CN103529167B - 一种基于移动终端的空气质量监测方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于移动终端的空气质量监测方法、系统及装置，其中该方法包括：移动终端监测其所处位置点的空气质量，得到空气质量数据，获取其所处位置点的位置信息，并将位置信息和空气质量数据上报到空气质量管理服务器；空气质量管理服务器根据位置信息和空气质量数据对具体地点的空气质量进行分析。由于移动终端的数量巨大，可获得数据量也很大，足可以分析出城市内任一地点的空气质量情况。另外，对空气质量的监测不限于一个较大范围的区域，如城市、市辖区等，甚至可以精确到学校、小区、街道等小范围的区域。

Description

一种基于移动终端的空气质量监测方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及终端技术领域，尤其涉及一种基于移动终端的空气质量监测方法、系统及装置。

背景技术

随着社会的发展，公众在提高生活品质的同时，越来越关注周围的环境，尤其是与公众生活时刻息息相关的环境空气质量。近年来我国部分地区连续出现灰霾天气，公众在担心环境空气质量的同时，对环境空气质量的信息需求也越来越大。

2012年2月29日，中华人民共和国环境保护部和国家质检总局联合发布了《环境空气质量标准》。与之前的《环境空气质量标准》相比，调整了污染物项目及限值，增设了PM2.5平均浓度限值和臭氧八小时平均浓度限值；收紧了PM10等污染物的浓度限值，收严了监测数据统计的有效性规定。

为贯彻上述环境空气质量新标准，2012年3月2日，中华人民共和国环境保护部副部长吴晓青在国新办新闻发布会上透露：初步测算，“十二五”期间，全国大概要布设1500个监测点，前期需要投入将超过20多亿元，每年新增费用将超过1个亿。可见，监测点的数量是很有限的，监测点的建设、运作与维护是一个需要投入大量人力、物力和资金的长期过程。

在现有技术中，污染物浓度的算术平均值的计算方法如下：

1、某一监测点（某一污染物）监测数据在i=1,2,……,n时段的平均值计算，

式中，为第j监测点在i=1,2,…,n时段的平均值；C_ij为第j监测点在第i个时段的监测数据；n为监测时段的总数。

2、多个监测点监测数据在i=1,2,……,n时段的平均值计算，

$\stackrel{\‾}{C}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left(\frac{1}{n}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{\mathrm{ij}}\right),$ 其中，C_ij为第j监测点在第i个时段的监测数据；为m个监测点在i=1，2，…,n时段的监测数据平均值；m为监测点数目；n为监测时段的总数。

无论是国家环境空气质量监测还是地方环境空气质量监测，都是侧重于区域内环境空气质量的总体平均值、变化趋势、总体水平及背景水平等。污染物浓度的算术平均值的平均时间最短为1小时平均，环保监测中心发布的环境空气质量信息最短周期为1小时。目前，我国的环境空气质量监测点的数量是很有限的，而且监测点的建设、运作与维护是一个需要投入大量人力、物力和资金的长期过程。

发明内容

为了解决现有技术中环境空气质量监测不精确的技术问题，本发明提出一种基于移动终端的空气质量监测方法、系统和装置。

本发明的一个方面，提供一种基于移动终端的空气质量监测方法，包括：

移动终端监测其所处位置点的空气质量，得到空气质量数据，获取其所处位置点的位置信息，并将所述位置信息和所述空气质量数据上报到空气质量管理服务器；

所述空气质量管理服务器根据所述位置信息和所述空气质量数据对具体地点的空气质量进行分析。

本发明的另一个方面，提供一种基于移动终端的空气质量监测系统，包括：

移动终端，用于监测其所处位置点的空气质量，得到空气质量数据，获取其所处位置点的位置信息，并将所述位置信息和所述空气质量数据上报到空气质量管理服务器；

所述空气质量管理服务器，用于根据所述位置信息和所述空气质量数据对具体地点的空气质量进行分析。

本发明的另一个方面，提供一种移动终端，包括：空气质量监测模块，用于监测其所处位置点的空气质量，得到空气质量数据；

位置信息获取模块，用于获取所述移动终端所处位置点的位置信息；

上报模块，用于将所述位置信息和所述空气质量数据上报到空气质量管理服务器。

本发明的另一个方面，提供一种所述空气质量管理服务器，包括：

接收模块，用于接收移动终端上报的位置信息和空气质量数据；

空气质量分析模块，用于根据所述位置信息和所述空气质量数据对具体地点的空气质量进行分析。

本发明的基于移动终端的空气质量监测方法、系统及装置，通过采用移动终端来监测空气质量，移动终端将监测的数据和所处位置信息上报到网络侧的服务器，服务器可以根据位置信息和空气质量数据分析出具体地点的空气质量。由于移动终端的数量巨大，可获得数据量也很大，足可以分析出城市内任一地点的空气质量情况。另外，对空气质量的监测不限于一个较大范围的区域，如城市、市辖区等，甚至可以精确到学校、小区、街道等小范围的区域。本发明不需要建设大量的监测点，就可以对具体地点的空气质量进行监测，大大提高了空气质量监测的精确性和可靠性，并且根据及时、便捷，节约了大量的人力、物力和资金。

附图说明

图1是本发明基于移动终端的空气质量监测系统实施例的结构示意图；

图2是本发明移动终端实施例的结构示意图；

图3是本发明移动终端实施例中空气质量监测模块的结构示意图；

图4是本发明空气质量管理服务器实施例的结构示意图；

图5是本发明空气质量管理服务器实施例中空气质量分析模块的结构示意图；

图6是本发明基于移动终端的空气质量监测系统具体实现的示意图；

图7是本发明基于移动终端的空气质量监测方法实施例的流程示意图；

图8是本发明基于移动终端的空气质量监测方法另一实施例的流程示意图。

具体实施方式

与仅仅1500个监测点相比，根据中华人民共和国工业和信息化部公布的截止2012年1月底的数据，移动电话用户合计99659.8万户，移动电话普及率达73.6部/百人。若按照每个用户持有1部手机来计算，我国现在每天大约有近10亿部移动电话设备分布于全国各地在使用。

本发明将空气质量监测模块集成入移动终端，利用分布于各处的移动终端建立一个基于移动终端的分布式环境空气质量监测系统。集成了空气质量监测模块的移动终端分布于各处，相当于一个拥有众多可移动“监测点”的庞大的可移动“监测网”，不仅可以为每个移动终端的用户提供所处位置点的实时环境空气质量信息，而且可以把分布于各处的移动终端所监测到的实时环境空气质量信息通过各种通信方式的融合最终连接到互联网（Internet）上，实现各处实时环境空气质量信息的融合，融合信息可以在各个移动终端间无阻碍地及时交互共享。

以下结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明基于移动终端的空气质量监测系统实施例包括：移动终端11a、11b、11c……及空气质量管理服务器12。移动终端监测其所处位置点的空气质量，得到空气质量数据，获取其所处位置点的位置信息，并将位置信息和空气质量数据上报到空气质量管理服务器；空气质量管理服务器根据位置信息和空气质量数据对具体地点的空气质量进行分析。

另外，对于不具有空气质量监测功能的移动终端，空气质量管理服务器还根据各个移动终端上报的位置信息和空气质量数据分析该移动终端所处待测位置点的空气质量。

移动终端还可以进一步将监测时间上报到空气质量管理服务器；空气质量管理服务器，根据对具体地点的具体时间的空气质量进行分析。

如图2所示，本发明上述系统中的移动终端实施例包括：空气质量监测模块21、位置信息获取模块22和上报模块23。空气质量监测模块监测其所处位置点的空气质量，得到空气质量数据；位置信息获取模块获取移动终端所处位置点的位置信息；上报模块将位置信息和空气质量数据上报到空气质量管理服务器。

如图3所示，空气质量监测模块包括：检测子模块31和数据分析子模块32。检测子模块检测移动终端所处位置点环境空气中各种有害物质的含量；数据分析子模块根据检测结果分析移动终端所处位置点的空气质量，得到空气质量数据。

优选地，该移动终端还包括：检测时间获取模块24，获取检测时间；上报模块，进一步将监测时间上报到空气质量管理服务器。

如图4所示，本发明上述系统中的空气质量管理服务器实施例包括：接收模块41和空气质量分析模块42。接收模块接收移动终端上报的位置信息和空气质量数据；空气质量分析模块根据位置信息和空气质量数据对具体地点的空气质量进行分析。

其中，空气质量分析模块还可以根据各个移动终端上报的位置信息和空气质量数据分析待测位置点的空气质量。具体地，如图5所示，空气质量分析模块包括：距离计算子模块51、选择子模块52和空气质量计算子模块53。距离计算子模块计算各个移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离；选择子模块，用于选择移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离小于或等于预设的第一距离阈值的其中一个位置点；空气质量计算子模块，将选择子模块选择的位置点的空气质量数据作为待测位置点的空气质量数据。

另外，选择子模块，还用于选择移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离大于第一距离阈值且小于或等于预设的第二距离阈值的位置点作为样本点；空气质量计算子模块，用于对样本点的空气质量数据进行加权平均计算，得到待测位置点的空气质量数据。

另外，空气质量分析模块还可以包括权值计算子模块54，根据样本点与待测位置点之间的距离计算每个样本点对应的权值，要计算的样本点到权值为除要计算的样本点外其他样本点与待测位置点的距离之和除以所有样本点与待测位置点的距离之和；空气质量计算子模块，根据计算得到的每个样本点的权值，对样本点的空气质量数据进行加权平均。

如图6所示，本发明基于移动终端的空气质量监测系统的一种具体实现方式如下：

移动终端对其所处位置点的空气进行检测、数据处理，并把最终得到的结果分析数据连同移动终端当前所在的位置信息及数据监测时间依次通过无线通信网络、无线数据通信网关送达互联网（Internet）。通过采控网关，将各个移动终端的空气质量信息存储在实时数据库中，供远程管理系统通过局域网、短信服务器或IVR语音服务器进行空气质量信息的调用。空气质量信息能够在各个移动设备间无阻碍地及时交互共享。

该系统可以通过短信或语音的方式来应答用户请求、分享融合信息；在某些特殊或紧急情况下，该系统及其方法还可以通过短信或语音的方式来主动对用户告警，以便用户能够及时采取应对措施。

基于同一发明构思，本发明还提供一种基于移动终端的空气质量监测方法，如图7所示，该方法实施例包括以下步骤：

步骤702，移动终端监测其所处位置点的空气质量，得到空气质量数据；

步骤704，移动终端获取其所处位置点的位置信息；

步骤706，移动终端将位置信息和空气质量数据上报到空气质量管理服务器；

步骤708，空气质量管理服务器根据位置信息和空气质量数据对具体地点的空气质量进行分析，例如，可以根据某个小区内多个移动终端上报的信息分析该小区的空气质量。

具体地，步骤702包括：检测移动终端所处位置点环境空气中各种有害物质的含量；根据检测结果分析移动终端所处位置点的空气质量，得到空气质量数据。

移动终端中的检测子模块（传感器）可以检测二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物（PM10）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）及有毒有害有机物等空气中的多种有害物质，也可以检测空气中的有益物质，比如负氧离子含量等。这样，不仅可以对空气中的有害物质进行监测，必要时可以向移动终端用户发出告警，还可以获知空气中有益物质的情况，使人们可以知道哪里的空气更好、更适于作为周末度假的首选地点等。

检测子模块将检测结果转化为电学信号输出到数据分析子模块；数据分析子模块将输入的电学信号进行数据处理，最终得到并输出结果分析数据。

该结果分析数据可直接在移动设备上显示，也可以连同移动设备当前所在位置点的位置信息一并发送给空气质量管理服务器。

另外，移动终端还可以进一步将监测时间上报到空气质量管理服务器；空气质量管理服务器，根据对具体地点的具体时间的空气质量进行分析。

对于不具有空气质量监测功能的移动终端，只要该移动终端可以提供其当前所处的待测位置点的精确位置信息，本发明中，空气质量管理服务器也可以根据其他具有空气质量监测功能的移动终端上报的位置信息和空气质量数据分析待测位置点的空气质量，如图8所示，具体方式如下：

步骤802，获取具有空气质量监测功能的移动终端上报的位置信息和空气质量数据；

步骤804，计算这些移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离d1，d2，d3，……；

步骤806，判断移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离是否小于或等于预设的第一距离阈值d₀；如果是，执行步骤808，如果否，执行步骤810；

步骤808，选择移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离小于或等于d₀的其中一个位置点的空气质量数据作为待测位置点的空气质量数据；

步骤810，判断移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离是否小于或等于第二距离阈值d₀’，如果是，执行步骤812；

步骤812，选择这些位置点作为样本点；例如，第1-n位置点与待测位置点之间的距离d1，d2，d3，……dn不大于d₀’；对样本点的空气质量数据进行加权平均计算，得到待测位置点的空气质量数据。

根据不同的具体环境情况和精度要求，上述d₀和d₀’可取不同的数值，例如：d₀可取500m，d₀’可取1万米等。对于空气污染物或有益物质浓度较低，其空间变化较小的地区，d₀和d₀’都可适当扩大。

为了体现距离对空气质量的影响，在步骤812的加权计算时，根据样本点与待测位置点之间的距离计算每个样本点对应的权值，这样使得最终得到的待测位置点的空气质量数据更加准确。

步骤812具体计算过程如下：

步骤8122，根据样本点与待测位置点之间的距离计算每个样本点对应的权值，要计算的样本点到权值为除要计算的样本点外其他样本点与待测位置点的距离之和除以所有样本点与待测位置点的距离之和，

即其中，q_j为第j个样本点的权值，d_i为第i个样本点与待测位置点之间的距离，n为样本点的个数，d_j为第j个样本点与待测位置点之间的距离；

步骤8124，根据计算得到的每个样本点的权值，对样本点的空气质量数据进行加权平均，

其中，C_x为待测位置点的空气质量数据，C_i为第i个样本点的空气质量数据，q_i为第i个样本点的权值。

在工程实践中，出于简化计算量的考虑，可取离待测移动终端最近的3个移动终端的空气质量结果分析数据，取其加权平均值作为待测移动设备处的空气质量结果估计数据，具体计算公式如下：

$C_x=q_1\·C_1+q_2\·C_2+q_3\·C_3=\frac{(d_2+d_3)\·C_1+(d_1+d_3)\·C_2+(d_1+d_2)\·C_3}{d_1+d_2+d_3}.$

如果需要计算待测移动终端当前的空气质量数据，则在步骤802，可以进一步根据各个移动终端上报的监测时间筛选与待测移动终端当前时间相同或是最接近的时间点对应的移动终端的数据，用于后续的分析计算。

本发明的基于移动终端的空气质量监测方法、系统及装置实施例，通过采用移动终端来监测空气质量，移动终端将监测的数据和所处位置信息上报到网络侧的服务器，服务器可以根据位置信息和空气质量数据分析出具体地点的空气质量。由于移动终端的数量巨大，可获得数据量也很大，足可以分析出城市内任一地点的空气质量情况。另外，对空气质量的监测不限于一个较大范围的区域，如城市、市辖区等，甚至可以精确到学校、小区、街道等小范围的区域。本发明不需要建设大量的监测点，就可以对具体地点的空气质量进行监测，大大提高了空气质量监测的精确性和可靠性，并且根据及时、便捷，节约了大量的人力、物力和资金。

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制，本发明也并不仅限于上述举例，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种基于移动终端的空气质量监测方法，其特征在于，包括：

移动终端监测其所处位置点的空气质量，得到空气质量数据，获取其所处位置点的位置信息，并将所述位置信息和所述空气质量数据上报到空气质量管理服务器；

所述空气质量管理服务器根据所述位置信息和所述空气质量数据对具体地点的空气质量进行分析；

该方法还包括：

所述空气质量管理服务器根据各个移动终端上报的位置信息和空气质量数据分析待测位置点的空气质量；

其中，所述空气质量管理服务器根据各个移动终端上报的位置信息和空气质量数据分析待测位置点的空气质量包括：

计算各个移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离；

选择移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离小于或等于预设的第一距离阈值的其中一个位置点，将其空气质量数据作为待测位置点的空气质量数据；

当移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离大于预设的第一距离阈值时，选择移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离大于所述第一距离阈值且小于或等于预设的第二距离阈值的位置点作为样本点；对所述样本点的空气质量数据进行加权平均计算，得到所述待测位置点的空气质量数据。

2.根据权利要求1所述的基于移动终端的空气质量监测方法，其特征在于，移动终端监测其所处位置点的空气质量包括：

检测所述移动终端所处位置点环境空气中各种物质的含量；

根据检测结果分析所述移动终端所处位置点的空气质量，得到空气质量数据。

3.根据权利要求1所述的基于移动终端的空气质量监测方法，其特征在于，对所述样本点的空气质量数据进行加权平均计算包括：

根据所述样本点与待测位置点之间的距离计算每个样本点对应的权值，要计算的样本点的权值为除要计算的样本点外其他样本点与待测位置点的距离之和除以所有样本点与待测位置点的距离之和，

即其中，q_j为第j个样本点的权值，d_i为第i个样本点与待测位置点之间的距离，n为样本点的个数，d_j为第j个样本点与待测位置点之间的距离；

根据计算得到的每个样本点的权值，对所述样本点的空气质量数据进行加权平均，

其中，C_x为待测位置点的空气质量数据，C_i为第i个样本点的空气质量数据，q_i为第i个样本点的权值。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于移动终端的空气质量监测方法，其特征在于，

所述移动终端还进一步将监测时间上报到空气质量管理服务器；

所述空气质量管理服务器根据所述监测时间、位置信息和空气质量数据对具体地点的具体时间的空气质量进行分析。

5.一种空气质量管理服务器，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收移动终端上报的位置信息和空气质量数据；

空气质量分析模块，用于根据所述位置信息和所述空气质量数据对具体地点的空气质量进行分析；

所述空气质量分析模块，还用于根据各个移动终端上报的位置信息和空气质量数据分析待测位置点的空气质量；

所述空气质量分析模块包括：

距离计算子模块，用于计算各个移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离；

选择子模块，用于选择移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离小于或等于预设的第一距离阈值的其中一个位置点；

空气质量计算子模块，将选择子模块选择的位置点的空气质量数据作为待测位置点的空气质量数据；

所述选择子模块，还用于当移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离大于预设的第一距离阈值时，选择移动终端所处位置点与待测位置点之间的距离大于所述第一距离阈值且小于或等于预设的第二距离阈值的位置点作为样本点；

所述空气质量计算子模块，还用于对所述样本点的空气质量数据进行加权平均计算，得到所述待测位置点的空气质量数据。

6.根据权利要求5所述的空气质量管理服务器，其特征在于，所述空气质量分析模块还包括权值计算子模块，

所述权值计算子模块，用于根据所述样本点与待测位置点之间的距离计算每个样本点对应的权值，要计算的样本点的权值为除要计算的样本点外其他样本点与待测位置点的距离之和除以所有样本点与待测位置点的距离之和，

即其中，q_j为第j个样本点的权值，d_i为第i个样本点与待测位置点之间的距离，n为样本点的个数，d_j为第j个样本点与待测位置点之间的距离；

所述空气质量计算子模块，用于根据计算得到的每个样本点的权值，对所述样本点的空气质量数据进行加权平均，

其中，C_x为待测位置点的空气质量数据，C_i为第i个样本点的空气质量数据，q_i为第i个样本点的权值。

7.一种基于移动终端的空气质量监测系统，其特征在于，包括：移动终端和权利要求5或6所述的空气质量管理服务器；

所述移动终端，用于监测其所处位置点的空气质量，得到空气质量数据，获取其所处位置点的位置信息，并将所述位置信息和所述空气质量数据上报到空气质量管理服务器。

8.根据权利要求7所述的基于移动终端的空气质量监测系统，其特征在于，所述移动终端，还进一步用于将监测时间上报到空气质量管理服务器；

所述空气质量管理服务器，用于根据所述监测时间、位置信息和空气质量数据对具体地点的具体时间的空气质量进行分析。