基本信息
- 项目名称：
- 污染源调查、管理和环境评价数字化信息平台的开发研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 2008年1月我国开展了第一次全国污染源普查工作。根据《全国污染源普查条例》要求，在污染源信息数据库的基础上，将建立污染源普查资料信息共享平台，促进普查成果的开发和应用。本作品《污染源调查、管理和环境评价数字化信息平台ESIA_4.5》基于第一次全国污染源普查工作背景，使用美国NI公司的Lab VIEW为平台设计研发，并编译生成应用软件，能够以“Setup”方式实施系列文件的整体安装。ESIA_4.5按照我国环境技术导则参数建立系统多模块间可共享调用的文本数据库，使抽象数据可视化，以简便的输入控制和虚拟现实的形象展示，进行环境影响事实推演，为环境规划、环境管理和影响评价提供有效的技术支持。
- 详细介绍：
- 污染源调查、管理和环境评价数字化信息平台ESIA自2008年1月全国开展污染源普查工作起，全程跟踪普查工作，经历一年多的开发与完善，目前的ESIA_4.5已能较全面地覆盖污染源管理及其环境影响的评价，具有功能全面、适应性强和操作简便的特点，可广泛用于环境办公、科研机关和考查现场。污染源管理及其环境影响的数字化信息平台ESIA_4.5使用美国NI公司的Lab VIEW为开发平台，编译生成应用软件，能够以“Setup”方式实施系列文件的整体安装。该软件将直接安装在Windows操作系统下，不需要其他软件环境支持。 （一）功能结构： ESIA_4.5由污染源调查和建库辅助平台、污染源调查管理通用平台、污染源的环境影响预测和常规管理平台、污染源应急管理平台四个部分组成： (1)污染源调查和建库辅助平台，用于进行布点编号、通过图上取点获得地理信息和根据污染源信息回绘在图中。 (2)污染源调查管理通用平台，适用于各种来源的底图，ESIA_4.5运行中能够在8个预设底图之间快速切换，具有底图设置功能，通过操作“背景图设置”模块，来源于卫星遥感、CAD、行政区划等底图均可以作为背景图使用。 (3)污染源的环境影响预测和常规管理平台，可以用于污染源相关信息的读取和量化分析，根据环境影响评价的数学模型总结出污染源产生的环境影响，按照环境要素归纳为大气环境和水环境。大气环境中又进一步划分成，设有背景图和不设背景图两类。 (4)污染源应急管理平台，不仅能制定环境突发污染的应急管理预案满足污染源深度管理的要求，也便于在突发污染事故现场进行预报。使用虚拟仪器的简便操作还可根据实际监测值调整参数，提高后阶段预报的精确性。 （二）功能模块简介： ESIA_4.5的功能通过调用对应的功能模块来实现，调用功能模块的方法有菜单调用和子模块调用两种方式。ESIA_4.5设有“水环境”、“大气环境”、“大气直控源”和“噪声环境”四个子模块。调用功能模块的通道并不是唯一的，按照属性归类，同一功能程序可能出现在不同的板块中。菜单调用完成后，程序返回起始界面，子模块调用操作完成后，程序返回子模块界面。ESIA_4.5的支撑文件大都使用文本文件进行操作，运行速度快，处理效率高。 1、污染源定位与属性：程序运行中，随着大气或水环境要素以及点源、线源、面源等源形态的确定，菜单选择项不仅指定了数据文件名，也设置了文件中的数据结构和选择项目。点源、线源、面源下数据的不同结构和不同环境要素下考察因子的设定。 2、污染源GIS分布功能：根据污染源的GPS定位在地理底图上绘制污染源的分布。具有按大小任意过滤污染源，标记污染强度和展示污染源详情等功能。与其他项目下的数据库名选择子菜单联用，可以选择数据库来源。从操作理念上看，虽然本模块是“污染源定位与属性”模块的逆操作，但污染源的建库工作主要是填写和录入登记表完成，“污染源定位与属性”仅起到辅助作用，而“污染源分布”模块的应用则立足于污染源普查资料信息的共享平台，通过抽象数据可视化，能够提高管理和决策水平，利于公众参与，促进普查成果的开发和应用。 3、水环境功能：水环境菜单包括数据库名选择和环境预测的功能模块两部分。数据库名选择菜单包括：“工业源”、“农业源”和“生活源”，污染源调查的“餐饮业”、“洗浴业”和“旅馆业”数据库名选择项也包括在本菜单中，因此共有6个选项。在“污染源定位与属性”工作模块中用来指定保存文件名，在“污染源分布”工作模块中用来指定读取文件名，一旦文件名确定项目需要显示污染因子也确定了。 4、环境预测的功能模块包括“河流的一维瞬时突发源模型”，“河流稳态源非守恒污染物二维扩散模型”，“河流的一维和零维衰减模型”和“河流BOD-DO偶合模型”四个子项。 5、大气环境功能：大气环境菜单也包括数据库名选择和环境预测的功能模块两部分。数据库名选择菜单包括“工业源”，“生活源”和“多源快捷”等项，在“污染源定位与属性”工作模块中用来指定保存文件名，在“污染源分布”工作模块中用来指定读取文件名和指定污染因子显示项目。“多源解析”模块工作时，要求获得点、线、面源的坐标位置、污染物强度等信息加以分析。在“污染源定位与属性”工作模块中，选择“多源快捷”用来建立数据库，自动保存图上点、线、面源的信息并为“多源解析”建立起源信息服务的快速通道。大气环境菜单中包括“多源解析”，“突发持续污染”，“突发单烟团模式”，“突发多烟团模式” 四个地理背景图上的预测功能子项。另外“重气扩散”“烟气抬升和扩散”，“地面最大浓度”，“太阳高度方位”，“大气扩散系数”，“气象和大气稳定度”等六个虚拟仪器服务子项则不要求有地理背景图支持。 6、直控源属性的大气污染预测功能：在虚拟场景实验程序界面上，对点、线和面源污染源的属性直接进行设置，不需要从后台数据库磁盘文件中读取数据，计算不同气象条件下污染物浓度的数值分布。使用本章子程序，预测单一或少量的污染源形成的环境影响具有程序独立性强和操作方便的特点。 7、噪声环境功能：环境噪声菜单包括数据库名选择、环境噪声记录、环境噪声预测和环境噪声专项图绘制功能。数据库名选择菜单包括“工业源”，“生活源”项目，在“污染源定位与属性”工作模块中用来指定保存文件名，在“污染源分布”和“噪声污染源解析”工作模块中用来指定读取文件名和显示。环境噪声的功能模块包括六个子项： (1)环境噪声的一般计算； (2)环境噪声的点阵记录； (3)按环境噪声点阵绘制等值线图； (4)噪声的点、线污染源解析和影响预测； (5)根据组合墙设计，计算综合隔声量； (6)高架道路的声障设计和隔声效果。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、目的：基于第一次全国污染源普查工作背景，根据《全国污染源普查条例》要求，在污染源信息数据库的基础上，建立污染源普查资料信息共享平台，促进普查成果的开发和应用，为国家环保等相关部门执行环境规划和影响评价等工作提供有力的决策和技术支持。 2、思路：在Lab VIEW图形编程环境下，应用G(图形)语言配合文本数据库开发（运行速度快，处理效率高），并编译生成独立运行的exe执行文件，可直接安装在Windows操作系统下，不需要其他软件环境支持；平台结构分为辅助建库、通用管理、影响预测和应急管理四个部分，其功能通过调用对应的功能模块来实现，且数据库可不同模块间共享调用。 3、创新点、技术关键和技术指标：应用G(图形)语言配合文本数据库开发的综合环保信息管理系统，功能全面，操作简便；按照我国环境技术导则参数建立系统多模块间可共享调用的文本数据库，设定地理信息和水文、气象条件，根据指定的数学运算获得结果、绘制图形，产生虚拟场景，综合分析预测功能强大，实现了GIS和计算机仿真技术在环境规划与评价中的虚拟现实应用；ESIA_4.5强大直观可视化的综合管理、分析和预测功能涵盖了水、大气和噪声污染等广泛领域，并具有较强的现场可操作性。
科学性、先进性
- 本作品《污染源调查、管理和环境评价数字化信息平台ESIA_4.5》 1、针对第一次全国污染源普查工作背景要求，使用美国NI公司的Lab VIEW为平台设计研发，并编译生成独立运行的exe执行文件，能够以“Setup”方式实施系列文件的整体安装； 2、按照我国环境技术导则参数建立系统多模块间可共享调用的文本数据库，运行速度快，处理效率高，并设定地理信息和水文、气象条件，根据指定的数学运算获得结果、绘制图形，产生虚拟场景，使抽象数据可视化，以简便的输入控制和虚拟现实的形象展示，进行环境影响事实推演； 3、是环保信息管理系统的综合集成，操作界面友好，操作简便、技术难度低，其强大直观可视化的综合管理、分析和预测功能涵盖了水、大气和噪声污染等领域，现场实践可操作性强，可广泛用于环境办公、科研机关和考查现场，为国家环保等相关部门执行环境规划和影响评价等工作提供有力的决策和技术支持。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年5月，获校第七届大学生课外学术科技作品竞赛特等奖； 2009年6月，团省委、省教育厅、省科协、省学联，获省大学生课外学术科技作品竞赛获一等奖。
作品所处阶段
- 软件应用阶段
技术转让方式
- 技术贸易、技术入股、合作开发
作品可展示的形式
- 磁盘、现场演示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 污染源调查、管理和环境评价数字化信息平台ESIA_4.5是一种体现可视化交互技术的“所见即所得”应用软件，实现了可视化界面下各污染源污染指标的直观量化表现和形象展示，并在此基础上可进行区域污染状况分析及环境影响预测。ESIA_4.5按照我国环境技术导则参数建立多模块间共享调用的文本数据库，设定地理信息和水文、气象条件，根据指定的数学运算获得结果、绘制图形，产生虚拟场景，使抽象数据可视化，以简便的输入控制和虚拟现实的形象展示，进行环境影响事实推演，其强大的综合分析预测功能，为环境规划、环境管理和影响评价提供有效的技术支持的同时，在很大程度上减轻了环保、建设等部门人员工作量，大大提高了工作效率。此平台的开发对环境污染的控制有着重要的作用和现实意义。在中国环境事业蓬勃发展的今天，研发这样一个数字化信息平台颇具必要性，而且也具有良好的市场价值前景。
同类课题研究水平概述
- 为了解本作品在国内研究水平，特委托“教育部科技查新工作站（L04）”作了查新工作。查新相关内容摘录如下： 一、查新分析 通过对国内11个相关数据库的检索，目前，国内外同类课题研究水平概述如下： 附录文献1、2、10、11、12、19、28、29、30、31、32、33、36、38、39、40、41、44都涉及到了GIS和计算机仿真技术在环境污染源（包括水质、大气、噪声）监测，环境规划或评价中的应用研究。其中文献1“一种基于GIS地图的环境自动监测网络集成系统的信息监测软件”是“以一个统一的实时通讯为基础，实现了污染源监测对象的集中展示、分层展示与实时数据曲线的展示。”的专利文献报道。附录10“三明市环境信息系统研究与开发”中提到“结合GIS系统，将环境监测数据、污染源监测数据、以及地理等数据导入，形成一个直观的、可视的、数据完整的、‘活’的三明市环境决策信息平台，并支持各子系统间的数据交换、资源共享和数据资源的访问，‘激活’和充分利用各种环境数据。” 附录文献3、4、5、6、7、8、9、11、13、14、15、16、17、18、20、21、22、23、24、25、26、27、34、35、37、42、45、46、47、48则分别涉及到污染源（包括水质、大气、噪声）监测信息管理系统、环境保护管理信息系统等各种系统设计中应用到的计算机模拟、可视化研究、仿真技术等。其中附录4“广西水环境保护管理信息系统”中提到“对水环境容量进行动态计算，研制水环境容量计算模型库和二维水质浓度场实时计算的模型库。开发了集水质预测模型和污染事故风险源判读系统为一体的水污染事故实时预测系统及污染事故风险自动判读系统”。附录11“城市水污染源远程在线监控、报警分析系统”中指出了“软件引入了面向仿真、工业自动化、虚拟仪器仪表等数据图形领域的图形仪表组件，包括实时和历史趋势图曲线等，使软件具有逼真的人机界面，很强的实时数据处理能力。” 二、查新结论 可见，目前国内虽然已有公开文献报道涉及到GIS和计算机仿真技术在环境污染源（包括水质、大气、噪声）监测，环境规划或评价中的应用成果或研究，但没有发现有公开文献报道提及“在Lab VIEW图形编程环境下，应用G(图形) 语言配合文本数据库开发，编译而成独立运行的exe执行文件”。（详见查新报告）
