CN104683447A - 环境监测报警系统及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境监测报警系统及其应用方法，基于分布在区域内的路边传感设备，特别可以依附在路灯、垃圾桶等基础设施中，便于对目标地域的覆盖，并在一定的地域范围内组成高效的分布型管理系统，通过集成在路边传感设备的不同类别的传感器综合的判断实际的环境情况，并通过路边传感设备上智能做出响应，从而能实现针对目标地域中的不同区域的实际环境信息的实时监测和对人群的实时应对提示，更能便捷的对城市与公共社区进行综合性的管理。

Description

环境监测报警系统及其应用方法

技术领域

本发明涉及物联网领域，特别涉及一种环境监测报警系统及其应用方法。

背景技术

智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术，促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。建设智慧城市，对加快工业化、信息化、城镇化、农业现代化融合，提升城市可持续发展能力具有重要意义。智慧城市在“交通管理、环境监测、公共安全、应急管理、节能减排、社会保障”等方面需要融合各项技术，在智能化基础设施的基础上实现“公共服务便捷化、城市管理精细化和生活环境宜居化”等目标。

然而现有针对智慧城市的技术研究仍在理论层面上，并未有能针对各目标实施的具体方案，本发明旨在提供一种针对环境监测报警系统，用于实现针对城市中对环境信息的采集和智能服务。

发明内容

本发明提供一种环境监测报警系统，用以对城市或社区内的进行环境信息的监控和响应，实现智能管理。

为解决上述技术问题，本发明提供一种环境监测报警系统，包括：路边传感设备、路边信息采集设备、信息处理及应变中心；所述路边传感设备分布在目标地域中，所述路边传感设备包括传感器模块，所述传感器模块用于测量环境数据；所述路边信息采集设备与一个或多个路边传感设备对应连接；所述信息处理及应变中心通过一层或多层网络与路边信息采集设备连接。这样，通过路边传感设备可以对对应的地理位置的环境数据进行监测，同时路边传感设备还用于对周围进行环境信息的采集和信息播报，所述信息处理及应变中心对路边传感设备采集的环境数据信息根据生成应用信息，反馈给路边传感设备。

较优的，所述传感器模块包括下列一种或多种传感器：烟雾传感器、红外传感器、温度传感器、PM2.5传感器、瓦斯传感器、噪音传感器。

可选的，所述路边传感设备包括信息采集模块、处理器单元、信息输出模块和通信模块，所述信息采集模块、传感器模块、信息输出模块和通信模块与处理器单元连接。这样，路边传感设备可以实现工作区域内声音和图像的采集，以及根据信息处理及应变中心反馈的应用信息进行图像和声音的播报。

可选的，所述信息采集模块包括，声音录入设备、图像录入设备、RFID读头；所述信息输出模块包括，图像输出设备、声音输出设备、照明设备。较优的，所述路边传感设备的载体为路灯设备，所述照明设备为路灯的照明器件，在路灯灯杆上设置所述声音录入设备、图像录入设备、RFID读头、图像输出设备以及声音输出设备。采用路灯作为载体，可以方便的覆盖目标地域，同时与终端系统的功能集成度和契合度高，并且每个路灯设备的实际地理坐标固定，便于定位和寻址。优选的，所述照明设备为LED可调光照明灯，所述图像输出设备为LED显示屏。

可选的，所述通信模块包括无线通信模块和有线通信模块中的至少一种。

可选的，所述路边传感设备还包括储存模块，所述储存模块用于缓存所述路边传感设备的本地数据以及处理器单元接收/发送的数据。

可选的，所述环境监测报警系统还包括数据存储库，所述数据存储库存储有所述环境监测报警系统的历史通信数据和应用信息。这样，所述信息处理及应变中心可以根据数据存储库中的历史通信数据和应用信息形成特定区域的历史环境信息的分析数据。

本发明另一方面还提供上述一种环境监测报警系统的应用方法，使用上述的环境监测报警系统，包括下列应用模式：利用所述路边传感设备和路边信息采集设备进行环境各项数据的监测和播报的环境测报模式；利用路边传感设备、路边信息采集设备和信息处理及应变中心进行环境报警模式；所述环境报警模式包括下列模式的一种或多种：对火灾进行监测报警的火警模式、对危险气体泄漏进行监测报警的危险气体泄漏模式和对环境污染进行监测报警的环境污染提醒模式。这样，利用所述的环境监测报警系统即可在目标地域实现针环境数据信息的采集、监测、呵护提醒以及紧急响应的功能。

其中，利用所述路边传感设备和路边信息采集设备进行环境各项数据的监测和播报的环境测报模式的方法为：各路边传感设备的传感器模块读取环境中监测项目的参数形成监测数据；所述处理器单元将所述监测数据形成通信数据，由通信模块发送到路边信息采集设备；路边信息采集设备通过网络将所述通信数据发送至信息处理及应变中心；所述信息处理及应变中心根据各路边传感设备的通信数据得到环境数据；所述信息处理及应变中心将环境数据反馈给路边传感设备进行播报。

利用路边传感设备、路边信息采集设备和信息处理及应变中心进行环境报警模式的方法为：路边传感设备采集各环境参数数据并发送给信息处理及应变中心；信息处理及应变中心比对得到各环境参数数据判断环境参数是否异常：若温度、烟雾以及红外数据异常，启动火警模式；若危险气体数据异常，启动危险气体泄漏模式；若环境污染物数据异常，启动环境污染提醒模式。所述火警模式包括：温度、烟雾以及红外数据异常时，所述信息处理及应变中心形成火警应用信息，通过网络和路边信息采集设备传输给所述路边传感设备；所述路边传感设备根据所述火警应用信息进行图像和声音信息的采集，并通过图像和声音播报疏散信息。危险气体泄漏模式包括：危险气体数据异常时，所述信息处理及应变中心形成危险气体泄漏应用信息，通过网络和路边信息采集设备传输给所述路边传感设备，所述路边传感设备根据所述火警应用信息进行图像和声音信息的采集，并通过图像和声音播报疏散信息。环境污染提醒模式包括：环境污染物数据异常时，所述信息处理及应变中心形成环境污染应用信息，通过网络和路边信息采集设备传输给所述路边传感设备，所述路边传感设备根据所述火警环境污染通过图像和声音播报异常的环境污染物数据，并进行应对提示。

可选的，参照图9，所述路边传感设备发送到路边信息采集设备的通信数据901的数据帧包括同步码、路边传感设备的设备编码、通信数据、确认信息、纠错码以及校验码；所述路边信息采集设备发送到路边传感设备的数据帧902包括同步码、路边信息采集设备的设备编码、应用信息、确认信息、纠错码以及效验；所述路边信息采集设备通过网络发送的数据的数据帧903包括同步码、路边信息采集设备的设备编码、路由器设备编码、通信数据、确认信息、纠错码以及校验码；网络发送给路边信息采集设备的数据的数据帧904的结构；网络发送到所述信息处理及应变响应中心的数据的数据帧907包括同步码、路边信息采集设备的设备编码、路边传感设备的设备编码、路由器设备编码、通信数据、确认信息、纠错码以及校验码；所述信息处理及应变响应中心发送到网络的数据的数据帧908包括同步码、路由器设备编码、路边信息采集设备的设备编码、路边传感设备的设备编码、应用信息、确认信息、纠错码以及校验码。图8中还图示了路由器设备之间的区域路由器发送给总路由器的数据帧905和总路由器发送给区域路由器的数据帧906的结构。采用这样的编码结构能够有效优化数据结构，减少冗余数据和误码率，增加信息传输和处理的效率。

由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的环境监测报警系统基于分布在区域内的路边传感设备，特别可以以路灯、垃圾桶等基础设施为载体，便于对目标地域的覆盖，并在一定的地域范围内组成一个高效的分布型管理系统，通过集成在路边传感设备的不同类别的传感器综合的判断实际的环境情况，并通过路边传感设备上智能做出响应，以满足各类管理层次的特殊需求以及对人群的实时关怀提示，更能便捷的对城市与公共社区进行综合性的管理。

附图说明

图1为本申请实施例的环境监测报警系统的系统组成示意图；

图2为本申请实施例的环境监测报警系统的路边传感设备的结构组成示意图；

图3为本申请实施例的环境监测报警系统的应用方法示意图；

图4为本申请实施例的环境监测报警系统的应用方法的环境测报模式的流程图；

图5为本申请实施例的环境监测报警系统的应用方法的环境报警模式的流程图；

图6为本申请实施例的环境监测报警系统的应用方法的火警模式的流程图；

图7为本申请实施例的环境监测报警系统的应用方法的危险气体泄漏模式的流程图；

图8为本申请实施例的环境监测报警系统的应用方法的环境污染提醒模式的流程图；

图9为本申请实施例的环境监测报警系统的应用方法中数据帧的结构示意图。

具体实施方式

根据背景技术所述，目前的智慧城市研究课题并未有针对具体功能目标的可实施的方案。

本发明提供一种环境监测报警系统及其应用方法，用于针对城市环境信息的采集和智能响应的管理。其核心思想在于，在目标地域中设置多个路边传感设备，通过其上集成的多种传感器组成的传感器模块，综合的对环境中的不同参数对火灾、空气污染进行精细和精确的监控，进行环境信息的播报、事件的及时响应，实现城市或社区在公共安全、社会关怀等方面的智能管理。

下面将结合附图对本发明的环境监测报警系统及其应用方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。

参照图1，所述环境监测报警系统，包括：路边传感设备101、路边信息采集设备102、信息处理及应变中心105；多个所述路边传感设备101分布在目标地域(街道、小区、城镇等)中，所述路边传感设备101上设置有传感器模块，用于测量环境数据；所述路边信息采集设备102与一个或多个路边传感设备101对应连接；所述信息处理及应变中心105通过一层或多层网络与路边信息采集设备102连接。所述一层和多层的网络可以通过一层或多层路由器进行构建，本实施例中由多个区域路由器103和总路由器104构建网络。

在本实施例中，以社区为例，所述路边传感设备101可以集成于社区内的常见的基础设施上，例如，路牌、垃圾桶、路灯等。较佳的，以路灯设备作为路边传感设备101的载体，能更好的覆盖整个目标地域，并且便于路边传感设备101的电源提供以及参与针对特定目标的智能服务。同样的，所述路边信息采集设备102也可设置在路灯设备中，网络可以由多级路由器进行组建，覆盖整个社区范围，所述信息处理及应变中心105对数据收集分析之后会将数据信息分类发送给各个应用中心，本实施例中应用中心可以是社区物业或安保部门，在其他实施例中，例如城市系统则可以是交通部门、公安部门、广播电视等机构，当然应用中心本身也可为信息处理及应变中心。

具体的，所述路边传感设备101还可以包括信息采集模块220、处理器单元213、信息输出模块230和通信模块240，所述信息采集模块220、传感器模块201、信息输出模块230和通信模块240与处理器单元213连接。其中，参照图2，所述通信模块240包括无线通信模块206和有线通信模块205中的至少一种，例如采用蓝牙、GPRS通讯方式或线电力线载波通讯方式，本实施例中同时包括无线通信模块和有线通信模块两种。信息采集模块220包括，声音录入设备、图像录入设备；信息输出模块230包括，图像输出设备、声音输出设备、照明设备。本实施例中，声音录入设备为麦克风211，图像录入设备为摄像机212，所述信息采集模块220还可以包括按钮213，用于紧急状态时主动开启信息采集模块的设备。所述图像输出设备为LED显示屏202、声音输出设备为扬声器203、照明设备为LED可调光照明灯204，这样路边传感设备101可以根据信息处理及应变响应中心105的应用信息进行图像和声音的播报，并能进行不同亮度和颜色的灯光提示。所述声音录入设备、图像录入设备、按钮、图像输出设备以及声音输出设备设置在路灯灯杆上。优选的，所述路边传感设备101还包括储存模块208，所述储存模块208用于缓存所述路边传感设备101的本地数据以及处理器单元213接收/发送的数据。特别的，所述环境监测报警系统中还可以包括数据存储库(未图示)，所述数据存储库存储有所述环境监测报警系统的历史通信数据和应用信息，可以设置在网络云端或信息处理及应变响应中心中。

本实施例中，所述传感器模块201包括下列传感器：烟雾传感器、红外传感器、温度传感器、PM2.5传感器、瓦斯传感器、噪音传感器。上述各传感器与信息录入设备和/或其他的传感器联动，以获得更加准确的实际环境信息。例如，所述烟雾传感器、温度传感器和红外传感器采集的数据可用于监测火警信息；所述烟雾传感器、PM2.5传感器采集的数据可以用于监测空气质量；所述瓦斯传感器或其它危险气体的传感器采集的数据可以用于监测空气中的有害气体；所述噪音传感器可以用于监测环境的噪音。

下面结合具体情境对所述环境监测报警系统的应用方法更详细的描述，本实施例结合上述设置在社区中的环境监测报警系统进行描述。参考图3，所述应用方法包括下列应用模式：利用所述路边传感设备和路边信息采集设备进行环境各项数据的监测和播报的环境测报模式；利用路边传感设备、路边信息采集设备和信息处理及应变中心进行异常事件监测的环境报警模式。其中，所述环境报警模式包括下列模式的一种或多种：对火灾进行监测报警的火警模式、对危险气体泄漏进行监测报警的危险气体泄漏模式和对环境污染进行监测报警的环境污染提醒模式。

其中，环境测报模式的方法包括如下流程，参照图4，步骤S401，各路边传感设备的传感器模块读取环境中监测项目的参数形成监测数据；所述处理器单元将所述监测数据形成通信数据。然后，执行步骤S402，各路边传感设备将参数传输至信息处理中心。具体的，由通信模块将所述通信数据发送到路边信息采集设备，然后路边信息采集设备通过网络将所述通信数据发送至信息处理及应变中心。之后执行步骤S403，所述信息处理及应变中心根据各路边传感设备的通信数据得到环境数据。信息处理及应变中心根据不同总类的多个传感器综合得到实际的环境数据，利用计算机方法对多个数据进行数学的统计分析处理是本领域技术人员公知技术和常用手段，在此不再详细赘述。然后，执行步骤S404和S405，所述信息处理及应变中心将得到的环境数据形成应用信息反馈给路边传感设备，所述路边传感设备进行环境信息的播报。具体的，所述信息处理及应变中心通过多层路由组成的网络将应用信息传输给路边信息采集设备，路边信息采集设备再通过有线或无线的方式传输给路边传感设备，路边传感设备根据应用信息对环境数据在图像输出设备、声音输出设备上进行播报。

利用路边传感设备、路边信息采集设备和信息处理及应变中心进行环境报警模式的方法包括以下流程，参照图5，S501分布在目标区域内的多个路边传感设备采集各环境参数数据并发送给信息处理及应变中心；本实施例中的环境参数述数据包括由烟雾传感器、红外传感器、温度传感器、PM2.5传感器、瓦斯传感器、噪音传感器采集到的数据，在其他实施例中也可包括针对其它指定环境参数的传感器采集的数据。之后执行步骤S502，信息处理及应变中心比对得到各环境参数数据判断环境参数是否异常，可以直接参照国家或地方相关标准，较优的可以结合多个参数指定参考标准，例如，若温度、烟雾以及红外数据异常时，启动火警模式；若危险气体数据，例如瓦斯浓度，异常，启动危险气体泄漏模式；若环境污染物数据，例如PM2.5参数异常，启动环境污染提醒模式。参照图6，所述火警模式具体工作流程包括：步骤S601，信息处理及应变中心对温度、烟雾以及红外数据综合判断是否存在真实火情，如果是，所述信息处理及应变中心形成火警应用信息，通过网络和路边信息采集设备传输给所述路边传感设备；之后所述路边传感设备根据所述火警应用信息进行图像和声音信息的采集，本实施例中为执行步骤S602和S603，摄像机开启进行拍摄、麦克风开启进行录音。同时执行步骤S604，处理及应变中心进行报警。此外，所述路边传感设备执行步骤S605和S606通过LED显示屏和扬声器对火警应用信息进行播报，较优的，火警应用信息中还包含有LED可调光照明灯进行闪烁或变色的指令，使LED可调光照明灯执行步骤S607变色闪烁示警。危险气体泄漏模式包括以下步骤，参照图7，步骤S701，处理及应变中心根据区域内多个相邻的路边传感设备确定危险气体数据异常(例如瓦斯等易爆气体或有毒化学气体的浓度)时，所述信息处理及应变中心形成危险气体泄漏应用信息，通过网络和路边信息采集设备传输给所述路边传感设备使其执行响应步骤，本实施例中具体包括步骤S702，所述路边传感设备启动摄像机进行图像信息的采集；步骤S703和S704，在LED显示屏上显示相关危险气体数据并通过扬声器广播应对信息或注意事项(例如疏散信息等)；同时执行步骤S705，信息处理及应变中心形进行报警和对相关部门进行通知，此外，路边传感设备执行步骤S706，使可调光照明灯变色闪烁示警。环境污染提醒模式包括以下步骤，参见图8，步骤S801环境污染物数据异常时，所述信息处理及应变中心形成环境污染应用信息，通过网络和路边信息采集设备传输给所述路边传感设备使其执行响应步骤，本实施例中具体包括步骤S802，所述路边传感设备根据所述环境污染应用信息在LED显示屏上通过图像的方式播报异常的环境污染物数据，包括污染物的参数、污染等级等数据信息；并执行步骤S803，扬声器通过声音的方式广播污染信息并提示防护方式。这样，区别于传统的环境预报模式，可以针对不同的小区域内(本实施例中可以是若干个路灯所覆盖的区域)的具体的实时的环境污染物进行播报，实现智能城市的智能关怀和及时响应。此外，还能执行步骤S804，路边传感设的可调光照明灯根据污染等级的严重程度变色闪烁，增加警示效果。

综上所述，本发明提供了一种环境监测报警系统及其应用方法，基于分布在区域内的路边传感设备，特别可以以路灯、垃圾桶等基础设施为载体，便于对目标地域的覆盖，每个基础设施的实际地理坐标固定，便于定位和寻址，通过集成在路边传感设备的不同类别的传感器综合的判断实际的环境情况，并通过路边传感设备上智能做出响应，从而能实现针对目标地域中的不同区域的实际环境信息的实时监测和对人群的实时应对提示，更能便捷的对城市与公共社区进行综合性的管理。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种环境监测报警系统，包括：路边传感设备、路边信息采集设备、信息处理及应变中心；多个所述路边传感设备分布在目标地域中，所述路边传感设备包括传感器模块，所述传感器模块用于测量环境数据；所述路边信息采集设备与一个或多个路边传感设备对应连接；所述信息处理及应变中心通过一层或多层网络与路边信息采集设备连接。

2.如权利要求1所述的环境监测报警系统，其特征在于，所述传感器模块包括下列一种或多种传感器：烟雾传感器、红外传感器、温度传感器、PM2.5传感器、瓦斯传感器、噪音传感器。

3.如权利要求1所述的环境监测报警系统，其特征在于，所述路边传感设备还包括信息采集模块、处理器单元、信息输出模块和通信模块，所述信息采集模块、传感器模块、信息输出模块和通信模块与处理器单元连接。

4.如权利要求3所述的环境监测报警系统，其特征在于，所述信息采集模块包括，声音录入设备、图像录入设备；所述信息输出模块包括，图像输出设备、声音输出设备、照明设备。

5.如权利要求4所述的环境监测报警系统，其特征在于，所述路边传感设备的载体为路灯设备，所述照明设备为路灯的照明器件，在路灯灯杆上设置所述声音录入设备、图像录入设备、传感器模块、图像输出设备以及声音输出设备。

6.如权利要求5所述的环境监测报警系统，其特征在于，所述照明设备为LED可调光照明灯，所述图像输出设备为LED显示屏。

7.如权利要求3所述的环境监测报警系统，其特征在于，所述通信模块包括无线通信模块和有线通信模块中的至少一种。

8.如权利要求3所述的环境监测报警系统，其特征在于，所述路边传感设备还包括储存模块，所述储存模块用于缓存所述路边传感设备的本地数据以及处理器单元接收/发送的数据。

9.如权利要求1所述的环境监测报警系统，其特征在于，所述环境监测报警系统还包括数据存储库，所述数据存储库存储有所述环境监测报警系统的历史通信数据和应用信息。

10.一种使用权利要求1至9中任一项所述环境监测报警系统的应用方法，其特征在于，包括下列应用模式：利用所述路边传感设备和路边信息采集设备进行环境各项数据的监测和播报的环境测报模式；利用路边传感设备、路边信息采集设备和信息处理及应变中心进行异常事件监测的环境报警模式；所述环境报警模式包括下列模式的一种或多种：对火灾进行监测报警的火警模式、对危险气体泄漏进行监测报警的危险气体泄漏模式和对环境污染进行监测报警的环境污染提醒模式。

11.如权利要求10所述的环境监测报警系统应用方法，其特征在于，利用所述路边传感设备和路边信息采集设备进行环境各项数据的监测和播报的环境测报模式的方法为：各路边传感设备的传感器模块读取环境中监测项目的参数形成监测数据；所述处理器单元将所述监测数据形成通信数据，由通信模块发送到路边信息采集设备；路边信息采集设备通过网络将所述通信数据发送至信息处理及应变中心；所述信息处理及应变中心根据各路边传感设备的通信数据得到环境数据；所述信息处理及应变中心将环境数据反馈给路边传感设备进行播报。

12.如权利要求10所述的环境监测报警系统应用方法，其特征在于，利用路边传感设备、路边信息采集设备和信息处理及应变中心进行环境报警模式的方法为：路边传感设备采集各环境参数数据并发送给信息处理及应变中心；信息处理及应变中心比对得到各环境参数数据判断环境参数是否异常：若温度、烟雾以及红外数据异常，启动火警模式；若危险气体数据异常，启动危险气体泄漏模式；若环境污染物数据异常，启动环境污染提醒模式。

13.如权利要求12所述的环境监测报警系统应用方法，其特征在于，所述火警模式包括：温度、烟雾以及红外数据异常时，所述信息处理及应变中心形成火警应用信息，通过网络和路边信息采集设备传输给所述路边传感设备；所述路边传感设备根据所述火警应用信息进行图像和声音信息的采集，并通过图像和声音播报疏散信息。

14.如权利要求12所述的环境监测报警系统应用方法，其特征在于，危险气体泄漏模式包括：危险气体数据异常时，所述信息处理及应变中心形成危险气体泄漏应用信息，通过网络和路边信息采集设备传输给所述路边传感设备，所述路边传感设备根据所述火警应用信息进行图像和声音信息的采集，并通过图像和声音播报疏散信息。

15.如权利要求12所述的环境监测报警系统应用方法，其特征在于，环境污染提醒模式包括：环境污染物数据异常时，所述信息处理及应变中心形成环境污染应用信息，通过网络和路边信息采集设备传输给所述路边传感设备，所述路边传感设备根据所述火警环境污染通过图像和声音播报异常的环境污染物数据，并进行应对提示。

16.如权利要求10所述的环境监测报警系统应用方法，其特征在于，所述路边传感设备发送到路边信息采集设备的通信数据的数据帧包括同步码、路边传感设备的设备编码、通信数据、确认信息、纠错码以及校验码；所述路边信息采集设备通过网络发送的数据的数据帧包括同步码、路边传感设备的设备编码、路边信息采集设备的设备编码、通信数据、确认信息、纠错码以及校验码；所述信息处理及应变中心发送到所述路边信息采集设备的数据的数据帧包括同步码、路边传感设备的设备编码、路边信息采集设备的设备编码、应用信息、确认信息、纠错码以及校验码，所述路边信息采集设备发送到路边传感设备的数据帧包括同步码、路边传感设备的设备编码、应用信息、确认信息、纠错码以及校验码。