CN105824280A - 一种物联网环保监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网环保监控系统，该物联网环保监控系统包括中央监控器、水环境监测端、大气监测端、噪声监测端、固废收运监测端、视频监测端及与上述监测端通过网络连接的区域视频监控预警系统、环境质量管理系统、污染源管理系统、公众信息发布系统、环保综合业务办公系统；本发明通过水环境监测端、大气监测端、噪声监测端、固废收运监测端、视频监测端实现全面掌握水环境、空气、噪声信息，对重点污染源进行监管，扩大了监控面，减低了监控费用。

Description

一种物联网环保监控系统

技术领域

本发明属于物联网领域，尤其涉及一种物联网环保监控系统。

背景技术

随着企业治污设施不断建成和投入运营，数量逐渐增多，有效环境监管是一个亟待解决的问题。如政府监管人员的数量有限、监管技术手段单一等矛盾凸显，监管缺失风险增大。尽快对有些发达城市或化工园区都有针对性的建设自动监测或环境管理信息系统，但这些设备或系统多数是针对末端的环境质量指标进行检查，从排放总量进行控制，常常只能起到事后督察作用，而无法在造成污染事实之前就能有所防范，并且多数这种自动监测设备成本高昂，只能在规模以上企业推广，而难以真正大规模的推广实施。对于大多数的中小企业污染监管，目前多还是采用飞检、抽检或者通过相关指标(如用电用水等)推断企业的排污来开展工作，这样不但浪费了大量的人力和物力，同时大部分中小污染企业仍处于监管盲区。同时，对于部分企业来说，企业治污技术水平偏低，运营人员难以获得有效技术支持，环保服务企业提供节能减排优化方案时缺乏数据支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物联网环保监控系统，旨在解决现有的环保监控系统手段单一、监控成本高的问题。

本发明是这样实现的，一种物联网环保监控系统包括中央监控器、水环境监测端、大气监测端、噪声监测端、固废收运监测端、视频监测端及与上述监测端通过网络连接的区域视频监控预警系统、环境质量管理系统、污染源管理系统、公众信息发布系统、环保综合业务办公系统；

所述的水环境检测端包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括企业排水采集单元、饮用水源地水质采集单元、降雨信息采集单元、河流湖泊水文信息采集单元；数据存储单元包括水质监测数据单元、环境标准数据单元、监测点数据单元、流域排污企业信息单元、关系数据单元；功能单元包括实时监控报警单元、数据统计分析单元、报表定制管理单元、预警监控单元、水质评价单元、水质专题图单元、水量调控单元；

所述的大气监测端包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括烟气排放信息采集单元、主要空气质量参数采集单元、穿戴式无线检测单元；数据存储单元包括大气监测数据单元、环境标准数据单元、监测点数据单元、气象数据单元、关系数据单元；功能单元包括实时监控报警单元、数据统计分析单元、报表定制管理单元、趋势分析单元、决策支持单元、空气质量评价单元、公众查询单元；

所述的噪声监测端包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括道路噪音采集单元、施工点采集单元；数据存储单元包括噪声监测数据单元、环境标准数据单元、监测点数据单元、功能区数据单元、关系数据单元；功能单元包括实时监控报警单元、数据统计分析单元、报表定制管理单元、监测点位管理单元、噪声环境评价单元、噪声专题图单元、噪声预测模型单元；

所述的固废收运监测端包括数据采集模块，用于采集固废收运车辆和固废的信息；标签识别模块，用于识别所述固废的标签，其中，所述标签可以识别不同回收机构的回收处理；通讯模块，用于将采集到的信息发送到中央监控器或接收所述中央监控器的控制指令；控制模块，用于控制所述数据采集模块的数据采集；以及电源模块，用于为所述监控装置提供所需的电源，其中，通过多个回收机构对所述固废进行包装利用安装有回收监控装置的固废收运车辆对所述固废进行运输，运输过程中所述回收控制装置对所述固废收运车辆和所述固废进行监控；

所述的视频监测端包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括烟囱图像采集单元、烟尘黑度采集单元；数据存储单元包括黑度检测数据单元、环境标准数据单元、烟气监测数据单元、视频图像数据单元、关系数据单元；功能单元包括黑度监控报警单元、黑度计算单元、GIS联动监控单元、历史黑度查询单元、视频回放单元、云台控制单元、烟囱管理单元。

进一步，所述的主要空气质量参数采集单元包括下位机和空气质量监测云平台，空气质量监测云平台进一步包括上位机，服务器，第三方网站数据接口和移动应用公共账号端，下位机与空气质量云平台的上位机之间通过串口连接，上位机进一步包括串口通信模块，数据处理模块，数据存储模块，显示模块和网络数据传输模块，所述下位机用于采集并预处理温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器和有害气体传感器的空气质量数据。

进一步，所述的主要空气质量参数采集单元还包括大气采集分析装置，具体包括进气口、数据采集模块、数据分析模块、出气口和抽气泵；其中所述的数据采集分析模块包括光散射粉尘传感器和β射线粉尘检测装置、硫化物检测装置、氮氧化物检测装置等主要大气污染物检测装置；所述的大气监测的方法为：

步骤一，在指定地点或随机地点将大气采集分析装置打开；

步骤二，由抽气泵将所在地点的大气又进气口抽入大气采集分析装置，通过数据采集分析模块中的大气污染物检测装置对大气进行采样，并将大气成分进行分析；

步骤三，将分析所得的数据通过数据处理模块经由数据串口或无线网络上传至上位机，并将数据储存在数据储存模块中；

进一步，所述的河流湖泊水温信息采集单元包括：

使用时上下分布的测量管，其下端口上设有照明装置并在使用时该下端口进入水面，测量管的上端口处设一摄像装置，该摄像装置适于拍摄所述测量管内的水面影像；

视频采集模块，与所述摄像装置相连，适于将采集得的图像变换为数字图像；

与所述视频采集模块相连的图像处理模块，该图像处理模块存储有第一样本数据，所述第一样本数据适于记录各种水质的灰度值；

与所述图像处理模块相连的用于接收远程控制信号并输出水质情况的无线通讯模块；

设于所述测量管的外围的用于使该测量管垂直浮于水面的浮子，该浮子上设有至少一个用于控制所述测量管在所述水面上的位置的螺旋桨；

所述图像处理模块适于对所述数字图像进行灰度处理，以获得所述水面影像的灰度值，该灰度值与第一样本数据进行比对得出水质情况。

进一步，所述的主要空气质量参数采集单元还包括串口通信模块，用于将空气质量数据上传至数据处理模块；

数据处理模块，用于将从串口通信模块读取的数据先由字符串格式转化为十进制的数，然后存储到一个数组里，存储的条件为系统秒针是否为0或30，当满足条件的时候，就读取串口的值，并写入到数组中，当达到整点的时候，将数组的所有元素除去最大值与最小值，再求平均数，得出的数值即为过去的一小时的空气质量参数的平均值；

数据存储模块，用于通过服务器上的MySQL数据库进行数据的存储，系统整点时，在显示数据的同时，将数据发送到服务器上，LabVIEW通过Database实现与数据库的连接，通过一个UDL文件与数据库建立连接后，向数据库中指定的位置写入或读取文件；

数据显示模块，用于显示空气质量参数；

网络数据传输模块，用于将数据处理模块处理后的数据上传至服务器；

移动应用公共账号端，用于将空气质量参数上传至移动应用公共账号端，供用户查阅空气质量数据。

进一步，所述的数据采集单元包括传感器组、MCU以及定时时钟，其中，所述的定时时钟为无线电控制时钟，以便使到达所述处理装置中的数据设有时间戳并且将采集数据与时间戳一起由数据处理模块整合后存储在所述存储装置中。

进一步，所述的标签识别模块包括扫描模块和信息电子标签模块，其中所述的电子标签模块具体为：第一分析模块，用于对预先配置的电子标签RFID进行分析，确定所述RFID的唯一标识UID；组合模块，用于将确定出的所述UID与所述RFID的载体的参数信息进行组合，生成防伪信息；签名模块，用于根据预先配置的私钥对所述防伪信息进行签名，生成防伪信息签名；生成模块，用于将所述防伪信息签名与所述参数信息写入至所述RFID中，生成防伪电子标签；所述的扫描模块包括显示模块、操作模块、控制单元、射频天线、识别模块和解调器；其中，显示模块包括显示屏和显示接口，用于连接显示屏；操作模块包括按键单元和与计算机连接的输入接口；控制单元包括RFID扫描开关、数据处理单元和数据储存模块；所述的RFID扫描模块还包括网络接口、串行数据接口或wifi接收发送模块的一种或多种的组合，用于向控制单元传输数据。

本发明的物联网环保监控系统通过水环境监测端、大气监测端、噪声监测端、固废收运监测端、视频监测端实现全面掌握水环境、空气、噪声信息，对重点污染源进行监管，扩大了监控面，减低了监控费用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的物联网环保监控系统的结构示意图；

图中：1、中央监控器；2、水环境监测端；3、大气监测端；4、噪声监测端；5、固废收运监测端；6、视频监测端；7、视频监控预警系统；8、环境质量管理系统；9、污染源管理系统；10、公众信息发布系统；11、环保综合业务办公系统。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

如图1所示，本发明是这样实现的，一种物联网环保监控系统包括中央监控器1、水环境监测端2、大气监测端3、噪声监测端4、固废收运监测端5、视频监测端6及与上述监测端通过网络连接的区域视频监控预警系统7、环境质量管理系统8、污染源管理系统9、公众信息发布系统10、环保综合业务办公系统11；

所述的水环境检测端2包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括企业排水采集单元、饮用水源地水质采集单元、降雨信息采集单元、河流湖泊水文信息采集单元；数据存储单元包括水质监测数据单元、环境标准数据单元、监测点数据单元、流域排污企业信息单元、关系数据单元；功能单元包括实时监控报警单元、数据统计分析单元、报表定制管理单元、预警监控单元、水质评价单元、水质专题图单元、水量调控单元；

水环境检测端2具有以下功能：

(1)水质自动预警，防止突发性水污染事件的发生；

(2)丰富的专题分析计算功能，浓度变化专题，污染物评价类别，污染物评价类别时间变化专题；

(3)通过对入河排污口的管理，实现环境水质监测数据与污水检测数据的综合分析，为采取环境治理措施提供更直观的依据；

(4)可视化地对远程设备进行控制；

(5)依托于环保部水环境调控模型，对流域预警、流域水环境评价、污染事故处置提供辅助决策。

所述的大气监测端3包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括烟气排放信息采集单元、主要空气质量参数采集单元、穿戴式无线检测单元；数据存储单元包括大气监测数据单元、环境标准数据单元、监测点数据单元、气象数据单元、关系数据单元；功能单元包括实时监控报警单元、数据统计分析单元、报表定制管理单元、趋势分析单元、决策支持单元、空气质量评价单元、公众查询单元；

大气监测端3具有以下功能：

(1)空气质量级别判定

(2)趋势分析，质量状况统计，同期对比，快速了解环保治理状况；

(3)空气质量日报自动生成和发布；

(4)丰富的数据统计方式，污染负荷比，空气质量状况排序、对比，空气质量状况综合评价，超标率，超标倍数计算；

(5)空气质量预警、预报模块，增加公众服务能力。

所述的噪声监测端4包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括道路噪音采集单元、施工点采集单元；数据存储单元包括噪声监测数据单元、环境标准数据单元、监测点数据单元、功能区数据单元、关系数据单元；功能单元包括实时监控报警单元、数据统计分析单元、报表定制管理单元、监测点位管理单元、噪声环境评价单元、噪声专题图单元、噪声预测模型单元；

噪声监测端4具有以下功能：

(1)监测点位根据需求进行灵活设置，实现移动式监测；

(2)集成气象数据，随时掌握天气状况；

(3)噪声环境评价；

(4)灵活多样的报警方式，如根据建筑物的打桩阶段、土方阶段、结构阶段、装修阶段、昼夜灯进行灵活设置。

所述的固废收运监测5端包括数据采集模块，用于采集固废收运车辆和固废的信息；标签识别模块，用于识别所述固废的标签，其中，所述标签可以识别不同回收机构的回收处理；通讯模块，用于将采集到的信息发送到中央监控器或接收所述中央监控器的控制指令；控制模块，用于控制所述数据采集模块的数据采集；以及电源模块，用于为所述监控装置提供所需的电源，其中，通过多个回收机构对所述固废进行包装利用安装有回收监控装置的固废收运车辆对所述固废进行运输，运输过程中所述回收控制装置对所述固废收运车辆和所述固废进行监控；

固废收运监测端5，通过对采用数据采集模块对多方位数据进行采集，并由数据传输模块与中央监控器进行数据交互实现了数据的固废回收的实时监控和管理，提高了效率，避免了运输过程中因固废的质变而引发的事故。具有GPS定位仪器，用于确定所述运输车辆的位置；称重传感器，用于测量所述运输车辆所装载的固废重量；以及固废组分采集器，用于检测所述固废中是否存在有害物质。

所述的视频监测端6包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括烟囱图像采集单元、烟尘黑度采集单元；数据存储单元包括黑度检测数据单元、环境标准数据单元、烟气监测数据单元、视频图像数据单元、关系数据单元；功能单元包括黑度监控报警单元、黑度计算单元、GIS联动监控单元、历史黑度查询单元、视频回放单元、云台控制单元、烟囱管理单元。

视频监测端6具有以下功能：

(1)黑度自动计算和手动分析，黑度预警；

(2)GIS、摄像机与烟囱三维联动，形象直观；

(3)烟尘黑度与烟气数据无缝整合，实现视频叠加；

(4)夜间黑度对比监控，有效预防偷排；

(5)无人值守，自动巡航。

进一步，所述的主要空气质量参数采集单元包括下位机和空气质量监测云平台，空气质量监测云平台进一步包括上位机，服务器，第三方网站数据接口和移动应用公共账号端，下位机与空气质量云平台的上位机之间通过串口连接，上位机进一步包括串口通信模块，数据处理模块，数据存储模块，显示模块和网络数据传输模块，所述下位机用于采集并预处理温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器和有害气体传感器的空气质量数据。

进一步，所述的河流湖泊水温信息采集单元包括：

使用时上下分布的测量管，其下端口上设有照明装置并在使用时该下端口进入水面，测量管的上端口处设一摄像装置，该摄像装置适于拍摄所述测量管内的水面影像；

视频采集模块，与所述摄像装置相连，适于将采集得的图像变换为数字图像；

与所述视频采集模块相连的图像处理模块，该图像处理模块存储有第一样本数据，所述第一样本数据适于记录各种水质的灰度值；

与所述图像处理模块相连的用于接收远程控制信号并输出水质情况的无线通讯模块；

设于所述测量管的外围的用于使该测量管垂直浮于水面的浮子，该浮子上设有至少一个用于控制所述测量管在所述水面上的位置的螺旋桨；

所述图像处理模块适于对所述数字图像进行灰度处理，以获得所述水面影像的灰度值，该灰度值与第一样本数据进行比对得出水质情况。

进一步，所述的主要空气质量参数采集单元还包括串口通信模块，用于将空气质量数据上传至数据处理模块；

数据处理模块，用于将从串口通信模块读取的数据先由字符串格式转化为十进制的数，然后存储到一个数组里，存储的条件为系统秒针是否为0或30，当满足条件的时候，就读取串口的值，并写入到数组中，当达到整点的时候，将数组的所有元素除去最大值与最小值，再求平均数，得出的数值即为过去的一小时的空气质量参数的平均值；

数据存储模块，用于通过服务器上的MySQL数据库进行数据的存储，系统整点时，在显示数据的同时，将数据发送到服务器上，LabVIEW通过Database实现与数据库的连接，通过一个UDL文件与数据库建立连接后，向数据库中指定的位置写入或读取文件；

数据显示模块，用于显示空气质量参数；

网络数据传输模块，用于将数据处理模块处理后的数据上传至服务器；

移动应用公共账号端，用于将空气质量参数上传至移动应用公共账号端，供用户查阅空气质量数据。

本发明的物联网环保监控系统通过水环境监测端2、大气监测端3、噪声监测端4、固废收运监测端5、视频监测端6实现全面掌握水环境、空气、噪声信息，对重点污染源进行监管，扩大了监控面，减低了监控费用。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种物联网环保监控系统，其特征在于，所述的物联网环保监控系统包括中央监控器、水环境监测端、大气监测端、噪声监测端、固废收运监测端、视频监测端及与上述监测端通过网络连接的区域视频监控预警系统、环境质量管理系统、污染源管理系统、公众信息发布系统、环保综合业务办公系统；

所述的水环境检测端包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括企业排水采集单元、饮用水源地水质采集单元、降雨信息采集单元、河流湖泊水文信息采集单元；数据存储单元包括水质监测数据单元、环境标准数据单元、监测点数据单元、流域排污企业信息单元、关系数据单元；功能单元包括实时监控报警单元、数据统计分析单元、报表定制管理单元、预警监控单元、水质评价单元、水质专题图单元、水量调控单元；

所述的大气监测端包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括烟气排放信息采集单元、主要空气质量参数采集单元、穿戴式无线检测单元；数据存储单元包括大气监测数据单元、环境标准数据单元、监测点数据单元、气象数据单元、关系数据单元；功能单元包括实时监控报警单元、数据统计分析单元、报表定制管理单元、趋势分析单元、决策支持单元、空气质量评价单元、公众查询单元；

所述的噪声监测端包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括道路噪音采集单元、施工点采集单元；数据存储单元包括噪声监测数据单元、环境标准数据单元、监测点数据单元、功能区数据单元、关系数据单元；功能单元包括实时监控报警单元、数据统计分析单元、报表定制管理单元、监测点位管理单元、噪声环境评价单元、噪声专题图单元、噪声预测模型单元；

所述的固废收运监测端包括数据采集模块，用于采集固废收运车辆和固废的信息；标签识别模块，用于识别所述固废的标签，其中，所述标签可以识别不同回收机构的回收处理；通讯模块，用于将采集到的信息发送到中央监控器或接收所述中央监控器的控制指令；控制模块，用于控制所述数据采集模块的数据采集；以及电源模块，用于为所述监控装置提供所需的电源，其中，通过多个回收机构对所述固废进行包装利用安装有回收监控装置的固废收运车辆对所述固废进行运输，运输过程中所述回收控制装置对所述固废收运车辆和所述固废进行监控；

所述的视频监测端包括数据采集单元、数据存储单元、功能单元；数据采集单元包括烟囱图像采集单元、烟尘黑度采集单元；数据存储单元包括黑度检测数据单元、环境标准数据单元、烟气监测数据单元、视频图像数据单元、关系数据单元；功能单元包括黑度监控报警单元、黑度计算单元、GIS联动监控单元、历史黑度查询单元、视频回放单元、云台控制单元、烟囱管理单元；

所述的主要空气质量参数采集单元包括下位机和空气质量监测云平台，空气质量监测云平台进一步包括上位机，服务器，第三方网站数据接口和移动应用公共账号端，下位机与空气质量云平台的上位机之间通过串口连接，上位机进一步包括串口通信模块，数据处理模块，数据存储模块，显示模块和网络数据传输模块，所述下位机用于采集并预处理温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器和有害气体传感器的空气质量数据。

2.如权利要求1所述的物联网环保监控系统，其特征在于，所述的主要空气质量参数采集单元还包括大气采集分析装置，具体包括进气口、数据采集模块、数据分析模块、出气口和抽气泵；其中所述的数据采集分析模块包括光散射粉尘传感器和β射线粉尘检测装置、硫化物检测装置、氮氧化物检测装置。

3.如权利要求1所述的物联网环保监控系统，其特征在于，所述的大气监测的方法为：

步骤一，在指定地点或随机地点将大气采集分析装置打开；

步骤二，由抽气泵将所在地点的大气又进气口抽入大气采集分析装置，通过数据采集分析模块中的大气污染物检测装置对大气进行采样，并将大气成分进行分析；

步骤三，将分析所得的数据通过数据处理模块经由数据串口或无线网络上传至上位机，并将数据储存在数据储存模块中。

4.如权利要求1所述的物联网环保监控系统，其特征在于，所述的河流湖泊水温信息采集单元包括：

使用时上下分布的测量管，其下端口上设有照明装置并在使用时该下端口进入水面，测量管的上端口处设一摄像装置，该摄像装置适于拍摄所述测量管内的水面影像；

视频采集模块，与所述摄像装置相连，适于将采集得的图像变换为数字图像；

与所述视频采集模块相连的图像处理模块，该图像处理模块存储有第一样本数据，所述第一样本数据适于记录各种水质的灰度值；

与所述图像处理模块相连的用于接收远程控制信号并输出水质情况的无线通讯模块；

设于所述测量管的外围的用于使该测量管垂直浮于水面的浮子，该浮子上设有至少一个用于控制所述测量管在所述水面上的位置的螺旋桨；

所述图像处理模块适于对所述数字图像进行灰度处理，以获得所述水面影像的灰度值，该灰度值与第一样本数据进行比对得出水质情况。

5.如权利要求1所述的物联网环保监控系统，其特征在于，所述的主要空气质量参数采集单元还包括串口通信模块，用于将空气质量数据上传至数据处理模块；

数据处理模块，用于将从串口通信模块读取的数据先由字符串格式转化为十进制的数，然后存储到一个数组里，存储的条件为系统秒针是否为0或30，当满足条件的时候，就读取串口的值，并写入到数组中，当达到整点的时候，将数组的所有元素除去最大值与最小值，再求平均数，得出的数值即为过去的一小时的空气质量参数的平均值；

数据存储模块，用于通过服务器上的MySQL数据库进行数据的存储，系统整点时，在显示数据的同时，将数据发送到服务器上，通过Database实现与数据库的连接，通过一个UDL文件与数据库建立连接后，向数据库中指定的位置写入或读取文件；

数据显示模块，用于显示空气质量参数；

网络数据传输模块，用于将数据处理模块处理后的数据上传至服务器；

移动应用公共账号端，用于将空气质量参数上传至移动应用公共账号端，供用户查阅空气质量数据。

6.如权利要求1所述的物联网环保监控系统，其特征在于，所述的数据采集单元包括传感器组、MCU以及定时时钟，其中，所述的定时时钟为无线电控制时钟，以便使到达所述处理装置中的数据设有时间戳并且将采集数据与时间戳一起由数据处理模块整合后存储在所述存储装置中。

7.如权利要求1所述的物联网环保监控系统，其特征在于，所述的标签识别模块包括扫描模块和信息电子标签模块，所述的电子标签模块具体为：第一分析模块，用于对预先配置的电子标签RFID进行分析，确定所述RFID的唯一标识UID；组合模块，用于将确定出的所述UID与所述RFID的载体的参数信息进行组合，生成防伪信息；签名模块，用于根据预先配置的私钥对所述防伪信息进行签名，生成防伪信息签名；生成模块，用于将所述防伪信息签名与所述参数信息写入至所述RFID中，生成防伪电子标签；所述的扫描模块包括显示模块、操作模块、控制单元、射频天线、识别模块和解调器；其中，显示模块包括显示屏和显示接口，用于连接显示屏；操作模块包括按键单元和与计算机连接的输入接口；控制单元包括RFID扫描开关、数据处理单元和数据储存模块；所述的RFID扫描模块还包括网络接口、串行数据接口或wifi接收发送模块的一种或多种的组合，用于向控制单元传输数据。