实时大气中颗粒状物质测量数据生成系统的制作方法

实时大气中颗粒状物质测量数据生成系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供实时、无地点限制的大气中颗粒状物质测量数据生成系统。目的是实现一个实时、高地域分辨率大气中颗粒状物质监测方法。本系统具有可移动式大气中颗粒状物质测量传感器，用以获得连续多点大气中颗粒状物质数据；卫星定位系统接收器，用以动态获得卫星定位系统信息；记时器；本地信息通讯器件；标定所述大气中颗粒状物质数据的测量位置和时间的算法；数据通讯服务载体；远程通讯器件；兼容云计算的远程数据服务器群；数据管理系统，用于将已标定测量位置和时间的大气中颗粒状物质数据进行分析、归类、并通过与云计算兼容的程序提供数据保存、读写、下载及上传。本发以明高效率、低成本方式实时生成大气中颗粒状物质数据，且生成的数据具有高地域分辨率。
【专利说明】实时大气中颗粒状物质测量数据生成系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种提供高地域分辨率、实时、无位置限制的大气中颗粒状物质测量数据生成系统，具体涉及基于可移动式大气中颗粒状物质测量传感器、卫星定位器件、数据通讯技术、与基于云计算的数据管理技术集成。

【背景技术】
[0002]大气中颗粒状物质(也称particulate matter,简称PM)对天气、人与动物的健康、植物的功能有重要影响。当PM的大小小于2.5微米，即PM2.5，其对人体健康不良影响显著增加。吸入空气中的PM2.5会在肺内气体交换区间穿透交换膜而进入人体其它器官，从而导致哮喘、肺癌、呼吸道及心血管相关疾病、生育缺陷、甚至早亡。世界卫生组织估计在世界范围内PM2.5已导致心血管疾病死亡中的3%，癌症疾病死亡中的5%，以及5岁下儿童呼吸感染死亡中的1%。
[0003]为了减少大气污染和PM2.5对人类健康的危害，PM2.5监测站已在全球诸多地区建立。现有PM2.5站通常是大型的、不可移动的、而且建造成本高昂。因此，PM2.5监测站在全球范围内密度很低，所提供的监测数据的地域分辨率差、无法提供具体到一条街、一个建筑物、一个办公室、一个工厂、或是一个人当前所在的地点的PM2.5测量数据。实现如此高地域分辨率的实时大气中颗粒状物质数据生成系统需要增加成千上万倍测量点，显然，利用当前低密度的PM2.5监测站无法达到这个目的。
[0004]低成本、可移动的大气中颗粒状物质监测传感器已经出现(美国专利8，009, 290)。此类传感器可以用于测量大气中颗粒状物质的大小及浓度，可以直接用于监测PM2.5。然而只是这种低成本、可移动的大气中颗粒状物质监测传感器自身无法实时的、系统的产生大量、高地域分辨率的PM2 5监测数据网络。室内局域实时空气质量监测数据网可以由中央数据管理系统实现(美国专利7，389，158)，然而该方法不适用于多点移动监测，尤其是户外监测。
[0005]基于以上原因，实时、无地点限制，且低成本的大气中颗粒状物质测量数据生成系统才能满足高地域分辨率大气中颗粒状物质监测。


【发明内容】

[0006]本发明的目的在于实现一个实时高地域分辨率大气中颗粒状物质监测手段。为解决上述问题，本发明提供实时、无位置限制、高地域分辨率的大气中颗粒状物质测量数据生成系统。所述系统具有可移动式大气中颗粒状物质测量传感器，用以获得大气中颗粒状物质数据，包括大气中颗粒状物质浓度与尺寸；定位器件，如卫星定位系统信息接收器，用以获得卫星定位系统信息；记时器件，用以记录时间；电源或外电源接入口 ；本地信息通讯器件，如蓝牙、W1-F1、USB等模块，用以建立可移动的大气中颗粒状物质测量传感器、定位器件、和记时器件间的通讯；标定所述大气中颗粒状物质数据的测量位置和时间的算法；数据通讯服务载体；远程通讯器件，用于向数据通讯服务载体发射已标定测量位置和时间的大气中颗粒状物质数据；兼容云计算的远程数据服务器，用以与数据通讯服务载体间传递已标定测量位置和时间的大气中颗粒状物质数据；数据管理系统，用于将已标定测量位置和时间的大气中颗粒状物质数据进行分析、归类、并通过与云计算兼容的程序提供数据保存、读写、下载及上传。
[0007]可选的，上述可移动式大气中颗粒状物质测量传感器、所述定位器件、所述记时器件、所述电源、所述本地信息通讯器件、所述标定大气中颗粒状物质数据的测量位置和时间的算法、及远程通讯器件在同一装置中。
[0008]可选的，上述装置还包括图像与视频捕捉器件。
[0009]可选的，上述可移动式大气中颗粒状物质测量传感器、所述电源、和所述本地信息通讯器件在第一装置中，上述所述定位器件、所述记时器件、所述电源、所述本地信息通讯器件、所述标定大气中颗粒状物质数据的测量位置和时间的算法、及远程通讯器件在第二装置中。
[0010]可选的，上述第二装置为移动电脑或移动电话。
[0011]可选的，上述第一装置与第二装置同时位于下列载体之一:机动车、船、飞机、非机动车、人、房间、街道、阳台。
[0012]可选的，上述定位器件为接收下列卫星定位系统之一的位置信号接收器:GPS、BDS、GLONASS。
[0013]可选的，上述数据管理系统提供按下列参数归类的地图服务:时间、大气中颗粒状物质大小范围、大气中颗粒状物质浓度范围、特定天气参数范围、特定地域范围、特定可移动式大气中颗粒状物质测量传感器。
[0014]可选的，上述地图服务为基于万维网实时更新的地图服务。
[0015]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0016](I)大气中颗粒状物质数据的地域分辨率高。由于大气中颗粒状物质测量传感器为可移动式，同一大气中颗粒状物质测量传感器能够多点监测，且易于实现，比如将可移动式大气中颗粒状物质测量传感器等装置安装在行驶的汽车上。
[0017](2)进一步的，自动标定测量点时间与地点。采用位于同一载体的卫星定位系统接收器与计时器实时将大气中颗粒状物质测量数据进行自动时间与地点标定。
[0018](3)进一步的，提供更高数据管理效率，以云计算网络内远程服务器和云计算兼容的程序提供数据保存、读写、下载及上传；提供为基于万维网实时更新的大气中颗粒状物质监测的地图服务。

【专利附图】

【附图说明】
[0019]图1为本发明中的大气中颗粒状物质测量数据生成系统总示意图；
[0020]图2为本发明中的大气中颗粒状物质测量数据生成系统实施方案I的分示意图；
[0021]图3为本发明中的大气中颗粒状物质测量数据生成系统实施方案2的分示意图；
[0022]图4为本发明中的大气中颗粒状物质测量数据生成系统实施方案3的附加分示意图；
[0023]图5为本发明中的大气中颗粒状物质测量数据生成系统实施方案4的附加分示意图。
[0024]具体实施方法
[0025]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0026]参照图1，本发明提供实时、无地点限制、分辨率的大气中颗粒状物质测量数据生成系统，包含可移动装置101，用以连续获得已标定位置及时间的大气中颗粒状物质数据，并通过通讯装置103将所述数据以无线或有线的方式传输至数据通讯服务载体104，譬如互联网。所述数据再通过通讯装置105被中央服务器或服务器群106接收。中央服务器或服务器群106可以通过通讯装置105与数据通讯服务载体104加入云计算网络。云计算兼容软件107解析接收到的所述已标定位置及时间的大气中颗粒状物质数据至数据库，并生成地图服务108，进一步生成根据不同参数，如时间、大气中颗粒状物质大小范围、大气中颗粒状物质浓度范围、特定天气参数范围、特定地域范围、特定所述可移动式大气中颗粒状物质测量传感器等，以不同颜色显示的地图109。最优的，可移动装置101为云计算兼容，从而使整个系统的数据传输，储存，管理，系统集成，不同终端数据采集点的管理达到最高效率并实现实时共同管理。图1中所示102a，102b, 102c，及102b皆为102，且102数量代表终端数据采集点的数量，也可以理解为终端数据采集点的载体，如102a是汽车，102b是办公室，102c是自行车，102d是船。如果102a在行驶中，以102a为载体的可移动装置101延102a的行驶轨迹连续获得已标定位置及时间的大气中颗粒状物质数据Mltl2a将通过通讯装置103实时上传至数据通讯服务载体104，譬如互联网。上传后的Mltl2a再通过通讯装置105被中央服务器或服务器群106接收。再通过软件107解析，并最终形成某移动点的实时大气中颗粒状物质监测的地图。同理在不同载体上的可移动装置101生成Mltl2b, M102c, Mltl2d等等，叠加后得到多移动点的高地域分辨率的大气中颗粒状物质监测的地图。优选的，移动装置101具有数码图像及视频扑捉功能，且其扑捉的数码图像及视频可以地点与时间标定，并通过通讯装置103传输至通讯服务载体104，最终为中央服务器或服务器群106接收。
[0027]实施例一:
[0028]参照图1与图2，图1中所示的可移动装置101是一个独立的装置201，包含:可移动式大气中颗粒状物质测量传感器202，用以获得大气中颗粒状物质数据，包括大气中颗粒状物质浓度与尺寸；GPS信号接收器203，用以获得卫星定位系统信息；记时器204，用以记录时间；电池208 ;本地信息通讯电路板205，用以建立202，203，204间的信息连接；PLC算法模块206，用以将大气中颗粒状物质数据以地点与时间标定；含SIM模块(modulesubscriber identity module)远程通讯器件207,用将已以地点与时间标定的大气中颗粒状物质数据传输至互联网，如图1中104所示。其余步骤与上述图1描述实施方法步骤一致。
[0029]实施例二:
[0030]参照图1与图3，图1中所示的可移动装置101是两个独立的装置:第一装置301与第二装置305，第一与第二装置间的通讯以本地通讯模块304实现。最优的，304为蓝牙，WiFi，或USB模块之一。第一装置301包含:可移动式大气中颗粒状物质测量传感器303，外接电源接口或电池302 ;第二装置包含:GPS信号接收器306，用以获得卫星定位系统信息；记时器307，用以记录时间；电池310 ;本地信息通讯集成电路板309 ;控制器模块及软件309，用以将大气中颗粒状物质数据以地点与时间标定；含SM模块远程通讯器件308，用将已以地点与时间标定的大气中颗粒状物质数据传输至数据通讯服务载体，如图1中104所示。其余步骤与上述图1描述实施方法步骤一致。最优的，第二装置为移动电脑或移动电话之一。
[0031]实施例三:
[0032]参照图1与图4，图1中所示的可移动装置101是一个独立的装置401，包含:可移动式大气中颗粒状物质测量传感器402，用以获得大气中颗粒状物质数据，包括大气中颗粒状物质浓度与尺寸；GPS信号接收器403，用以获得卫星定位系统信息；记时器404，用以记录时间；数码摄像头或照相头及图像视频储存装置409，用以扑捉数码图像视频；电池408 ；本地信息通讯电路板405，用以建立402，403，404，409间的信息连接；PLC算法模块406，用以将大气中颗粒状物质数据以地点与时间标定，并以相同地点与时间扑捉的数码图像视频为注释；含SM模块远程通讯器件407，用将已以地点与时间标定的、以数码图像视频为注释的大气中颗粒状物质数据传输至互联网，如图1中104所示。其余步骤与上述图1描述实施方法步骤一致。
[0033]实施例四:
[0034]参照图1与图5，图1中所示的可移动装置101是两个独立的装置:第一装置501与第二装置505，第一与第二装置间的通讯以本地通讯模块504实现。最优的，504为蓝牙，WiFi，或USB模块之一。第一装置501包含:可移动式大气中颗粒状物质测量传感器503，外接电源接口或电池502 ;第二装置包含:GPS信号接收器506，用以获得卫星定位系统信息；记时器507，用以记录时间；数码摄像头或照相头及图像视频储存装置511，用以扑捉数码图像视频；电池510 ;本地信息通讯集成电路板509 ;控制器模块及软件509，用以将大气中颗粒状物质数据以地点与时间标定，并以相同地点与时间扑捉的数码图像视频为注释；含SIM模块远程通讯器件508，用将已以地点与时间标定的、以数码图像视频为注释的大气中颗粒状物质数据传输至数据通讯服务载体，如图1中104所示。其余步骤与上述图1描述实施方法步骤一致。最优的，第二装置为移动电脑或移动电话之一。
[0035]以上对本发明实施例所提供的方案进行了详细解释，本发明中应用了具体个例对本发明的原理和实施方式进行了阐述，以上的实施例说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理。对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在【具体实施方式】及应用范围上均会有所改变，在不偏离本发明宗旨的基础上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一个提供实时、无位置限制、高地域分辨率的大气中颗粒状物质测量数据生成系统，所述系统具有: 可移动式大气中颗粒状物质测量传感器，用以连续获得大气中颗粒状物质数据，包括大气中颗粒状物质浓度与尺寸； 定位器件，用以获得卫星定位系统信息； 记时器件，用以记录时间； 电源或外电源接入口； 本地信息通讯器件，用以建立所述可移动的大气中颗粒状物质测量传感器、所述定位器件、和所述记时器件间的通讯； 标定所述大气中颗粒状物质数据的测量位置和时间的算法与模块； 数据通讯服务载体； 远程通讯器件，用以向所述数据通讯服务载体发射所述已标定测量位置和时间的大气中颗粒状物质数据； 兼容云计算的远程数据服务器，用以与所述数据通讯服务载体间传递所述已标定测量位置和时间的大气中颗粒状物质数据； 数据管理系统，用于将所述已标定测量位置和时间的大气中颗粒状物质数据进行分析、归类、并通过与云计算兼容的程序提供数据保存、读写、下载及上传。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可移动式大气中颗粒状物质测量传感器、所述定位器件、所述记时器件、所述电源或外电源接入口、所述本地信息通讯器件、所述标定大气中颗粒状物质数据的测量位置和时间的算法与模块、及远程通讯器件在同一装置中。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括数码图像与视频捕捉器件。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可移动式大气中颗粒状物质测量传感器、所述电源或外电源接入口、和所述本地信息通讯器件在第一装置中，所述所述定位器件、所述记时器件、所述电源、所述本地信息通讯器件、所述标定大气中颗粒状物质数据的测量位置和时间的算法与模块、及远程通讯器件在第二装置中。
5.根据权利要求4所述的第一装置与第二装置，其特征在于，所述的第一装置与第二装置同时位于下列载体之一:机动车、船、飞机、非机动车、人、房间、街道、阳台。
6.根据权利要求4所述的第二装置，其特征在于，所述的第二装置为移动电脑或移动电话。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位器件为接收下列卫星定位系统之一的位置信号接收器:GPS、BDS、GLONASS。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述本地信息通讯器件为可实现下列通讯手段之一的模块:蓝牙、W1-F1、红外、光电、无线电、信号线。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据管理系统提供按下列参数归类的地图服务:时间、大气中颗粒状物质大小范围、大气中颗粒状物质浓度范围、特定天气参数范围、特定地域范围、特定所述可移动式大气中颗粒状物质测量传感器。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述地图服务为基于万维网实时更新的地图服务。
【文档编号】G01N15/06GK104132872SQ201310161807
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年5月3日 优先权日:2013年5月3日
【发明者】马悦, 马铁忠 申请人:上海恒锐知识产权服务有限公司