浓度预测模型、calpuff浓度预测模型和cmaq浓度预测模型。
12.进一步的，大气数据收集子模块收集地理基础数据、污染清单数据、气象气候数据和环境管理数据后，将这些基础数据提供给大气数据计算子模块进行计算加工，然后再提供给大气数据校准子模块校准，最后通过大气数据入库子模块输入临时数据库中。还包括基础数据库，所有临时数据库中的数据都自动传输到基础数据库中并长期保存；大气数据收集子模块还会采集基础数据库中的基础数据，直接将基础数据库中所需要的数据输入临时数据库中
13.进一步的，云平台软件实现模块的界面实现子模块用于gis展示和操作，数据库表管理子模块用于多源多维数据操作及模型结果报表生成；调度监控子模块用于实现排放源管理；权限管理子模块用于管理控制云平台下各用户的权限。
14.一种基于云平台的大气环评系统方法，使用上述的一种基于云平台的大气环评系统，包括以下步骤：
15.步骤一、将项目位置输入到云平台软件实现模块中，云平台软件实现模块中的数据库表管理子模块自动加载该经纬度区域达标判断；
16.步骤二、支撑数据模块对目标区域厂界、污染物、污染源排放量、环境保护一类区、污染源附近的建筑信息、地面气象、探空气象和环境现状监测的基础数据进行收集、计算和校准，然后输入数据库，由平台软件实现模块中的数据库表管理子模块管理；
17.步骤三、通过平台软件实现模块中的界面实现子模块，选择模型模块中的大气风险预测模型和大气浓度预测模型对数据库中的数据进行预测计算，得到大气环境预测数据。
18.进一步的，步骤三中，云平台软件实现模块根据选择使用的大气风险预测模型和大气浓度预测模型，对数据库中的数据进行数据格式转换，转换后的格式与所选择的大气风险预测模型和大气浓度预测模型相匹配。
19.进一步的，云平台软件实现模块还包括基础数据输入子模块，步骤一中，还包括将项目新增污染源调查基础数据和环境空气保护目标基础数据输入到云平台软件实现模块中。
20.进一步的，步骤一中，还包括将区域气象评价因子和评价标准输入到云平台软件实现模块中；
21.步骤三中，还具有数据融合步骤，平台软件实现模块将不同大气风险预测模型和大气浓度预测模型所得到的大气环境预测数据进行数据格式转换，并将转换后的数据进行
匹配融合，得到经过匹配融合的大气环境预测数据；
22.平台软件实现模块自动将匹配融合的大气环境预测数据与气象评价因子和评价标准进行计算对比，生成大气环境评价结果。
23.进一步的，步骤一和步骤二之间，还包括初步预测步骤，云平台软件实现模块自动根据输入的项目新增污染源调查基础数据、环境空气保护目标基础数据、区域气象评价因子和评价标准进行大气环境初步预测；若大气环境评价大于评价标准中的预设值，则进入步骤二，若大气环境评价小于评价标准中的预设值，则认为污染严重，根据严重程度，通过界面实现子模块提醒操作者对污染源进行进一步调查补充基础数据，或者直接生成大气环境评价结果。
24.进一步的，环境现状监测基础数据向国家气象观测平台收集，地面气象和探空气象基础数据由云平台软件实现模块模拟生产，目标区域厂界、污染物、污染源排放量、环境保护一类区和污染源附近的建筑信息基础数据向项目选择地的环保平台收集，上述基础数据不能被操作者更改干扰。
25.本发明的优点是：
26.1、高效性：现有大气环评流程收集气象、地形、土地类型和环境空气质量数据需要上周的时间，然后开展估算模型和预测模型的模拟工作又需要1天至一周左右的时间，整体时间花费可达半个月；而本平台集成各种基础数据和专业模型，一般1天内可以获得计算结果。
27.2、准确性：现有pc端环评模型处理往往丢失很多过程数据，可能存在造假空间或者模型参数设置不当造成预测结果不合理。而本系统统一数据收集和生产，高要求把控数据质量，标准化和智能化模型参数配置，降低模型人为设置不当引起的误差。同时云平台特性可以把全部过程信息记录，保证计算结果和其输入数据和参数设定一一对应，杜绝“张冠李戴”的现象，方面项目评审和项目复核。
28.3、全面性：集合大气环境影响评价所需要各类数据，集成了多种导则推荐的模型，满足各种场景各个等级评价工作的需求。此外，通过强化背景污染源源清单建设和管理，动态更新已建、在建和拟削减的项目清单，动态计算大气容量，使环境管理部分可以更高效审核和复核项目情况。
29.4、经济性：现有一级评价项目需要购买地面气象、探空观测、云量和空气质量数据等，需要花费接近一万以上成本。如果聘请第三方模型仿真服务商开展大气环评起步价就在5万以上。本系统在保证数据和模型准确性的前提下，可以大幅降低用户成本。
附图说明
30.图1为本发明实施例的大气环评系统模块框图；
31.图2为本发明实施例的大气环评方法过程框图；
32.图3为本发明实施例的大气环评系统使用过程图。
具体实施方式
33.本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
34.本发明的系统是一种基于云平台的大气环评系统，包括支撑数据模块、模型模块
和云平台软件实现模块；支撑数据模块包括大气数据收集子模块、大气数据计算子模块、大气数据校准子模块和大气数据入库子模块；模型模块包括大气风险预测模型和大气浓度预测模型；云平台软件实现模块包括界面实现子模块、数据库表管理子模块、调度监控子模块、权限管理子模块。
35.云平台软件实现模块是系统的输入输出端，管理和控制支撑数据模块和模型模块；支撑数据模块获取和保存大气环评所需的基础数据，根据云平台软件实现模块的指令输入控制，支撑数据模块将保存的基础数据提供给模型模块，模型模块加工和处理基础数据得到评价结果，然后将评价结果通过云平台软件实现模块输出。
36.支撑数据模块中的大气数据包括地理基础数据、污染清单数据、气象气候数据和环境管理数据。
37.大气风险预测模型包括slab风险预测模型和aftox风险预测模型；大气浓度预测模型包括aerscreen浓度预测模型、aermod浓度预测模型、calpuff浓度预测模型和cmaq浓度预测模型。
38.云平台软件实现模块的界面实现子模块用于gis展示和操作，数据库表管理子模块用于多源多维数据操作及模型结果报表生成；调度监控子模块用于实现排放源管理；权限管理子模块用于管理控制云平台下各用户的权限。
39.本发明的方法使用了上述的本基于云平台的大气环评系统，具体包括以下步骤：
40.步骤一、将项目位置输入到云平台软件实现模块中，云平台软件实现模块中的数据库表管理子模块自动加载该经纬度区域达标判断；
41.步骤二、支撑数据模块对目标区域厂界、污染物、污染源排放量、环境保护一类区、污染源附近的建筑信息、地面气象、探空气象和环境现状监测的基础数据进行收集、计算和校准，然后输入数据库，由平台软件实现模块中的数据库表管理子模块管理；
42.步骤三、通过平台软件实现模块中的界面实现子模块，选择模型模块中的大气风险预测模型和大气浓度预测模型对数据库中的数据进行预测计算，得到大气环境预测数据。
43.其中，项目位置的输入方式是地图选点或者经纬度输入。
44.云平台软件实现模块还包括基础数据输入子模块，步骤一中，还包括将污染源调查基础数据和环境空气保护目标基础数据输入到云平台软件实现模块中。
45.步骤一中，还包括将区域气象评价因子和评价标准输入到云平台软件实现模块中；步骤三中，平台软件实现模块自动将大气环境预测数据与气象评价因子和评价标准进行计算对比，生成大气环境评价结果。
46.步骤一和步骤二之间，还包括初步预测步骤，云平台软件实现模块自动根据输入的污染源调查基础数据、环境空气保护目标基础数据、区域气象评价因子和评价标准进行大气环境初步预测；若大气环境评价大于评价标准中的预设值，则进入步骤二，若大气环境评价小于评价标准中的预设值，则认为污染严重，根据严重程度，通过界面实现子模块提醒操作者对污染源进行进一步调查补充基础数据，或者直接生成大气环境评价结果。
47.步骤一中，还包括敏感点输入，将敏感点的位置和评价标准输入到云平台软件实现模块中；步骤三中，生成的大气环境评价结果中专门就敏感点生成相应的评价结果。
48.由于不同预测模型的输入数据格式和输出数据格式都不相同，本系统为了实现所
有模型的同平台化，增加了基础数据转换为模型相应匹配格式的步骤，并且在模型计算后的数据也经过格式转换，转换为系统设定标准格式，
49.下面结合附图说明本发明另一个实施例。
50.本发明的基于云平台的大气环评系统如图1所示，是具有云计算功能的环评系统，通过整合空气质量数据、地形数据、气象数据到云端，通过云计算的方式，提供专业的环评结论报告。
51.本系统的使用方法，及本发明的方法如图2与图3所示，下面举一个实例来说明这个方法。
52.首先，用户通过互联网计算机远程进入本系统，系统界面展示在用户的计算机显示端上，左边是项目树，右边为地图界面。
53.使用本系统进行大气环评时，用户可以开启一个新的项目，可以通过输入经纬度或者地图选点的方式，选择项目所在位置，然后右边的地图界面自动跳转到相应区域，系统将根据项目位置自动确定项目所在行政区域和该行政区域空气质量达标去判定情况，并且调动相应的数据库资源，在右边的地图界面上显示。
54.然后，用户可以自行输入基础数据，也可以使用本系统的基础数据，还可以选择两者结合的方式；基础数据包括区域厂界、污染物、污染源排放量、环境保护一类区、污染源附近的建筑信息、地面气象、探空气象和环境现状监测。以污染物为例，项目激活后，用户点击界面中的污染物按钮，系统内置10种污染物(so2、no2、co、o3、pm2.5、pm10、tsp、nox、pb、bap)的基本参数及评价标准，无需进行设置，用户可以通过右边编辑按钮和对污染物属性进行编辑保存，删除按钮可以删除不与需要的污染物。若项目污染不在内置污染物可以点击新建功能进行添加自定义污染物，如自定义气态物及颗粒物，用户可根据污染属性填写相关参数及评价标准，点击保存即可添加污染物。若无相关污染物参数，用户只需填写污染物的评价标准，系统默认有通用的污染物参数，点击确认即可添加污染物。其他基础数据，还包括现状监测，即一些空气自动监测站的长期监测结果；还包括厂界线，通过经纬度输入及地图选点两种方式对厂界线或其他点位进行设置；还包括一类评价区，设置方式与厂界线相同；还包括敏感点，可通过直接填写经纬度或者地图选点方案确定敏感点位置，敏感点的右边编辑按钮可对敏感点信息进行再编辑；还包括建筑物下洗，设置建筑物名称、范围及高度；还包括污染源，即污染的点源、线源和、面源和体源，设置这些污染的位置、长度、范围、体源垂直长度、排放时间、单位时间排放量；还包括气象数据。
55.基础数据输入完成后，用户点击选择项目树的模型选项，选择环评预测模型对基础数据进行处理。
56.以aerscreen浓度预测模型为例，用户点击左侧项目树aerscreen模型，进入aerscreen方案列表界面，可以对方案进行管理或者添加新的方案。点击新建或者编辑进入方案的编辑界面。aerscreen方案编辑界面分为污染源和污染物、气象参数、地表参数模块、预测点参数及项目参数模块。通过勾选前面输入的污染源及污染物，选择参与计算的污染物及污染源。地表参数可根据所在地的土地进行地面分扇。时间周期以季节或月份为选项；选择气候湿度；最后选择扇区的地面类型：如水面、草地、落叶林、针叶林、湿地或沼泽、农作地、城市和沙漠荒地。全部参数选择完成后，点击生成推荐参数。预测点参数填写，项目预测点的离地高度，最大计算距离，及选择厂界线。项目参数填写：城乡类型中当选择城市时须
填写城市人口，选择农村时不需要要填写人口数。如果计算考虑no2反应需勾线反应选项，然后选择计算olm或pvmrm方法，填写背景中臭氧浓度及烟道内的no2与nox的比值，完成no2反应设置。勾选考虑建筑下洗，选择右边下拉菜单中之前定义好的建筑下洗方案，完成建筑下洗设置。aerscreen可计算熏烟及海岸线熏烟，勾选可考虑计算，若勾选海岸线熏烟则需输入最小海岸线距离就最小海岸线距离的方位。完成污染源及污染物、气象参数、地表参数及预测点参数全部必填选项，项目参数的选填选项后，点击下方提交方案，系统开始进行该方案的aerscreen计算。当aersreen运算成功，结果输出成功时，本次方案计算完成。可以点击计算结果查看。
57.再以aermod浓度预测模型为例，用户点击左侧项目树aermod模型，选择子菜单中的子菜单中的aermet气象，进入aermet方案汇总界面。地面参数设置与aerscreen方案中设置方法一致，气象参数可选对风向进行随机化处理及小风稳定条件下调整u*，气象数据下方选择在之前保存的地面气象数据及探空数据，最后点击保存完成设置。点击预测网格，进入预测网格方案汇总界面，点击编辑或者新建进图预测方案设置界面。预测网格只需设置评价范围边长，及勾选需计算的敏感点，点击保存完成设置。系统根据导则要求和评价范围边长自动设置网格间距。左侧点击aermod预测，进入aermod计算方案汇总界面。点击添加或方案编辑进入aermod预测方案设置界面。aermod方案分为三个子标签页分别为基本要素、沉降参数及no2参数。基本要素通过勾选实现，可多个勾选之前设置的排放场景(一个污染物，多个污染源)，选择之前保存的aermet预测气象方案和预测网格方案，最后选择需要的结果数据平均时间，完成排放场景设置。模型选项可根据项目要求选择，是否考虑地形，干湿沉降，考虑建筑物下洗及选择建筑下洗方案，是否考虑城市效应，是否要no2反应，最后选择输出的大值序列号，完成基本要素设置。点击沉降参数设置，进行设置界面，可以系统默认或者点选更具气体相关参数自行计算，点选后完成设置。进入no2反应界面，为no2点选化学反应后的设置操作，系统默认环境比率法无需用户输入参数。若用户点选olm方法，需根据界面输入背景臭氧浓度及烟道内的no2与nox的比值。若用户选择pvmrm方法需输入背景臭氧浓度，全部烟道及环境中的no2与nox的比率值。完成以上所有aermod计算参数设置后，点击下方的提交方案后，保存该方案并开始方案的计算并在项目数aermod预测下方生成该方案的子菜单。该方案的子菜单包括计算日志及计算结果。预测结果上方为预测的场景方案，点击选择需要查看污染物场景。点击后系统默认展示最大值汇总表，和根据需要选择大值序列选项。表格展示导则预测所需要的敏感点在小时、日均及年均的最大落地浓度、占标率及达标情况评价。结果下拉选择日均、年均、短期(小时)及大气防护距离详细数据展示。日均、年均、短期数据均由浓度图、数据表及超标网格信息三种数据图。计算结果还具有叠加方案，项目树点击叠加方案，进入叠加方案汇总界面。点击编辑及添加和进入方案设置界面。下拉选择需要计算的污染物及勾选叠加的已计算好的排放场景。叠加可选择加法或者减法两种，并设置该方案的叠加系数。系统提供叠加现状的站点数据、区域削减和区域增加浓度。叠加后输出的百分率数据可用户进行自定义设置。当需进行pm2.5二次计算时，可将pm2.5一次计算结果、so2和no2的系数比例进行叠加。设置完成后点击下方提交完成叠加方案设置，并开始进行叠加计算。点击方案的叠加计算结果，可查看叠加污染物的百分率及年均达标评价表，内容包括贡献浓度、现状浓度、叠加后浓度、叠加后的占标率和是否达标判定。下方浓度图可选择年均及百分率日均浓度显示。
58.最后，上一步的计算结果将结合之前输入的环评因子及环评标准，生成大气环境评价结果，这个结果一般以多个图表及简要文字报告的方式呈现，用户可以选择一些图表结果进行更进一步的分析和计算，得到更需要的环评结果。