一种基于物联网的大气实时走航监测系统及方法与流程

本发明属于大气监测，具体而言，涉及一种基于物联网的大气实时走航监测系统及方法。

背景技术：

1、大气污染物的监测分析方法主要分为离线监测与在线监测两种方式。离线监测分析具有分析结果准确度高、灵敏度好等优点，但其分析过程耗时耗力，对操作环境要求苛刻，难以对区域污染物浓度的时空变化进行实时监测。在线监测分析则具备有实时性，也是目前广泛使用的方式，该模式下的监测为固定点位监测，具有前期投入成本大、审批过程繁杂、耗费物资多、设备维护难度大、监测数据种类少等不足。由于经济因素的影响，监测站点的工作范围有限，数量也无法满足大规模检测工作的需要，因此移动走航监测逐渐兴起。

2、由于大气监测需要同时对多种物质进行监测，导致现有走航监测设备上设备较多，空间较小，且各设备数据查看方式不一，实时审查困难，需要人员同时对多个设备数据审查，导致异常数据发现时间滞后，将异常数据时间和定位信息核对才能找到异常点位，浪费大量时间，且效率低下，而且不具备有云服务功能，走航监测数据仅支持本地查看，需另外进行数据上传操作，影响时效。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于物联网的大气实时走航监测系统及方法，实时快速检测空气污染物浓度，通过采集驱动，统一数据格式输出，同时结合环境参数、地图数据以及污染源企业基本信息快速判定上游污染排放企业，追溯污染物来源，并分析下游敏感点位，及时输出告警和预警信号，为大气治理精细化管理提供技术支撑。

2、鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

3、本发明提供一种基于物联网的大气实时走航监测系统，包括走航设备、物联网平台和客户端，

4、其中，所述走航设备内设置有中央控制器、采样模块、感应模块、驱动模块和通讯模块，所述采样模块和所述感应模块均与所述驱动模块电性连接，所述驱动模块和所述通讯模块均与所述中央控制器电性连接，所述中央控制器用于采样感应仪器的启停控制以及运行参数设置，所述采样模块用于空气样本的在线分析，所述感应模块用于感应所述走航设备外界的环境参数，所述驱动模块用于各数据间格式的转换，所述通讯模块包括无线网关和有线端口，用于将所述走航设备上的数据实时传输至所述物联网平台上；

5、所述物联网平台包括储存模块、分析模块和管理模块，所述储存模块用于储存数据分析参考信息和分析结果，所述分析模块用于对所述走航设备采集的数据进行解析、追溯污染源并触发告警通知，所述管理模块用于对各个所述客户端权限的管理；

6、所述客户端与所述物联网平台通讯连接，所述客户端可根据不同的权限订阅查看走航采样分析数据，并接收告警信息。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述采样模块包括采样管、采样泵和分析仪器，所述采样管的一端延伸至所述走航设备的外侧，所述采样管的另一端与所述采样泵的进口端连通，所述采样泵的出口端与所述分析仪器的输入端连通，所述分析仪器用于分析样本空气中vocs浓度、颗粒物浓度以及氮氧化物浓度。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述感应模块均设置于所述走航设备的外侧，所述感应模块包括温湿度单元、风速风向单元和定位单元，所述温湿度单元用于感应所述走航设备外界空气的温、湿度数据，所述风速风向单元用于感应所述走航设备外界空气的流速和流向，所述定位单元基于北斗gps定位系统，用于感应所述走航设备的实时地理位置。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述储存模块包括地图数据库、企业信息数据库和监测数据库，所述地图数据库用于保存工作地域三维地图数据和地理信息，所述企业信息数据库用于保存污染企业的名称、定位、生产规模以及污染排放信息，所述监测数据库用于保存所述走航设备上传的日常采样和运维数据。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述地图数据库连接地理后台定期更新地图数据，所述企业信息数据库连接环保在线平台实时更新录入的污染排放企业信息。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述分析模块包括溯源单元、告警单元和报表单元，所述溯源单元用于根据空气污染物浓度、风速风向以及走航路线动态圈定污染源排放区间，再根据污染企业位置判定污染源排放企业，所述告警单元用于根据空气污染浓度和环境情况，模拟污染扩散路径，并向扩散路径中的敏感点位发送告警提示，所述报表单元用于将走航过程中空气污染实时分析的结果生成曲线图报表。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述管理模块包括信息录入单元和端口管理单元，所述信息录入单元用于用户初始身份的注册，所述端口管理单元用于用户权限的分配，将用户身份与各个所述客户端建立连接，使不同身份的用户查阅不同类型的监测信息。

13、另一方面，一种基于物联网的大气实时走航监测方法，包括以下步骤：

14、s1，数据采集，走航设备沿预设的路线行走，采样泵通过采样管抽取环境中的空气并导入分析仪器内，实时监测路线中大气质量及污染情况，同时，感应模块感应空气的温湿度、风速风向以及走航设备的地理定位；

15、s2，数据上传，驱动模块将采样模块和感应模块传输的数据进行时间、空间对齐转换后通过通讯模块上传至物联网平台上，在通讯模块弱网、断网的情况下，中央控制器临时储存待上传数据；

16、s3，数据分析，分析模块接收走航设备上传的数据，根据定位单元的数据将走航设备实时定位标注于地图数据库内的监测地图上，溯源单元对于超出预设标准值的数据，调取走航设备当前点位的温湿度和风速风向数据，确定污染源方位和污染物排放区间，再根据企业信息数据库内污染企业位置判定污染源排放企业，告警单元生成告警信息发送至污染企业管理人员客户端上；

17、s4，污染预警，根据污染源排放企业生产规模以及风速风向信息，告警单元同时模拟污染物排放扩散路径，并对扩散路径中存在的敏感点位管理人员的客户端发送提示信息；

18、s5，数据整理，走航设备工作结束后，报表单元对走航监测过程数据生成可视化报表，并导入监测数据库进行归档保存，用于大气环境精细化管理。

19、相对于现有技术，本发明的有益效果是：

20、(1)通过驱动模块扩展采集仪器，统一数据格式，扩展能力强，方便接入更多采集仪器，对更多大气污染物指标进行监测，方便了数据时间、空间的对齐，优化数据传输和分析整理步骤，提高采样效率，数据通过物联网平台实时共享，缩短数据链路，降低传输成本和数据延迟，通过客户端获取权限后实现数据可视化展示；

21、(2)物联网平台通过企业污染物排放大数据结合气象条件快速分析判定污染物排放企业，方便污染溯源，并对下游受害敏感点位提前预警提示，降低污染风险，便于污染企业的精准打击以及大气防治的精细化管理。

22、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种基于物联网的大气实时走航监测系统，其特征在于，包括走航设备、物联网平台和客户端，

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的大气实时走航监测系统，其特征在于，所述采样模块包括采样管、采样泵和分析仪器，所述采样管的一端延伸至所述走航设备的外侧，所述采样管的另一端与所述采样泵的进口端连通，所述采样泵的出口端与所述分析仪器的输入端连通，所述分析仪器用于分析样本空气中vocs浓度、颗粒物浓度以及氮氧化物浓度。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的大气实时走航监测系统，其特征在于，所述感应模块均设置于所述走航设备的外侧，所述感应模块包括温湿度单元、风速风向单元和定位单元，所述温湿度单元用于感应所述走航设备外界空气的温、湿度数据，所述风速风向单元用于感应所述走航设备外界空气的流速和流向，所述定位单元基于北斗gps定位系统，用于感应所述走航设备的实时地理位置。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的大气实时走航监测系统，其特征在于，所述储存模块包括地图数据库、企业信息数据库和监测数据库，所述地图数据库用于保存工作地域三维地图数据和地理信息，所述企业信息数据库用于保存污染企业的名称、定位、生产规模以及污染排放信息，所述监测数据库用于保存所述走航设备上传的日常采样和运维数据。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的大气实时走航监测系统，其特征在于，所述地图数据库连接地理后台定期更新地图数据，所述企业信息数据库连接环保在线平台实时更新录入的污染排放企业信息。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的大气实时走航监测系统，其特征在于，所述分析模块包括溯源单元、告警单元和报表单元，所述溯源单元用于根据空气污染物浓度、风速风向以及走航路线动态圈定污染源排放区间，再根据污染企业位置判定污染源排放企业，所述告警单元用于根据空气污染浓度和环境情况，模拟污染扩散路径，并向扩散路径中的敏感点位发送告警提示，所述报表单元用于将走航过程中空气污染实时分析的结果生成曲线图报表。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的大气实时走航监测系统，其特征在于，所述管理模块包括信息录入单元和端口管理单元，所述信息录入单元用于用户初始身份的注册，所述端口管理单元用于用户权限的分配，将用户身份与各个所述客户端建立连接，使不同身份的用户查阅不同类型的监测信息。

8.一种基于物联网的大气实时走航监测方法，应用于权利要求1～7中任一项所述的一种基于物联网的大气实时走航监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种基于物联网的大气实时走航监测系统及方法，属于大气监测技术领域，该系统包括走航设备、物联网平台和客户端，走航设备内设置有中央控制器、采样模块、感应模块、驱动模块和通讯模块；物联网平台包括储存模块、分析模块和管理模块；客户端与物联网平台通讯连接，客户端可根据不同的权限订阅查看走航采样分析数据，并接收告警信息，该系统实时快速检测空气污染物浓度，通过采集驱动，统一数据格式输出，同时结合环境参数、地图数据以及污染源企业基本信息快速判定上游污染排放企业，追溯污染物来源，并分析下游敏感点位，及时输出告警和预警信号，为大气治理精细化管理提供技术支撑。

技术研发人员：童甫,宋光宇,陈志军
受保护的技术使用者：武汉市三藏科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13