一种突发性水质污染事故模拟仿真及可视化服务系统

摘要

本发明公开一种突发性水质污染事故模拟仿真及可视化服务系统，该系统采用B/S(浏览器/服务器)结构，在服务器端提供突发性水质污染事故的模拟仿真计算服务，根据水质和水文监测数据、突发事故信息和污染物信息，利用水动力模型和水质模型对污染物扩散趋势进行仿真预测，将仿真结果数据存入数据库；利用WebGIS技术将仿真结果数据与空间信息相关联,在用户端浏览器上以GIS地图形式表现突发性水质污染事故的时空变化动态效果，用于对突发性水质污染事故的应急处置和决策支持。本发明提供了一种可进行远程操作和网络访问的突发性水质污染事故模拟仿真及可视化服务系统，满足目前对于突发性水质事故进行快速有效模拟仿真服务的要求，可为各类水环境监测系统和水质监测预警系统服务。

主权项

一种突发性水质污染事故模拟仿真与可视化服务系统，其特征在于：采用浏览器/服务器三层网络结构，包括数据服务层（1）、应用服务层（2）和用户层（3）；所述的数据服务层（1）用于存储、共享、管理与突发性水质污染事故相关的空间数据和属性数据，包括基础数据库（4）、仿真数据库（5）、地图数据库（6）；所述的基础数据库（4），包括水质数据表、水文数据表、突发事件信息表、用户信息表；所述的仿真数据库（5），包括仿真任务信息表、仿真模板信息表、仿真结果信息表、污染物排放信息表、地图服务信息表、仿真模型文件表；所述的地图数据库（6），对突发水质事故相关空间数据进行组织，包括基础地形矢量数据、栅格影像数据、污染事件数据；所述的应用服务层（2）作为用户层（3）与数据服务层（1）之间的逻辑层，包括Web服务器（7）、仿真服务器（8）、GIS服务器（9）；所述的Web服务器（7），用于根据用户浏览器端的数据查询请求，向数据服务层（1）查询获取需要的数据后发送给用户层（3）进行展示；所述的仿真服务器（8），用于根据用户浏览器端的仿真计算请求，实现对突发性水质污染事故的仿真模拟计算，获得突发性水质污染事故的污染物扩散预测浓度时间序列，结果数据存储至仿真数据库（5）；所述仿真服务器（8）包括仿真任务管理引擎、仿真计算引擎和仿真结果输出引擎；所述的仿真任务管理引擎，实现仿真模板和仿真任务的管理及仿真任务队列的控制；采用轮询方式查询仿真计算引擎是否处于空闲状态，如空闲，将仿真任务队列中待运行的仿真任务传递给仿真计算引擎；所述的仿真计算引擎，根据仿真任务管理引擎的控制实现仿真任务的计算，包括水动力学仿真计算和水质仿真计算；利用水动力学模型计算获得目标水域各个时刻的水位、流量水文要素信息，利用对流扩散模型计算获得目标水域各个时刻的污染物浓度信息；所述的仿真结果输出引擎，对不同仿真模型的计算结果进行归一化处理，将污染物浓度信息以统一格式存储至仿真结果信息表； 所述的GIS服务器（9），采用ArcGIS Server实现地图服务，并将这些服务提供给用户层（3）使用；所述的用户层（3）由Flex技术实现，用来完成地图数据和业务数据的集成展示以及人机交互的相关逻辑，包括仿真结果展示单元（10）、仿真任务管理单元（11）、仿真模板管理单元（12）；所述的仿真结果展示单元（10），包括污染物扩散动态模拟图和断面污染物浓度时间序列图；利用动态渲染技术实现在GIS地图上的污染物扩散动态效果的可视化展示；实现突发事件相关属性数据，包括水质数据、水文数据、污染物信息、事件信息在GIS地图上的集成展示；所述的仿真任务管理单元（11），实现仿真任务的列表管理，包括新建、运行、停止、删除、查看、发布仿真任务功能；通过选择已有仿真模板新建仿真任务，编辑参数后运行计算，运算结束后查看结果，如结果符合要求，则进行结果发布，将仿真结果数据存储至仿真结果信息表；所述的仿真模板管理单元（12），实现仿真模板的列表管理，包括新建、编辑、删除仿真模板功能，仿真模板用于派生出不同的仿真任务；所述的动态渲染技术是在GIS地图上以逐帧连续显示的方式实现污染物扩散的动画效果，包括仿真数据传输、浓度颜色转换、网格动态渲染。