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基于物联网的工业园区大气污染事故防范与应急系统研究

邱庆  
【摘要】:近年来,我国突发性环境事件密集发生,数量不断增加,对国民经济健康运行、社会稳定发展构成了不可忽视的威胁。我国环境风险管理起步较晚,尽管从政策层面和管理层面国家已经开展了相关工作,但实际环境风险管理中仍然面临“环境事件的发生具有较大随机性和不确定性”的问题,缺乏行之有效的风险管理综合技术体系。针对这一问题,本研究对国内外环境风险管理的进展状况进行了综合调研,总结了环境风险管理从事故末端处理到风险防范的转变趋势,分析得出“以防范为主”覆盖“危险评估”、“预防计划”与“应急反应计划”全过程的管理模式;基于这一思路,本研究以环境事件高频率发生的工业园区为代表,考虑物联网对环境信息有效获取、实时传输和智能应用的特点,利用物联网全面深入感知园区的环境参数,准确掌握风险源状态及变化信息,降低环境风险判断的不确定性,实现有效的风险预警和管理。 本研究通过调研天津临港经济区的风险状况与现行环境管理手段,研究园区环境风险防控体系的目标、内容和实施方式;通过调研物联网在环保领域的应用案例,系统梳理物联网在环境管理中的应用模式,网络架构和各部分关键技术;在此基础上,搭建基于物联网的工业园区大气污染应急管理系统框架,设计感知、传输和应用三层的主要功能;在整体框架的基础上,从参数选取、设备选型、布点方案等方面设计感知层的特征污染物监测系统,并通过对大气模式结构与功能的深入剖析、功能优化和界面改进,开发了针对天津临港经济区特点与应急管理需求的大气污染预警系统。 本研究充分考虑户外环境条件和成本等因素,建立起了一套低成本、高可靠性和高效率的大气特征污染物监测系统;基于快速、简单和可靠的要求对HYSPLIT大气污染模式进行界面、结构和功能的修改和再设计,实现了该大气污染扩散模式与气象数值预报模式、地理信息系统和整个系统平台的耦合,并实现了业务化运行。该系统通过提供充分、有效的信息,能够针对大气污染事故“不确定性”问题进行有效预警,在事故发生时能实时传回污染物超标信息,在事故应急响应过程中实现了对污染物浓度范围、发展趋势和健康风险的定量分析和可视化表达,为决策指挥提供有效的业务支撑与信息支持。


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