物联网智能化环境监测系统设计
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基于物联网技术的智能环境监测系统设计与实施智能环境监测系统是一种基于物联网技术的先进系统,可以实时监测环境参数,提供精确的数据和智能化的监控功能。
本文将介绍基于物联网技术的智能环境监测系统的设计与实施。
一、引言智能环境监测系统是为了实现对环境参数的实时监测和数据采集,以便提供准确的环境信息和相应的应对措施。
物联网技术的快速发展为智能环境监测系统的建设提供了强大的支持,通过物联网技术,各种传感器可以连接到云平台,实现信息的实时传输和处理,为环境监测提供了更加精确和便捷的方法。
二、系统设计1. 硬件设备选择智能环境监测系统的硬件设备主要包括传感器、数据采集设备和通信设备。
传感器可以实时采集环境的温度、湿度、空气质量等参数,数据采集设备用于将传感器采集到的数据进行处理,并通过通信设备将数据发送到云平台。
2. 云平台与数据处理传感器采集到的环境参数数据通过通信设备传输到云平台,云平台负责对数据进行处理和存储。
数据处理包括数据过滤、校准和分析等过程,以确保数据的准确性和可靠性。
云平台还可以根据用户需求提供不同的数据分析报告和定制化的监测功能,以满足不同用户的需求。
3. 用户界面与监测功能智能环境监测系统可以通过用户界面向用户展示实时的环境参数数据和监测结果。
用户可以通过手机、电脑等终端设备查看环境质量状况,还可以设置警报和报警功能,及时获知环境异常情况。
系统还可以提供历史数据查询和统计分析功能,帮助用户更好地了解环境变化趋势。
三、系统实施1. 传感器的部署和安装根据环境监测需求,选择适合的传感器类型和参数,合理部署在不同的监测点位。
传感器应选择优质的产品,并按照安装说明进行正确安装和校准,确保采集到的数据准确可靠。
2. 硬件设备与云平台的连接将数据采集设备和通信设备与云平台进行连接和配置。
通信设备通常采用无线连接方式,确保数据的实时传输和可靠性。
通过设备和云平台的连接,实现数据的上传和云端的存储处理。
3. 数据处理与分析在云平台上设置数据处理和分析模块,对传感器采集到的数据进行处理和分析。
面向物联网的智能环保监测系统设计与实现智能环保监测系统是一种利用物联网技术,提供实时、准确监测和管理环境因素的系统。
该系统可以实时收集环境数据,包括空气质量、水质情况、噪音水平等,帮助我们更好地了解环境状况和进行环境保护。
本文将介绍面向物联网的智能环保监测系统的设计与实现。
一、系统设计1. 系统架构智能环保监测系统的设计需要考虑以下几个重要组件:传感器:用于收集环境数据的设备,包括空气质量传感器、水质传感器、噪音传感器等。
数据传输模块:负责将传感器收集到的数据传输至数据处理服务器的设备,可以采用无线通信方式,如Wi-Fi、蓝牙或移动网络。
数据处理服务器:负责接收、存储和处理来自传感器的数据,可以使用数据库进行数据存储和分析,提供数据查询、报告生成等功能。
用户界面:提供用户访问和管理系统的界面,可以是网站、移动应用或专用软件。
2. 功能需求智能环保监测系统的设计需要满足以下功能需求:实时监测:系统能够实时地收集环境数据,并提供实时监测功能。
数据分析:系统能够对收集到的环境数据进行分析,如生成统计报表、预测分析等。
告警通知:系统能够根据事先设定的阈值,对异常的环境数据进行告警通知,及时响应问题。
远程管理:系统能够远程管理传感器设备,如配置参数、固件升级等。
数据可视化:系统能够将环境数据以图形化或可视化形式展示,便于用户理解和分析。
二、系统实现1. 传感器选择根据不同监测需求,选择合适的传感器设备。
例如,选择空气质量传感器可以用来测量环境空气的PM2.5、温度、湿度等指标;选择水质传感器可以用来监测水体的PH值、溶解氧、浊度等;选择噪音传感器可以用来测量环境噪音水平。
2. 数据传输与存储将传感器设备采集到的数据通过无线通信方式传输到数据处理服务器,并使用数据库进行存储。
可以选择使用流行的开源数据库软件如MySQL或MongoDB进行数据存储和管理。
3. 数据处理与分析对接收到的数据进行处理和分析,生成统计报表、数据图表等。
基于物联网技术的智能环境监测系统设计智能环境监测系统设计与物联网技术随着技术的不断发展和进步,物联网技术在各个领域都得到了广泛应用,其中之一就是智能环境监测系统。
本文将讨论如何基于物联网技术设计智能环境监测系统,以实现对环境参数的实时监测和数据收集,提高环境质量与安全性。
一、介绍智能环境监测系统智能环境监测系统是利用物联网技术,通过无线传感器网络连接各个传感器节点,将环境中的各种参数信息实时传输到数据处理中心,实现对环境质量和安全性的监测与控制。
二、物联网技术在智能环境监测系统中的应用1. 传感器技术:物联网智能环境监测系统的核心是传感器技术。
传感器可以实时感知环境中的温度、湿度、气体浓度、光照强度等参数,并将这些参数转化为电信号进行传输。
2. 无线通信技术:物联网环境监测系统采用无线通信技术,将传感器节点连接到云端服务器或数据处理中心。
无线通信技术可以实时传输环境参数数据,同时具备远程监控和控制的能力。
3. 云计算技术:物联网环境监测系统通过云计算技术对大量传感器节点产生的数据进行处理与存储。
云计算技术提供了强大的数据处理和存储能力,提高了系统的可扩展性和数据处理效率。
4. 数据分析与挖掘技术:物联网智能环境监测系统收集到大量的环境数据,通过数据分析与挖掘技术,可以发现环境数据中的一些规律、趋势和异常情况,进行环境质量和安全性的评估与预测。
三、智能环境监测系统设计要点1. 硬件设计:根据需要监测的环境参数,选择适合的传感器,并安装在需要监测的区域。
传感器通过无线通信模块与数据处理中心进行远程数据传输。
2. 网络架构设计:利用无线传感器网络,将各个传感器节点连接到数据处理中心。
采用分布式的架构设计,提高系统的可靠性和扩展性。
3. 数据处理与存储:利用云计算技术对大量传感器节点生成的数据进行处理与存储。
数据处理可以包括数据清洗、聚合、压缩等操作,以降低数据传输的带宽需求。
同时,云计算技术提供了强大的存储能力,能够存储大量的环境数据。
基于物联网的智能环境监测与控制系统设计与优化随着物联网技术的快速发展,智能环境监测与控制系统的设计和优化成为了一个热门领域。
这一系统结合了物联网、传感器技术和控制算法,可以对环境参数进行实时监测,并根据监测结果进行智能化的调控,以提高环境的舒适度和节能效果。
本文将从系统设计和优化两个方面探讨基于物联网的智能环境监测与控制系统的关键问题。
一、系统设计智能环境监测与控制系统的设计包括硬件设计和软件设计两个方面。
1. 硬件设计智能环境监测与控制系统的关键硬件包括传感器、执行器和通信模块。
传感器用于实时监测环境参数,如温度、湿度、光照等,执行器则根据监测结果进行相应的调控操作,如开关灯、控制空调等。
通信模块用于连接各个硬件设备,将监测数据传输到控制中心,并接收控制指令。
在硬件选择上,需要考虑传感器的精度、执行器的可靠性以及通信模块的稳定性。
2. 软件设计智能环境监测与控制系统的软件设计主要包括数据处理和控制算法。
数据处理是将从传感器获得的原始数据进行预处理和滤波,以得到准确可靠的环境参数。
控制算法则根据监测结果和用户设定的目标值进行调控,如根据温度调整空调的工作模式。
在软件实现上,需要选择合适的数据处理方法和控制算法,并进行优化以提高系统的稳定性和响应速度。
二、系统优化智能环境监测与控制系统的优化目标主要包括提高环境舒适度和降低能耗。
1. 提高环境舒适度为了提高环境舒适度,可以根据不同环境和用户需求进行个性化调控。
例如,在办公室中,可以根据温湿度和光照条件自动调节空调和灯光,为员工创造一个舒适的工作环境。
此外,结合智能AI技术,系统还可以学习用户的偏好并根据其习惯进行智能化调控,不仅提高舒适度,还减少了人工干预。
2. 降低能耗智能环境监测与控制系统的另一个重要优化目标是降低能耗。
通过对环境参数的实时监测和分析,系统可以根据实际需求进行精确控制,避免过度消耗能源。
例如,在空调调控方面,系统可以根据室内外温度差异和人员活动情况进行动态调整,避免在人员离开时浪费能源;在照明方面,可以根据光照强度自动调节灯光亮度,减少不必要的能耗。
基于物联网的智能家居环境监控系统设计智能家居是近年来快速发展的领域之一,通过物联网技术,可以实现对家居环境的智能监控和管理。
本文将介绍基于物联网的智能家居环境监控系统设计,包括系统架构、传感器选择、数据采集与处理、远程监控等方面的内容。
1. 系统架构智能家居环境监控系统的架构包括传感器节点、数据传输网络、数据处理中心和用户终端。
传感器节点负责采集环境参数数据,通过数据传输网络将数据传输至数据处理中心,数据处理中心进行数据处理和分析,并向用户终端提供监控结果和控制指令。
2. 传感器选择在智能家居环境监控系统中,需要选择合适的传感器来采集各种环境参数。
常用的传感器包括温湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器、气体传感器等。
这些传感器可以实时监测室内温度、湿度、光照强度、烟雾浓度、气体浓度等参数,为用户提供一个舒适、安全的家居环境。
3. 数据采集与处理传感器节点采集到的环境参数数据通过数据传输网络上传至数据处理中心,数据处理中心对数据进行实时处理和分析。
通过数据处理算法,可以实现对环境参数的监测、预警和自动控制。
同时,系统还可以学习用户的习惯和喜好,实现个性化的环境控制。
4. 远程监控智能家居环境监控系统支持远程监控功能,用户可以通过手机App或Web页面实时查看家居环境参数,并进行远程控制。
比如,在外出时可以通过手机远程调节室内温度,确保回家时有一个舒适的环境等待。
5. 安全性与隐私保护在设计智能家居环境监控系统时,安全性和隐私保护是非常重要的考虑因素。
系统需要采取加密传输技术保护数据安全,同时严格遵守相关法律法规,保护用户隐私不被泄露。
结语基于物联网的智能家居环境监控系统设计涉及到多个方面的技术和知识,通过合理选择传感器、设计有效的数据采集与处理算法、实现远程监控功能等,可以为用户提供一个智能化、便捷、安全的家居环境。
随着物联网技术的不断发展和完善,智能家居将会在未来得到更广泛的应用和推广。
基于物联网的环境监测与智能分析系统设计随着科技的不断发展,物联网已经在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
物联网的应用范围涵盖了各行各业,其中之一就是环境监测。
在我们现代化的城市中,环境污染的问题日益突出,因此,设计一套基于物联网的环境监测与智能分析系统,旨在提供详细且准确的环境数据,帮助我们更好地了解和管理环境资源。
一、背景介绍在过去几十年里,环境问题引起了广泛的关注。
尤其是工业化和城市化的快速发展,导致了空气污染、水污染和土壤污染等严重问题。
针对这些问题,环境监测系统的需求变得越来越迫切。
二、系统设计1. 架构设计基于物联网的环境监测与智能分析系统的核心架构包括传感器、数据传输网络、数据存储和处理、数据分析与可视化展示等部分。
传感器是系统的重要组成部分,负责采集环境的各种数据,如空气质量、气体浓度、温湿度等。
为了确保准确性和可靠性,可以选择多种类型的传感器,如气体传感器、湿度传感器、光照传感器等。
数据传输网络负责将传感器采集到的数据传输到数据中心。
可以使用有线或无线的方式进行数据传输,如Wi-Fi、蓝牙、NB-IoT等。
对于大规模系统,建议使用以太网作为数据传输介质。
数据存储和处理部分使用数据库来存储采集到的环境数据。
可以选择关系数据库或NoSQL数据库,以满足不同的需求。
同时,还需要设计合适的数据处理算法,对采集到的数据进行预处理、清洗和分析。
数据分析与可视化展示是系统的重要功能之一。
通过数据分析算法,对环境数据进行实时监测和分析,以及生成统计图表和报告。
可视化展示部分将分析结果以直观的图表和图形的形式展示给用户,以帮助他们更好地了解环境状况。
2. 功能设计基于物联网的环境监测与智能分析系统的功能设计应包括以下几个方面:- 环境数据采集:系统能够实时采集环境数据,如温度、湿度、空气质量等。
- 数据传输和存储:确保传感器采集到的数据能够快速、准确地传输到数据中心,并进行可靠的存储。
- 数据处理与分析:对采集到的数据进行处理和分析,提取出有用的信息,如趋势分析和异常检测等。
基于物联网的智慧城市环境监测系统设计智慧城市是指运用信息技术和物联网技术对城市进行智能化管理和服务的城市。
在智慧城市建设中,环境监测是至关重要的一环。
基于物联网的智慧城市环境监测系统将传感器和无线通信技术应用于环境监测,能够实时获取城市各个区域的环境数据,为城市管理者提供科学依据,同时也为市民的生活提供一个更加健康、舒适的环境。
本文将重点介绍基于物联网的智慧城市环境监测系统的设计和应用。
1. 系统结构设计基于物联网的智慧城市环境监测系统由传感器、数据采集和传输、数据处理和分析以及决策支持等多个模块组成。
传感器负责实时采集环境参数,如空气质量、噪音、温湿度等;数据采集和传输模块将传感器采集到的数据传输到云端服务器;数据处理和分析模块负责对数据进行处理、分析和建模;决策支持模块则根据分析结果为城市管理者提供决策依据。
2. 数据采集与传输传感器是环境监测系统的核心组成部分。
为了能够全面地监测城市各区域的环境,需要选择合适的传感器进行部署。
例如,空气质量监测需要部署多个空气质量传感器,以实时监测和评估不同区域的空气质量情况。
数据采集和传输模块负责将传感器采集到的数据通过无线通信传输到云端服务器。
常用的无线通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、LoRa等。
根据城市的规模和需求,合理选择传感器和通信技术,实现数据的高效采集和传输。
3. 数据处理与分析在数据采集和传输到云端服务器后,需要对数据进行处理和分析。
数据处理包括数据清洗、校正和预处理等环节,以确保数据的准确性和一致性。
数据分析则使用统计方法、机器学习和人工智能等技术,从数据中提取有用的信息和模式。
例如,通过对空气质量数据进行时间序列分析和空间分布分析,可以了解城市不同时间段和地区的空气质量状况,为城市管理者提供决策支持。
4. 决策支持与应用数据分析的结果将根据需求提供给城市管理者,为他们的决策提供支持。
例如,基于环境监测系统的数据分析结果,城市管理者可以制定相应的环境保护政策,调整城市布局和交通管理策略,改善城市的环境质量。
基于物联网的智能环境监测系统设计与开发智能环境监测系统是利用物联网技术实现对环境参数进行实时监测和数据分析的一种系统。
随着物联网技术的发展和智能化的不断推进,智能环境监测系统在各个领域都得到了广泛应用,例如家庭、工厂、办公室、医院等。
本文将基于物联网技术,探讨智能环境监测系统的设计和开发过程。
第一部分:系统设计1.需求分析在设计智能环境监测系统之前,首先需要进行需求分析。
根据不同的应用场景和具体需求,对系统功能和性能进行明确定义。
例如,对于家庭环境监测系统,需要监测室内温度、湿度、光照强度等参数,并能提供远程控制功能;对于工厂环境监测系统,需要监测有害气体浓度、噪音水平等参数,并能及时发出警报。
2.系统架构设计根据需求分析结果,设计系统的整体架构。
智能环境监测系统一般包括传感器节点、数据传输网络、数据处理与分析平台以及用户界面等组成部分。
传感器节点负责采集环境参数数据,并通过网络传输给数据处理与分析平台,然后通过用户界面展示给用户。
3.传感器选择和部署根据需求分析,选择合适的传感器进行环境参数的采集。
传感器种类繁多,如温湿度传感器、光强传感器、气体传感器等。
在部署过程中,需要考虑传感器的位置和数量,以保证监测数据的准确性和完整性。
4.数据传输与存储设计数据传输网络,选择合适的通信协议和传输方式,确保传感器数据能够稳定、高效地传输到数据处理与分析平台。
同时,设计数据存储方案,以便后续的数据分析和应用。
5.数据处理与分析对传感器采集到的数据进行实时处理和分析。
可以利用数据挖掘和机器学习等技术,提取环境参数的特征信息,并进行异常检测和预测分析。
这些分析结果将为环境控制提供依据。
6.用户界面设计设计用户界面,提供友好的操作界面,以便用户能够方便地查看环境参数数据、进行远程控制等操作。
用户界面可以是网页、手机APP等形式,提供多种展示方式和交互功能。
第二部分:系统开发1.硬件开发根据系统设计,进行传感器节点的硬件开发。
物联网智能化环境监测系统设计引言物联网技术在近年来得到了广泛的应用,在各个领域都起到了重要的作用。
其中,物联网智能化环境监测系统是一个应用范围较广的领域。
本文将介绍一个基于物联网技术的智能化环境监测系统的设计方案。
一、系统需求分析1.环境监测要求:系统需要能够采集和监测多种环境参数,比如温度、湿度、光照等。
同时,系统需要具备实时监测和数据存储的功能,以便后续的数据分析和处理。
2.实时报警功能:系统需要具备实时报警功能,当环境参数超过阈值时能够及时发出警报,以及时采取相应的措施。
3.数据远程访问能力:系统需要具备数据远程访问能力,可以通过网络将数据传输到指定的服务器或云平台,便于用户在任何地点都能够查看当前环境参数的数据。
二、系统设计方案1.硬件设计:系统需要使用传感器来采集环境参数,比如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
传感器的选择需要根据实际需求来确定,并且需要考虑传感器和系统之间的接口兼容性。
此外,系统还需要使用微控制器或嵌入式开发板来对传感器进行数据采集和处理。
可以考虑使用基于Arduino或Raspberry Pi的开发板。
2.软件设计:系统的软件设计主要包括数据采集和处理、实时报警和远程访问功能。
数据采集和处理部分主要负责从传感器中读取数据,并将数据存储到数据库中。
可以使用Python等编程语言编写数据采集和处理的代码。
实时报警部分负责监测环境参数是否超过阈值,并发送警报给用户。
可以使用邮件、短信或手机应用程序等方式发送警报。
远程访问功能部分负责数据的传输和展示。
可以使用RESTful API或MQTT等协议实现数据的传输,同时需要开发一个网页或手机应用程序用于数据的展示。
三、系统实施和测试在实施和测试阶段,首先需要搭建系统的硬件和软件环境,包括连接传感器和开发板、安装数据库等。
然后需要进行功能测试,包括数据采集和实时报警功能的测试。
在测试过程中可以模拟不同的环境参数,并观察系统的反应和报警情况。
基于物联网的智慧环保监测系统设计随着科技的不断进步和环境问题的日益严重,环境保护变得愈发重要。
为了有效监测和控制环境污染,并提供智慧化的解决方案,基于物联网的智慧环保监测系统应运而生。
本文将介绍基于物联网的智慧环保监测系统的设计和实施,以及其可能带来的潜在好处。
1. 系统的整体架构设计基于物联网的智慧环保监测系统是利用物联网技术,建立一个大规模的环境监测网络。
该系统包括传感器节点、数据传输、数据分析和应用等核心组件。
传感器节点:在被监测区域中布置多个传感器节点,这些节点可以感知大气、水质、噪声等环境参数,并将数据实时上传到云端服务器。
数据传输:传感器节点通过无线通信技术,如Wi-Fi或LoRaWAN,将采集到的数据传输到云端服务器,确保数据的实时性和准确性。
数据分析:在云端服务器上,对接收到的数据进行实时分析和处理。
通过使用数据挖掘算法、机器学习技术和统计模型,可以对环境污染物的浓度、来源和传播趋势等进行预测和分析。
应用:将分析得到的数据以可视化的形式展示给用户。
用户可以通过手机应用程序或网页端访问系统,查看环境监测数据、污染源分布图和预警信息。
2. 系统的关键技术和实施方案a) 传感器选择和布置:环境监测系统的效果和准确性主要取决于传感器的选择和布置。
需要选择能够准确测量环境参数的传感器,并合理布置在被监测区域中。
传感器节点需要具备低功耗、远距离传输和高精度测量的特点。
b) 数据传输和通信:在物联网环境下,选择适合的无线通信技术进行数据传输非常重要。
根据被监测区域的特点和需求,可以选择Wi-Fi、蓝牙、LoRaWAN等通信技术。
同时,需要设计有效的数据传输协议和网络拓扑结构,确保数据的可靠传输和及时反馈。
c) 数据处理和分析:云端服务器是整个系统的核心。
在服务器端,需要建立一个高效的数据处理和分析平台。
通过使用数据挖掘算法和机器学习技术,对大量的监测数据进行分析,提取有效信息,预测环境变化趋势,并及时发出预警信息。
《传感器与物联网技术》综合报告题目:智能环境与物联网技术专业:学号:姓名:提交日期:二О一六年六月摘要环境与所有人的日常生活都息息相关,而物联网技术也随着计算机技术,信息技术,以及智能技术的发展越来越多的开始被应用到我们的日常生活中来。
本文主要针对物联网技术应用到环境监测中的相关问题进行了分析与探讨。
智能环境利用各种传感器技术,移动计算,信息融合等技术对空气环境,海洋环境,河,湖水质,生态环境,城市环境质量进行全面有效地监控,通过构建全国各地环境质量的检测实现对全国范围内的环境进行实时在线监控和综合分析,建立全国性的污染源信息综合管理系统,为采取环境治理措施和污染预警提供更客观,有效的依据。
关键字:智能环境物联网技术传感器目录1引言 (4)1.1 物联网简介 (4)1.2智能环境研究的目的和背景 (4)2需求分析 (4)2.1智能环境功能需求分析 (5)2.2各子系统需求分析 (5)2.2.1大气污染监测子系统需求分析 (5)2.2.2海洋污染监测子需求分析 (5)2.2.3水质监测子系统需求分析 (5)2.2.4生态环境检测子系统需求分析 (5)2.2.5城市环境检测子系统需求分析 (5)2.3其他非功能需求分析 (6)2.3.1可靠性需求 (6)2.3.2开放性需求 (6)2.3.3可扩展性需求 (6)2.3.4安全性需求 (6)2.3.5应用环境需求 (6)3详细设计 (6)3.1各环境监测子系统解决方案 (6)3.2智能环境监测系统结构图 (5)3.2.1各子系统环境监测拓扑结构图 (6)4结论 (12)参考文献 (13)1引言1.1物联网简介物联网是一种新兴技术,其核心内容是将各种信息传感设备和互联网结合起来而形成的一个巨大的网络,实现信息的高速获取和交换,是人类的生产和生活具有更高的智能化。
物联网作为一种新理念,却非凭空产生,而是随着传感器技术,无线网络技术,人工智能技术和数据融合技术的发展而出现的。
目前的传感器已经能够实现对温度,湿度,声音,光线,辐射等多种环境信号的采集;物联网技术领域也出现了一种Wifi,CDMA以及Adhoc等高速网络接入和容错组网的方式,使得高速数据传输成为可能;人工智能技术经过多年的发展,目前已经能够实现一定程度的自动控制;高性能计算技术的出现也使得海量数据处理和融合不再成为控制领域的瓶颈。
这些技术的进步和融合催生了物联网的逐步应用。
具体来说,物联网的关键技术在于无线射频识别技术(RFID)。
无线射频识别技术是一种先进的感知技术,当标签进入磁场中,能通过感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息,或者主动发送某一频率的信号,阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据查询,统计,管理等操作,从而实现了非接触,自动化的物品识别。
由于该技术的出现,物联网才能具有强大的生命力,可以在包括环境检测等多个领域进行灵活应用。
1.2智能环境研究的目的和背景随着社会经济的发展,以及人类活动的加剧,导致自然界环境遭到破坏,人类自身生存的环境也遭到破坏,环境不断恶化。
此外,由地震,洪水,森林火灾等自然灾害以及一些突发事故所造成的环境污染,如由前两年日本地震引起的核电站泄露,某轮船泄露导致海水污染,森林火灾等。
为进一步做好全国环境保护污染自动监测控体系建设,提高环境监测数据质量,增强环境监测数据的可比性,准确性和可靠性,根据《污染源自动监控管理办法》的有关要求,借助先进的电子信息,计算机,网络技术建立全国性的环保监测信息系统。
智能环境利用各种传感器技术,移动计算,信息融合等技术对空气环境,海洋环境,河,湖水质,生态环境,城市环境质量进行全面有效地监控,通过构建全国各地环境质量的检测实现对全国范围内的环境进行实时在线监控和综合分析,建立全国性的污染源信息综合管理系统,为采取环境治理措施和污染预警提供更客观,有效的依据。
多功能环保监测信息系统通过网络连接全国所有的监测点,实现信息传递和信息共存。
为此我们就要建立起全国统一的内部交换信息网络体系,基本建立起覆盖全国省,市,县,大多数乡镇农村的环保信息服务网络;要按照网络技术标准,在全国各省(区,市)地(市),县建立相应的环保监测信息平台,实现全国环保监测信息网站互联互通,实施网上信息联播,一站式联网服务,即信息在各地环保监测系统终端通过有线网络或无线GPRS/CDMA/3G网接入Internet,连接到各级环保的信息中心。
各级环保局信息中心网络框图如下所示,核心交换机连接本地服务器,当地政务网。
本地服务器可以根据需要选择不同的数量,最少一台;连接当地的政务网可以即时传递各种政策信息及数据。
2.需求分析为了建立全国性的环境系统,从大气环境,海洋环境,河,湖水质,生态环境,城市环境质量五个方面进行分析。
2.1功能需求分析2.1.1全国环境质量自动监控系统主要功能:1)大气污染物自动监测污染性气体,有毒气体监测以及二氧化碳等其他温室气体含量的检测2)海洋环境质量自动监测污染源水污染物自动检测3)河流(湖库)水质自动监测对流入河,湖的水源进行检测和对水质变化进行检测分析4)生态环境自动监测对野生环境,如草原,沙漠,森林,热带雨林等进行监测5)城市空气质量自动监测对城市交通,汽车尾气,工业废水废气排放,区域噪声监测等进行监测2.2各子系统功能需求分析2.2.1大气污染监测子系统功能需求分析随着全球经济和工业的飞速发展,大气环境污染越来越严重,其中就有人们熟知的PM2.5,而物联网技术就能有效的应用到大气污染的监测过程中,监测空气中可吸入颗粒物的含量,空气中有毒有害物质的含量,甚至能够监测大气中的氧气含量,二氧化碳含量,氮气含量等等,以保证大气层的整体的完整性,并且通过实时传输就能把监测器上的相关数据传输到气象中心,再传输给电视新闻中心等告知民众,。
2.2.2海洋污染监测子系统功能需求分析我国的海洋污染物联网系统建设还处于初级阶段,但是很多国家很早就对海洋污染监测的物联网系统建设进行着研究。
海洋污染物联网系统建设能够监测一个国家海洋的水质情况,污染物情况,能够在发生一些人为灾害或者自然灾害时及时的发现,及时处理。
比如能够在发生核污染时及时发现污染物是否达到国家的近海;在发生轮船原油泄漏时也能够及时的判断原油泄漏的污染情况并及时的做出处理,控制污染。
所以说海洋环境监测也有些极高的必要性。
2.2.3水污染监测子系统功能需求分析在河流河道水质监测中,水库水质监测中,污水处理质量监测中都已经进行了物联网技术的应用,通过传感器监测水质中含有的各种污染含量,气体含量,有毒有害物质含量;而后传送到中央控制系统中,计算机自动进行对比分析判断水质情况和水质安全情况,所有的数据都会自动进行储备案,一旦发现问题自动报警,而且人也能够对系统进行干预,人为进行实时的监测观察。
2.2.4生态环境监测子系统功能需求分析生态环境的物联网监测系统其实是一个较为宽泛的系统概念,但也已经逐步的被应用,一般来说这样的一个监测系统不仅仅包括以上提及的几个已经投入使用的环境监测系统,它还包括视频监控系统,生态环境的生物,动物生存情况的监测等等一系列的监控。
最终汇集到中央控制系统中。
生态环境的物联网监测应用主要是在一些自然保护区,沙漠绿植研究,热带雨林生态监测,草原生态恶化监测中逐步被应用。
然后把相应数据统计提交给相关生态环境研究部门,方便生态学者对自然生态环境的变化进行记录和分析,也方便相关研究人员给出及时的解决和监管方案。
2.2.5城市环境监测子系统功能需求分析最近几年内,随着城市经济的快速发展,城市环境污染越来越严重,尤其是北京,上海这些一线城市,而其他较发达城市环境也日趋恶化,因此对全国城市环境的检测和整治刻不容缓。
建立全国城市环境检测系统,可以方便环境监管部门及新闻部门,通过对这些数据的收集,可以对各地城市环境及时设定解决方案。
如今我国城市空气质量堪忧,尤其是一些大中型城市,一些由重型工业发展而来以及人口持续增多的城市大气污染都相对严重。
其中就有人们熟知的PM2.5,而物联网技术就能有效的应用到大气污染的监测过程中,监测空气中可吸入颗粒物的含量,空气中有毒有害物质的含量,甚至能够监测大气中的氧气含量,二氧化碳含量,氮气含量等等,并且通过实时传输就能把监测器上的相关数据传输到气象中心,再传输给电视新闻中心等告知民众。
还有就是对城市工厂污染物排放进行监测,根据相关标准对其进行整治;还有城市交通,粉尘,噪声等的检测。
2.3其他非功能需求2.3.1可靠性需求系统应保证7X24小时内不当机,保证不同部门在不同客户端登录查询及监管是,系统正常运行,正确提示相关内容。
2.3.2开放性需求系统应具有十分的灵活性,以适应将来功能扩展的需求。
系统可运行在非主流的WINDOWS操作系统平台上,便于以后系统的升级。
2.3.3可扩展性需求系统设计要求能够体现扩展性要求,且具有良好的可扩充性和可移植性,以适应将来功能扩展的需求。
2.3.4系统安全性需求系统有严格的权限管理功能,各种功能模块需有相应的权限才能进入。
系统需能够防止各类误操作可能造成的数据丢失,破坏。
防止用户非法获取网页以及内容。
另外,系统拥有强大的数据库系统,以实现对环境的全面监测。
2.3.5应用环境需求1)系统运行的硬件环境: 客户机,web服务器,数据库服务器,传感器,数据统计记录仪,数据传输设备2)系统运行的软件环境:独立的操作系统,数据库(SQL server 2010)3.详细设计3.1各环境监测子系统解决方案1)空气在线监测系统空气质量在线监控系统是由若干子系统及数据采集处理子系统等组成。
测定空气中颗粒物浓度,二氧化硫浓度,氮氧化物浓度,同时测量温度,压力,流量含湿量,含氧量等参数,计算各种参数,图表并通过数据传输至环保主管部门,实现对监测区域的无人化远程实时监测,做到实时监控和应急预警。
2)海洋在线监测系统海洋污染物联网系统建设能够监测一个国家海洋某个区域内水质的变化情况,污染物情况,当发生一些人为灾害或者自然灾害时,系统会进行自动报警,及时提醒相关部门处理。
该系统主要监测海洋中各种重金属元素及其他污染物的含量及变化,以及海洋生物的生存状态等,计算各种数据,并将数据和图表提交给海洋管理部门,实现对我国海洋领域的水质进行在线监测和管理。
3)水质在线监测系统水质在线监测系统是一套以在线自动分析仪为核心,运用现代传感器技术,自动检测技术,自动控制技术,计算机应用技术以及配套的软件和通讯网络组成的一个综合性在线自动监测体系。
方案平台基于微定量分析技术及系统智能集成技术,系统通过对水样及预处理系统进行控制,从而实现了水样的环境参数进行测量控制预警等功能。
利用物联网技术构建污染源自动监测管理体系,在重点污染企业废水,废水排放口设置在线监测设备,并对现有监测设备进行升级改造,实现对监测点污染信息的自动获取;通过智能感知和获取污染因子排放数据,实现中心管理控制平台对污染源全覆盖,全自动,全天候的监控,提高污染源监器管理的水平和效率。