物聯(lián)網(wǎng)智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

《傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》 綜合報(bào)告題目：智能環(huán)境與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 專(zhuān)業(yè)：學(xué)號(hào)：姓名：提交日期：二О一六年六月摘要環(huán)境與所有人的日常生活都息息相關(guān)，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)，以及智能技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越多的開(kāi)始被應(yīng)用到我們的日常生活中來(lái)。本文主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測(cè)中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析與探討。智能環(huán)境利用各種傳感器技術(shù)，移動(dòng)計(jì)算，信息融合等技術(shù)對(duì)空氣環(huán)境，海洋環(huán)境,河,湖水質(zhì)，生態(tài)環(huán)境，城市環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行全面有效地監(jiān)控，通過(guò)構(gòu)建全國(guó)各地環(huán)境質(zhì)量的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控和綜合分析，建立全國(guó)性的污染源信息綜合管理系統(tǒng)，為采取環(huán)境治理措施和污染預(yù)警提供更客觀，有效的依據(jù)。關(guān)鍵字：智能環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳感器

為了建立全國(guó)性的環(huán)境系統(tǒng)，從大氣環(huán)境，海洋環(huán)境,河,湖水質(zhì)，生態(tài)環(huán)境，城市環(huán)境質(zhì)量五個(gè)方面進(jìn)行分析。2.1功能需求分析2.1.1全國(guó)環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)主要功能：1）大氣污染物自動(dòng)監(jiān)測(cè)污染性氣體，有毒氣體監(jiān)測(cè)以及二氧化碳等其他溫室氣體含量的檢測(cè)2）海洋環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)污染源水污染物自動(dòng)檢測(cè)3）河流（湖庫(kù)）水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)流入河，湖的水源進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)水質(zhì)變化進(jìn)行檢測(cè)分析4）生態(tài)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)野生環(huán)境，如草原，沙漠，森林，熱帶雨林等進(jìn)行監(jiān)測(cè)5）城市空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)城市交通，汽車(chē)尾氣，工業(yè)廢水廢氣排放，區(qū)域噪聲監(jiān)測(cè)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)2.2各子系統(tǒng)功能需求分析2.2.1大氣污染監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)功能需求分析隨著全球經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的飛速發(fā)展，大氣環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，其中就有人們熟知的PM2.5,而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就能有效的應(yīng)用到大氣污染的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)空氣中可吸入顆粒物的含量，空氣中有毒有害物質(zhì)的含量，甚至能夠監(jiān)測(cè)大氣中的氧氣含量，二氧化碳含量，氮?dú)夂康鹊龋员ＷC大氣層的整體的完整性，并且通過(guò)實(shí)時(shí)傳輸就能把監(jiān)測(cè)器上的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綒庀笾行?，再傳輸給電視新聞中心等告知民眾，。2.2.2海洋污染監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)功能需求分析我國(guó)的海洋污染物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)還處于初級(jí)階段，但是很多國(guó)家很早就對(duì)海洋污染監(jiān)測(cè)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行著研究。海洋污染物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)能夠監(jiān)測(cè)一個(gè)國(guó)家海洋的水質(zhì)情況，污染物情況，能夠在發(fā)生一些人為災(zāi)害或者自然災(zāi)害時(shí)及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，及時(shí)處理。比如能夠在發(fā)生核污染時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染物是否達(dá)到國(guó)家的近海；在發(fā)生輪船原油泄漏時(shí)也能夠及時(shí)的判斷原油泄漏的污染情況并及時(shí)的做出處理，控制污染。所以說(shuō)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)也有些極高的必要性。2.2.3水污染監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)功能需求分析在河流河道水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，污水處理質(zhì)量監(jiān)測(cè)中都已經(jīng)進(jìn)行了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)水質(zhì)中含有的各種污染含量，氣體含量，有毒有害物質(zhì)含量；而后傳送到中央控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行對(duì)比分析判斷水質(zhì)情況和水質(zhì)安全情況，所有的數(shù)據(jù)都會(huì)自動(dòng)進(jìn)行儲(chǔ)備案，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題自動(dòng)報(bào)警，而且人也能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行干預(yù)，人為進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)觀察。2.2.4生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)功能需求分析生態(tài)環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)其實(shí)是一個(gè)較為寬泛的系統(tǒng)概念，但也已經(jīng)逐步的被應(yīng)用，一般來(lái)說(shuō)這樣的一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅僅包括以上提及的幾個(gè)已經(jīng)投入使用的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它還包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)，生態(tài)環(huán)境的生物，動(dòng)物生存情況的監(jiān)測(cè)等等一系列的監(jiān)控。最終匯集到中央控制系統(tǒng)中。生態(tài)環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用主要是在一些自然保護(hù)區(qū)，沙漠綠植研究，熱帶雨林生態(tài)監(jiān)測(cè)，草原生態(tài)惡化監(jiān)測(cè)中逐步被應(yīng)用。然后把相應(yīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)提交給相關(guān)生態(tài)環(huán)境研究部門(mén)，方便生態(tài)學(xué)者對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的變化進(jìn)行記錄和分析，也方便相關(guān)研究人員給出及時(shí)的解決和監(jiān)管方案。2.2.5城市環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)功能需求分析最近幾年內(nèi)，隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，尤其是北京，上海這些一線城市，而其他較發(fā)達(dá)城市環(huán)境也日趨惡化，因此對(duì)全國(guó)城市環(huán)境的檢測(cè)和整治刻不容緩。建立全國(guó)城市環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，可以方便環(huán)境監(jiān)管部門(mén)及新聞部門(mén)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的收集，可以對(duì)各地城市環(huán)境及時(shí)設(shè)定解決方案。如今我國(guó)城市空氣質(zhì)量堪憂(yōu)，尤其是一些大中型城市，一些由重型工業(yè)發(fā)展而來(lái)以及人口持續(xù)增多的城市大氣污染都相對(duì)嚴(yán)重。其中就有人們熟知的PM2.5,而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就能有效的應(yīng)用到大氣污染的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)空氣中可吸入顆粒物的含量，空氣中有毒有害物質(zhì)的含量，甚至能夠監(jiān)測(cè)大氣中的氧氣含量，二氧化碳含量，氮?dú)夂康鹊?，并且通過(guò)實(shí)時(shí)傳輸就能把監(jiān)測(cè)器上的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綒庀笾行?，再傳輸給電視新聞中心等告知民眾。還有就是對(duì)城市工廠污染物排放進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行整治；還有城市交通，粉塵，噪聲等的檢測(cè)。2.3其他非功能需求2.3.1可靠性需求系統(tǒng)應(yīng)保證7X24小時(shí)內(nèi)不當(dāng)機(jī)，保證不同部門(mén)在不同客戶(hù)端登錄查詢(xún)及監(jiān)管是，系統(tǒng)正常運(yùn)行，正確提示相關(guān)內(nèi)容。2.3.2開(kāi)放性需求系統(tǒng)應(yīng)具有十分的靈活性，以適應(yīng)將來(lái)功能擴(kuò)展的需求。系統(tǒng)可運(yùn)行在非主流的WINDOWS操作系統(tǒng)平臺(tái)上，便于以后系統(tǒng)的升級(jí)。2.3.3可擴(kuò)展性需求系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求能夠體現(xiàn)擴(kuò)展性要求，且具有良好的可擴(kuò)充性和可移植性，以適應(yīng)將來(lái)功能擴(kuò)展的需求。2.3.4系統(tǒng)安全性需求系統(tǒng)有嚴(yán)格的權(quán)限管理功能，各種功能模塊需有相應(yīng)的權(quán)限才能進(jìn)入。系統(tǒng)需能夠防止各類(lèi)誤操作可能造成的數(shù)據(jù)丟失,破壞。防止用戶(hù)非法獲取網(wǎng)頁(yè)以及內(nèi)容。另外，系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)。2.3.5應(yīng)用環(huán)境需求 1）系統(tǒng)運(yùn)行的硬件環(huán)境:客戶(hù)機(jī)，web服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，傳感器，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)記錄儀，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備2）系統(tǒng)運(yùn)行的軟件環(huán)境:獨(dú)立的操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)(SQLserver2010)3.詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1各環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)解決方案1）空氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)空氣質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng)是由若干子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)等組成。測(cè)定空氣中顆粒物濃度，二氧化硫濃度，氮氧化物濃度，同時(shí)測(cè)量溫度，壓力，流量含濕量，含氧量等參數(shù)，計(jì)算各種參數(shù)，圖表并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸至環(huán)保主管部門(mén)，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的無(wú)人化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控和應(yīng)急預(yù)警。2）海洋在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)海洋污染物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)能夠監(jiān)測(cè)一個(gè)國(guó)家海洋某個(gè)區(qū)域內(nèi)水質(zhì)的變化情況，污染物情況，當(dāng)發(fā)生一些人為災(zāi)害或者自然災(zāi)害時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，及時(shí)提醒相關(guān)部門(mén)處理。該系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)海洋中各種重金屬元素及其他污染物的含量及變化，以及海洋生物的生存狀態(tài)等，計(jì)算各種數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)和圖表提交給海洋管理部門(mén)，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)海洋領(lǐng)域的水質(zhì)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和管理。3）水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套以在線自動(dòng)分析儀為核心，運(yùn)用現(xiàn)代傳感器技術(shù)，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及配套的軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)組成的一個(gè)綜合性在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)體系。方案平臺(tái)基于微定量分析技術(shù)及系統(tǒng)智能集成技術(shù)，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)水樣及預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了水樣的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測(cè)量控制預(yù)警等功能。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理體系，在重點(diǎn)污染企業(yè)廢水，廢水排放口設(shè)置在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，并對(duì)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)污染信息的自動(dòng)獲取；通過(guò)智能感知和獲取污染因子排放數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)中心管理控制平臺(tái)對(duì)污染源全覆蓋，全自動(dòng)，全天候的監(jiān)控，提高污染源監(jiān)器管理的水平和效率。4）生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜，主要通過(guò)監(jiān)測(cè)某區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)溫度，水份，植被覆蓋率，動(dòng)物的遷徙等，來(lái)判斷監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境變化。通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以監(jiān)測(cè)某區(qū)域生態(tài)環(huán)境的動(dòng)物的生存狀態(tài)，最終匯集到中央控制系統(tǒng)中。生態(tài)環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用主要是在一些自然保護(hù)，通過(guò)對(duì)稀有動(dòng)植物的分布，和狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)沙漠綠色植被生存環(huán)境的采集和分析，由相關(guān)人員進(jìn)行研究，防止沙漠化加??；對(duì)熱帶雨林生態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)某時(shí)段雨林系統(tǒng)的溫度，水份，氣體含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并由相關(guān)生態(tài)研究員進(jìn)行分析評(píng)估，預(yù)防雨林自然火災(zāi)；草原生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)定期對(duì)草原環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止草原退化。然后把相應(yīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)提交給相關(guān)生態(tài)環(huán)境研究部門(mén)，方便生態(tài)學(xué)者對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的變化進(jìn)行記錄和分析，也方便相關(guān)研究人員給出及時(shí)的解決和監(jiān)管方案。5）城市環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)城市環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，通過(guò)污染源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)各個(gè)城市重點(diǎn)污染源污染物的排放總量，噪聲污染監(jiān)測(cè)，粉塵監(jiān)測(cè)。提高監(jiān)察效能，必須采用自動(dòng)化，信息化，科學(xué)化的技術(shù)手段，建設(shè)污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，為節(jié)能減排，環(huán)境統(tǒng)計(jì)，排污申報(bào)，排污收費(fèi)等提供依據(jù)。3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架圖圖1智能環(huán)境監(jiān)測(cè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖3.2.1各子系統(tǒng)拓?fù)鋱D1）空氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖圖2空氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2）海洋在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓