CN103983303A - 一种机场停机坪环境污染监测系统 - Google Patents

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张积洪
王阳
费春国
陈维兴
李龙顺
孙毅刚
李宗帅
侯启真
黄哲理
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Abstract

一种机场停机坪环境污染监测系统。其包括多个传感器节点、局域网组网设备、计算服务器、显示装置和机坪环境数据库；传感器节点安装于停机坪的廊桥和地面之上；多个传感器节点通过局域网与局域网组网设备相连；计算服务器分别与局域网组网设备、显示装置和机坪环境数据库相连接；局域网组网设备包括有线组网设备和无线组网设备。本发明效果：可对停机坪近机位和远机位的空气质量和噪声实现24小时连续监测，采样时间短，实时性强，且能够预测污染物和噪声分布的发展趋势。本发明能够提高停机坪环境监测的自动化程度，实现污染物和噪声分布范围的实时显示和预测。

Description

一种机场停机坪环境污染监测系统
技术领域
本发明属于传感器网络技术、有害气体检测技术和噪声检测技术领域，特别是涉及一种机场停机坪环境污染监测系统。
背景技术
近年来，航空运输对环境的影响越来越受到人们的重视。在机场范围内，飞机发动机、飞机辅助动力装置(APU)和地面车辆排放的尾气是大气污染物的主要来源。除此之外，飞机、车辆和地面设备在工作时还会形成噪声污染。这些都会危害到机场工作人员和机场附近居民的身体健康。在西方发达国家，有明确的法规来规定机场污染物的排放和噪声强度。而我国在此方面起步较晚，尚缺乏相关法规约束，国内机场也没有设置能够对污染物和噪声进行监测的设施。在目前国内环保力度逐渐加大的趋势下，对机场污染物和噪声进行监测有助于掌握机场环境数据，为进一步的机场环境污染的控制提供科学依据。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种机场停机坪环境污染监测系统。
为了达到上述目的，本发明提供的机场停机坪环境污染监测系统包括：多个传感器节点、局域网组网设备、计算服务器、显示装置和机坪环境数据库；其中：传感器节点为监测信息采集装置，安装于停机坪的廊桥和地面之上，每个机位安装有若干个；多个传感器节点通过局域网与局域网组网设备相连接；计算服务器分别与局域网组网设备、显示装置和机坪环境数据库相连接；局域网组网设备包括有线组网设备和无线组网设备。
所述的有线组网设备为交换机或路由器；无线组网设备是无线基站，无线基站安装于航站楼以及停机坪内。
所述的计算服务器通过有线网络与机场生产内网相连。
所述的计算服务器与机坪环境数据库通过有线网络相连。
所述的传感器节点包括：温湿度传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器、氮氧化物传感器、颗粒物传感器、声传感器、信号处理电路、微处理器、无线传输模块和有线网络模块；其中：温湿度传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器、氮氧化物传感器、颗粒物传感器和声传感器均与信号处理电路相连，信号处理电路与微处理器相连接，微处理器(17)同时与无线传输模块和有线网络模块相连接。
所述的传感器节点分为壁挂式和嵌入式，其中壁挂式节点安装于廊桥上；嵌入式节点埋设在飞机周围的地面。
本发明提供的机场停机坪环境污染监测系统的有益效果是：本系统可对停机坪近机位和远机位的空气质量和噪声实现24小时连续监测，采样时间短，实时性强，且能够预测污染物和噪声分布的发展趋势。传感器节点可以检测二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和颗粒物此类典型空气污染物以及环境噪声，并将污染物浓度和噪声强度数据传输到局域网组网设备；局域网组网设备再将传感器节点上传的数据传输到计算服务器；计算服务器则结合污染物和噪声扩散模型对传感器节点数据进行处理，得到污染物和噪声分布及其发展趋势预测，并在显示装置上进行实时显示以及对超过阈值的污染物和噪声发出报警信号。本发明能够提高停机坪环境监测的自动化程度，实现污染物和噪声分布范围的实时显示和预测。
附图说明
图1为本发明提供的机场停机坪环境污染监测系统构成框图。
图2为本系统中传感器节点构成框图。
图3为本系统中传感器节点在停机坪近机位安装示意图。
图4为本系统中传感器节点在停机坪近机位安装示意图。
图5为本系统中无线基站安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的机场停机坪环境污染监测系统进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的机场停机坪环境污染监测系统包括：多个传感器节点1、局域网组网设备3、计算服务器5、显示装置4和机坪环境数据库6；其中：传感器节点1为监测信息采集装置，安装于停机坪的廊桥和地面之上，每个机位安装有若干个；多个传感器节点1通过局域网2与局域网组网设备3相连接；
计算服务器5为本系统的核心计算机，其分别与局域网组网设备3、显示装置4和机坪环境数据库6相连接；
局域网组网设备3包括有线组网设备和无线组网设备，其中有线组网设备可以是交换机、路由器等，其与传感器节点1通过网线连接，自动实现局域网组网；所述有线组网设备在收到传感器节点1发送的数据包后，将其转发到计算服务器5；
所述的无线组网设备是无线基站22，无线基站22安装于航站楼以及停机坪内，安装示意图如图5所示，所有无线基站22的信号需要能够覆盖停机坪的近机位和远机位所有区域，并具有一定冗余，无线基站采用无中心组网方式组成无线局域网，当某个无线基站22发生故障时，其余无线基站22可自行重新组网，不影响正常通讯；无线基站22在收到传感器节点1发送的数据包后将其转发到计算服务器5。
所述的计算服务器5通过有线网络与机场生产内网8相连，因此可以查询机场气象信息(如风速、风向和气压等)以及飞机起落计划等信息，当接收到传感器节点1的检测数据后，计算服务器5根据内部存储的大气污染物扩散模型和声传播模型，结合风速和风向信息计算出污染物和噪声在整个停机坪内的分布情况，并在显示装置4上实时进行显示，当某一区域的污染物浓度超过安全阈值时，显示装置4的界面上会对相应区域给出报警信息。
所述的计算服务器5与机坪环境数据库6通过有线网络相连，可以实时将污染物浓度、噪声强度、温湿度、风速、风向和报警信息存入数据库6，同时计算服务器5也可从机坪环境数据库6读取历史环境信息，以供进一步分析使用；
所述的计算服务器5内部存储有所有机型APU和地面设备的污染物排放数据，通过查询飞机起落计划，结合大气污染物扩散模型和声传播模型，可以预测未来污染物和噪声分布的变化趋势。
所述的机坪环境数据库6还通过有线网络与互联网7相连，相关管理部门可以通过互联网7掌握停机坪内的环境数据。
如图2所示，所述的传感器节点1包括：温湿度传感器9、二氧化碳传感器10、一氧化碳传感器11、二氧化硫传感器12、氮氧化物传感器13、颗粒物传感器14、声传感器15、信号处理电路16、微处理器17、无线传输模块18和有线网络模块19；其中：温湿度传感器9、二氧化碳传感器10、一氧化碳传感器11、二氧化硫传感器12、氮氧化物传感器13、颗粒物传感器14和声传感器15均与信号处理电路16相连，信号处理电路16与微处理器17相连接，微处理器17同时与无线传输模块18和有线网络模块19相连接。
二氧化碳传感器10、一氧化碳传感器11、二氧化硫传感器12、氮氧化物传感器13和颗粒物传感器14用以检测飞机APU和机场地面车辆等装置所排放的相应有害气体和颗粒物，声传感器15用以检测APU和地面设备所发出的噪声，温湿度传感器9用以采集环境温湿度，以对其它传感器进行温湿度漂移补偿；另外，传感器节点1上还可安装其它气体传感器或其它物理量传感器，以扩展传感器节点的功能；所述其它物理量传感器可以是风速、风向、气压传感器等等。
所述的传感器节点1上所有传感器输出的信号经过信号处理电路16放大、滤波和转换后送入微处理器17；所述的微处理器17采用低功耗单片机，如MSP430等，其按照一定的采样间隔读取上述各传感器经信号处理电路16处理后的电信号，然后将其转换为相应的浓度、温湿度和声强，同时进行温湿度漂移补偿；无线传输模块18和有线网络模块19可实现无线组网或有线网络连接；所述的传感器节点1将检测到的浓度、温湿度和声强数据按照一定规则打包，然后通过无线传输模块18或有线网络模块19向局域网组网设备3发送。
图3为本系统中传感器节点在停机坪近机位安装示意图。如图3所示，停机坪内的所有传感器节点1组成一个传感器监测网络；传感器节点1分为壁挂式和嵌入式，其中：壁挂式节点安装于廊桥21上，每个廊桥视具体情况均匀安装若干个，壁挂式节点的外壳具有防水防尘功能，并设有防水防尘的通气孔，保证内部传感器与外界空气的接触；嵌入式节点埋设在飞机20周围的地面，每个机位视具体情况均匀安装若干个，嵌入式节点外壳具有防水防尘功能，且能够承受飞机或地面车辆的重量，安装时保证外壳的上沿与地面平齐，不影响飞机和车辆的正常通行；嵌入式节点的外壳上沿同样设有防水防尘的通气孔。
图4为本系统中传感器节点在停机坪远机位安装示意图。远机位的传感器节点均为嵌入式，埋设在飞机20周围的地面，每个机位视具体情况均匀安装若干个。
图3和图4仅给出典型的传感器节点1布局，在不同机场安装可根据具体情况调整节点数量和安装位置。

Claims (6)

1.一种机场停机坪环境污染监测系统，其特征在于：其包括：多个传感器节点(1)、局域网组网设备(3)、计算服务器(5)、显示装置(4)和机坪环境数据库(6)；其中：传感器节点(1)为监测信息采集装置，安装于停机坪的廊桥和地面之上，每个机位安装有若干个；多个传感器节点(1)通过局域网(2)与局域网组网设备(3)相连接；计算服务器(5)分别与局域网组网设备(3)、显示装置(4)和机坪环境数据库(6)相连接；局域网组网设备(3)包括有线组网设备和无线组网设备。
2.根据权利要求1所述的机场停机坪环境污染监测系统，其特征在于：所述的有线组网设备为交换机或路由器；无线组网设备是无线基站22，无线基站22安装于航站楼以及停机坪内。
3.根据权利要求1所述的机场停机坪环境污染监测系统，其特征在于：所述的计算服务器(5)通过有线网络与机场生产内网(8)相连。
4.根据权利要求1所述的机场停机坪环境污染监测系统，其特征在于：所述的计算服务器(5)与机坪环境数据库(6)通过有线网络相连。
5.根据权利要求1所述的机场停机坪环境污染监测系统，其特征在于：所述的传感器节点(1)包括：温湿度传感器(9)、二氧化碳传感器(10)、一氧化碳传感器(11)、二氧化硫传感器(12)、氮氧化物传感器(13)、颗粒物传感器(14)、声传感器(15)、信号处理电路(16)、微处理器(17)、无线传输模块(18)和有线网络模块(19)；其中：温湿度传感器(9)、二氧化碳传感器(10)、一氧化碳传感器(11)、二氧化硫传感器(12)、氮氧化物传感器(13)、颗粒物传感器(14)和声传感器(15)均与信号处理电路(16)相连，信号处理电路(16)与微处理器(17)相连接，微处理器(17)同时与无线传输模块(18)和有线网络模块(19)相连接。
6.根据权利要求1所述的机场停机坪环境污染监测系统，其特征在于：所述的传感器节点(1)分为壁挂式和嵌入式，其中壁挂式节点安装于廊桥(21)上；嵌入式节点埋设在飞机(20)周围的地面。
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