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原文传递模块化全功能拓展大气监测移动平台及监测使用方法

专利名称：	模块化全功能拓展大气监测移动平台及监测使用方法
摘要：	模块化全功能拓展大气监测移动平台及监测使用方法,模块化集成安装在车体(1)上的大气环境监测系统(A)、仪器校准系统(B)、数据集成系统(D)、污染物溯源系统(E)和无线数据通讯系统(F)构成大气移动超级监测平台；由车体(1)拓展出地板滑移式侧拉厢(7)，以及半段式上翻门(5)和半段式下翻平台(6)；污染物溯源系统(E)通过LPDM模型运算的结果最终分析出污染物的来源和扩散情况；可随时随地监测大气中污染物质含量和成分的设备，可以连续点监测宽范围大气环境。通过对主要包括VOCs等示踪污染物的快速检测，判断排放源，实现污染源解析。快速进行溯源预报和扩散模拟，评估减排情景，并制定未来监测路线规划。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京大学
发明人：	迟旭光;丁爱军;朱才俊;朱敏璋;聂玮;徐政
专利状态：	有效
申请日期：	2018-10-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201811224142.0
公开号：	CN109878400A
代理机构：	上海申新律师事务所
代理人：	郭春远
分类号：	B60P3/00(2006.01);B;B60;B60P;B60P3
申请人地址：	210023 江苏省南京市栖霞区仙林大道163号
主权项：	1.一种模块化全功能拓展大气监测移动平台,其特征在于，模块化集成安装在车体(1)上的大气环境监测系统(A)、仪器校准系统(B)、数据集成系统(D)、污染物溯源系统(E)和无线数据通讯系统(F)构成大气移动超级监测平台；同时，车体(1)以及大气移动超级监测平台安装并得到液压系统(C)、电源系统(G)和空调系统(H)支持，其中，由车体(1)拓展出地板滑移式侧拉厢(7)，以及半段式上翻门(5)和半段式下翻平台(6)；大气环境监测系统(A)由仪器校准系统(B)提供校准支持，进一步的，大气环境监测系统(A)通过数据集成系统(D)监测采集数据提供给污染物溯源系统(E)进行分析评估处理，最终通过无线数据通讯系统(F)进行远程传送；车体(1)底部后侧安装行走轮(8)和依靠液压支撑装置的后支腿，前侧通过手摇机械支撑装置(10)安装前支腿(9)；车体(1)内由前向后依次由前移门(28)和后移门(29)分隔为控制室(2)、常规检测室(3)和特种监测室(4)，车体(1)内嵌入安装地板滑移式侧拉厢(7)，地板滑移式侧拉厢(7)向外移动形成拓展室，同时，车体(1)外壁安装半段式上翻门(5)和半段式下翻平台(6)，半段式上翻门(5)上边缘和半段式下翻平台(6)下边缘分别与车体(1)的外壁顶沿和底缘铰接，而且其中部分别通过液压伸缩装置(6b)连接连接车体(1)外壁，半段式上翻门(5)和半段式下翻平台(6)外翻延伸形成拓展平台；车体(1)上安装大气环境监测系统(A)、仪器校准系统(B)、液压系统(C)、数据集成系统(D)、污染物溯源系统(E)、无线数据通讯系统(F)、配电系统(G)和空调系统(H)；污染物溯源系统(E)包括一台曙光塔式服务器和工控机，所需要的数据主要有车内监测仪器的数据和GDAS气象数据，通过这些数据来驱动WRF气象预报模型，然后再利用WRF气象预报模型的数据结果或者GDAS气象数据来驱动拉格朗日粒子输送与扩散模型LPDM模型，通过LPDM模型运算的结果最终分析出污染物的来源和扩散情况；其具体方法如下：LPDM模型计算得到源与受体关系在网格点上的SRR值，再结合该网格点上污染物的排放强度，两者相乘就可以计算得到污染物的潜在源区分布PSC，将每个网格点的PSC相加就可以得到模拟的污染物浓度，通过统计分析PSC的分布，可以得到特定地区对研究地点污染物的贡献大小，从而获得溯源的结果以实现快速的溯源预报和扩散模拟，立即给出数据模拟结果，制定监测平台的未来路线规划。 2.如权利要求1所述的模块化全功能拓展大气监测移动平台，其特征在于，控制室(2)和特种监测室(4)分别在车体(1)外壁安装后侧门(19)和前侧门(20)；半段式下翻平台(6)边缘安装左折叠支腿(6a)；地板滑移式侧拉厢(7)外侧边缘右折叠支腿(7a)，地板滑移式侧拉厢(7)底部与对应的车体(1)底板上安装滑移轨道(7b)；车体(1)侧面下部向车体内嵌入安装裙边车厢(23)；车体(1)尾部设置设备舱(16)放置柴油发电机组(17)，设备舱(16)后部设置尾门(15)，空调外机(13)安装在车体(1)前后端，控制室(2)、常规检测室(3)和特种监测室(4)内分别安装前空调内机(14)、侧空调内机(6c)和后空调内机(18)。 3.如权利要求1所述的模块化全功能拓展大气监测移动平台，其特征在于，车体(1)的控制室(2)内安装电子显示屏，外部前方两侧和底部后方安装有摄像头，在控制室(2)内部安装有污染物溯源系统(E)和无线数据通讯系统(F),这两个系统的功能依靠曙光塔式服务器和工控机来实现。 4.如权利要求1所述的模块化全功能拓展大气监测移动平台，其特征在于，大气环境监测系统(A)中由常规六参数监测仪器、黑碳气溶胶分析仪、浊度仪、气溶胶激光雷达、重金属分析仪和电子传递反应飞行时间质谱仪组成，进行常规CO、O3、SO2、NOX、PM2.5、PM10六参数监测，以及黑炭颗粒物BC和重金属质量浓度的监测，对VOCs挥发性有机物的监测，对大气的光学特性的监测，对于所有上述监测要素的监测均为实时在线监测分析；仪器校准系统(B)中，SO2、NOX、CO、O3的校准由一台专门的校准仪器和一台零气发生器以及相应的标准气体组成；浊度仪的校准也由专门的标定设备和氟利昂气瓶组成；电子传递反应飞行时间质谱仪的校准则通过专门配置的VOCs气体的苏玛罐来完成。 5.如权利要求1所述的模块化全功能拓展大气监测移动平台，其特征在于，大气环境监测系统(A)中的气溶胶激光雷达是完全固定在特种监测室(4)内，大气环境监测系统(A)配备的激光雷达为单波长双通道高能扫描激光雷达，由于其自重较重，不便移动和拆卸，故而选择直接固定在特种监测室(4)内，而且上下两端均通过螺丝分别与顶板和地板直接固定，并在激光雷达与顶板和地板之间分别安装避震器。 6.如权利要求1所述的模块化全功能拓展大气监测移动平台，其特征在于，车体(1)的顶部一共设计了9个采样口(32)，并配有防水法兰，还有一个激光顶窗33供激光雷达发射激光的垂直光路；在常规检测室(3)顶部有4个采样口(32)，在地板滑移式侧拉厢(7)顶有3个采样口(32)，且这3个采样口(32)与常规检测室(3)顶部其中3个采样口(32)的位置相对应，另外3个采样口(32)设在特种监测室(4)顶部；在地板滑移式侧拉厢(7)和常规检测室(3)互相对应的3个采样口(32)分别为两台颗粒物监测仪和黑碳气溶胶监测仪的采样口(32)，其中黑碳气溶胶监测仪与浊度计共用一个进气气路，常规检测室(3)一个单独的采样口(32)则作为气体分析仪器的进气总管，而且这根气体采用总管始终固定在移动平台上，在定点观测时，将进气总管升高进行观测，在移动时，将进气总管降下，以符合国家车辆行驶相关规定，特种监测室(4)的2个采样口(32)分别由重金属分析仪和质子传递反应质谱仪各用1个。 7.如权利要求1所述的模块化全功能拓展大气监测移动平台，其特征在于，数据采集系统(D)中，仪器机柜上安装有一台专门的数据采集仪器ES8832-II，配置有多个USB、RS232、VGA和以太网接口，以及多路模拟量和数字量的输入输出通道；仪器内装有Windows系统，以及AQMS采集软件，该软件包括服务端和客户端两部分，服务端一直在后台运行，通过模拟量通道和RS232接口连接各台仪器，实现对各仪器的运行监控和数据采集，另外，在该软件中也包含了校准控制程序，通过执行相关操作，就能完成对有关仪器的打零和打标；在其他的电脑上安装AQMS的客户端，就可以实现对数据采集器中数据的导出。 8.如权利要求1所述的模块化全功能拓展大气监测移动平台的监测使用方法，其特征在于，拉格朗日粒子输送与扩散模型LPDM根据观测数据和中尺度气象模式WRF的模式结果，向后模拟进行污染物溯源，向前模拟进行走行路线设计、紧急污染事件污染范围以及趋势判定；其具体方法是：首先，通过GFS预报气象场驱动WRF预报模拟得到未来几天观测平台所在区域的高精度预报气象场用以驱动LPDM模型；在观测平台活动过程中，通过GPS定位获取观测平台的经纬度坐标，提供给LPDM模型，模型就能很快算出观测平台所在位置现在和接下来一段时间的气团将传输到什么位置；这样就有助于实时分析观测车上的数据和观测车行进路径的规划，这一个功能将在如果出现特殊的泄漏污染事件之后可以发挥重要作用；如果知道泄漏事件的经纬度和时间，还能通过LPDM计算接下来污染在什么时间将传输到哪里，如果观测平台需要追踪观测泄漏事件的话，观测平台可以立刻出发，在走航过程中就可以实时模拟污染物传输路线，即时为观测平台提供观测路线，也能帮助获得更好的路线规划方案；污染物溯源系统E中拉格朗日粒子输送与扩散模型LPDM根据得出的高分辨气象场预测，进一步向前和向后模拟得出污染来源概率分布，结合排放清单评估污染减排效果，而且经过污染浓度预测和详细污染来源分析进行污染归因；在质疑过程中形成污染减排方案反馈对比校正污染来源概率分布结果；在拉格朗日粒子输送与扩散模型LPDM模式的溯源方法中，LPDM模式计算得到源与受体关系SRR，同时，这个区域上面污染物比如PM 2.5的排放强度分布，两者在对应网格上面相乘就可以计算得到PM 2.5的潜在源区分布PSC， PSCi，j＝Fi，j×Ei，j 其中为在网格点上的SRR的值，为网格点上PM 2.5的排放强度，将每个网格的PSC相加就可以得到模拟的PM 2.5浓度。
所属类别：	发明专利