CN108732316A - 一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，包括大数据平台，所述大数据平台连接端设有环境监测站和数据处理单元，所述数据处理单元连接端设有数据采集单元、运维监控单元和自动反控单元。本发明具有远程控制、诊断功能，具备全面的反控功能，可实时监控设备运行状态，进行传感器漂移程度诊断和活性炭净气效果诊断，可设置不同的阈值，超标自动留样，并进行嗅辨实验室分析，在云平台上进行数据采集、处理、储存和设备反控，灵活便捷，可以手动添加污染源和监测点，使得不同的监测区域可以共用一个平台，减少资源的浪费，利用云平台计算技术解决了传统服务部署方式中存在的基础资源部署困难，扩展复杂，成本费用高以及资源利用率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，特别涉及一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统。
背景技术
目前，恶臭的感官测试主要依靠人工嗅辨，需要人员多(至少7人)、耗时长、对测试环境条件要求高。恶臭气体成分分析主要使用GC、GC/MS、HPLC、DOAS等检测设备，但存在样品前处理复杂、检测时间长、不具备连续性等问题，在污染事故评价和环境监管中具有较大的应用局限性。
恶臭监测系统采用传感器阵列模式，根据多个现场试验出的恶臭模型，配以远程信号传输系统、气象监测系统、气体采集系统，通过无线/有线网络传输，最终将分析的结果和所获取的气象参数、环境参数传至区域恶臭在线监控平台。
随着人民对环保的重视、恶臭监测的不断普及，恶臭监测区域增加，监测气体种类的增多，导致数据处理量量增加，传统工控机作为数据接收、存储和计算等数据管理方法的问题愈发突出，主要包括：扩展困难、维护复杂、成本费用高。与此同时，环保部门对于环境恶臭监测的目的不同，导致平台展示功能变得更加多样，传统的数据处理方法只是针对当时的要求而开发的应用，这种方式存在着重用性差的缺点；面对新的功能和问题，需要开发新的应用，从而造成了资源的浪费。
在当今的恶臭监测数据采集、处理、发布体系中，服务器由开发者单独部署，不同的服务需要配置不同的服务器，随着服务数量的增多，服务器会变得过于庞大。
因此，发明一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，包括大数据平台，所述大数据平台连接端设有环境监测站和数据处理单元，所述数据处理单元连接端设有数据采集单元、运维监控单元和自动反控单元，所述自动反控单元连接端设有系统设置单元；
所述大数据平台通过云平台的服务形式提供基础资源服务，用户可以快速获根据自己的需求获取相应的资源，并进行服务的快速部署，以服务的形式提供给其他用户使用，而其他用户可以通过服务组合技术，从而完成复杂数据处理过程；
所述数据采集单元设置于污染企业厂界，用于实时采集每个恶臭在线电子鼻传感器响应值和风速风向仪的气象信息，并进行数据信息上传；
所述数据处理单元通过建立数学模型将数据采集单元上传的响应值转化为恶臭浓度值；
所述自动反控单元用于实时显示设备运行状态，进行传感器漂移程度和活性炭净气效果诊断、系统设置单元和反控自动校准、反控自动采样功能；
所述运维监控单元用于设备状态、延迟时间展示、掉线设备、记录设备的维护和检修、报警情况，并生成报告；
所述系统设置单元完成系统的各项配置管理功能。
优选的，所述数据处理单元包括恶臭浓度计算模块、传感器校准模块、空间分析模块、数据追踪模块、统计报表模块，所述恶臭浓度模型计算模块用于将传感器响应值阵列通过最小二乘法换算成恶臭浓度值，所述传感器校准模块用于通过改变比例系数和漂移量，校准信号已经漂移的传感器，确保数据精确，减少误差，所述空间分析模块用于实现逻辑计算结果数据的多角度展示，通过时间轴从时间层面展示污染物扩散轨迹，所述数据追踪模块用于按照时间的先后顺序将报警点位列表，并结合风速风向判断恶臭污染的源头，对恶臭溯源具有指导意义，所述统计报表用于实现实时和历史数据的统计，其存储了大量的大气环境污染物监测历史数据，其历史监测数据可被人为导出，为其他后续工作提供依据基础。
优选的，所述数据采集单元包括传感器信号采集模块、视频信号采集模块和气象信号采集模块，所述传感器信号采集模块包括电子鼻在线恶臭监测仪，所述传感器信号采集模块和气象信号采集模块设置于污染企业厂界或者居民区里，采集信息主要包括恶臭传感器响应值，H2S、NH3、TVOC等恶臭气体对应的传感器响应值，风速风向等气象参数，气室温度、采集设备的工作状态、活性炭吸附剂吸附参数，通过无线网络模块进行上传，实时将数据发送数据处理系统作进一步数据处理，所述视频信号采集模块主要是对监测企业报警情况的拍照取证，如企业尾气偷排、尾气泄露等直观信息等，同时，数据采集服务系统也防止设备被人为损坏。
优选的，所述运维监控单元主要包括设备运行状态监控模块和设备运行维护模块，所述设备运行状态监控模块主要对恶臭在线电子鼻运行状态进行监控，包括掉线情况、掉线时间、掉线指标，以表格的形式呈现，所述设备运行维护模块主要是针对设备报警，运维人员现场勘查，发布现场情况，填写报告，审核员对运维人员的报告进行审核的过程，并将此报告导出做为报警记录。
优选的，所述自动反控单元与设备运行状态监控模块连接，通过自动反控单元实时上传设备的运行状态，包括设备的开启、关闭、零气清洗或者污染气体测试等，为设备发生故障时远程排故提供了便捷，所述自动反控单元包括传感器漂移程度诊断模块、活性炭净气效果诊断模块、自动反控校准模块、自动采样模块和设备参数修改模块，所述传感器漂移程度诊断模块用于传感器在标气校准阶段的响应值与传感器出厂时响应值出现偏差时进行判定，所述活性炭净气效果诊断模块通过检测传感器在零气路的响应值是否设备出厂时的响应值来判定活性炭是否发生污染，当传感器在零气路的响应值超过设备出厂时的响应值，说明活性炭发生污染，净气效果变差，需要更换活性炭，所述自动反控校准模块用于发送自动校准命令，设备自带标气打开，测试出的响应值与标准值作对比，通过改变偏移量和校正系数去校准传感器，所述自动采样模块在设备监测到某个监测点发生报警时发出自动采样命令，所述设备参数修改模块用于远程设置设备参数，包括测试线路的切换、测试时间的设置，温度调节的设置。
优选的，所述系统设置单元包括设备污染源管理模块、监测点及监测设备管理模块、报警规则管理模块和用户权限管理模块，当监测范围扩大，监测设备相应增多，可以通过系统设置单元手动添加污染源和监测设备，形成了平台的共用，减少资源的浪费，所述报警规则管理模块用于在某个监测指标超过限值，控制设备自动报警，所述用户权限管理模块用于对用户分配权限，更好得进行分配和管理，其包括系统管理权限、系统用户基本权限、填报员用户权限、审核用户权限。
本发明的技术效果和优点：1、该检测系统具有远程控制、诊断功能，具备全面的反控功能，可实时监控设备运行状态，进行传感器漂移程度诊断和活性炭净气效果诊断；2、远程采样功能，可设置不同的阈值，超标自动留样，并进行嗅辨实验室分析；3、在云平台上进行数据采集、处理、储存和设备反控，灵活便捷；4、可以手动添加污染源和监测点，使得不同的监测区域可以共用一个平台，减少资源的浪费；5、利用云平台计算技术解决了传统服务部署方式中存在的基础资源部署困难，扩展复杂，成本费用高以及资源利用率低的问题。
附图说明
图1为本发明原理结构示意图。
图2为本发明数据采集原理结构示意图。
图3为本发明数据处理原理结构示意图。
图4为本发明自动反控原理结构示意图。
图5为本发明运维监控原理结构示意图。
图6为本发明系统设置原理结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-6所示的一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，包括大数据平台，所述大数据平台连接端设有环境监测站和数据处理单元，所述数据处理单元连接端设有数据采集单元、运维监控单元和自动反控单元，所述自动反控单元连接端设有系统设置单元，所述大数据平台通过云平台的服务形式提供基础资源服务，用户可以快速获根据自己的需求获取相应的资源，并进行服务的快速部署，以服务的形式提供给其他用户使用，而其他用户可以通过服务组合技术，从而完成复杂数据处理过程，所述数据采集单元设置于污染企业厂界，用于实时采集每个恶臭在线电子鼻传感器响应值和风速风向仪的气象信息，并进行数据信息上传，所述数据处理单元通过建立数学模型将数据采集单元上传的响应值转化为恶臭浓度值，所述自动反控单元用于实时显示设备运行状态，进行传感器漂移程度和活性炭净气效果诊断、系统设置单元和反控自动校准、反控自动采样功能，所述运维监控单元用于设备状态、延迟时间展示、掉线设备、记录设备的维护和检修、报警情况，并生成报告，所述系统设置单元完成系统的各项配置管理功能。
如图2所示的一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，所述数据采集单元包括传感器信号采集模块、视频信号采集模块和气象信号采集模块，所述传感器信号采集模块包括电子鼻在线恶臭监测仪，所述传感器信号采集模块和气象信号采集模块设置于污染企业厂界或者居民区里，采集信息主要包括恶臭传感器响应值，H2S、NH3、TVOC等恶臭气体对应的传感器响应值，风速风向等气象参数，气室温度、采集设备的工作状态、活性炭吸附剂吸附参数，通过无线网络模块进行上传，实时将数据发送数据处理系统作进一步数据处理，所述视频信号采集模块主要是对监测企业报警情况的拍照取证，如企业尾气偷排、尾气泄露等直观信息等，同时，数据采集服务系统也防止设备被人为损坏。
如图3所示的一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，所述数据处理单元包括恶臭浓度计算模块、传感器校准模块、空间分析模块、数据追踪模块、统计报表模块，所述恶臭浓度计算模块是将数据采集模块采集的恶臭传感器响应值阵列通过最小二乘法等数学模型换算成恶臭浓度值，H2S、NH3、TVOC等恶臭气体对应的传感器响应值换算成对应的气体浓度值，所述传感器校准模块是通过标气测试，对比传感器响应值与原始标准值的差距，通过改变传感器的系数和偏移量将响应值换算成原始标准值并输出，所述空间分析模块基于GIS图形进行气体监测数据空间插值分析，采用反距离权重法将离散分布监测点的监测数据转换为连续的数据曲面，并根据气体浓度值进行图形颜色的渐变处理，进行插值展示，默认为实时状态，可以进行气体筛选，确定要查询的气体后，在进行状态切换和设置等功能，数据追踪模块是将所有报警监测点的监测数据，包括：恶臭浓度值、H2S、NH3、TVOC等，以曲线图的方式进行实时展现；可以根据污染源企业监测点及时间段等条件进行过滤查询，并能够根据报警时间及监测指标进行排序，根据风向风速气象条条件可以判断恶臭的来源，对恶臭溯源具有指导意义，所述统计报表模块对报警原始值以及次数进行分类汇总统计，根据业务需求输出分析报表，通过筛选条件，在指定的时间段内，显示每个监视点的各种气体报警次数，也可以查询历史一段时间的平均值，生成报告，包括周报告，月报告、年报告，以excel文件的形式导出。
如图4所示的一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，所述自动反控单元与设备运行状态监控模块连接，通过自动反控单元实时上传设备的运行状态，包括设备的开启、关闭、零气清洗或者污染气体测试等，为设备发生故障时远程排故提供了便捷，所述自动反控单元包括传感器漂移程度诊断模块、活性炭净气效果诊断模块、自动反控校准模块、自动采样模块和设备参数修改模块，所述传感器漂移程度诊断模块用于传感器在标气校准阶段的响应值与传感器出厂时响应值出现偏差时进行判定，所述活性炭净气效果诊断模块通过检测传感器在零气路的响应值是否设备出厂时的响应值来判定活性炭是否发生污染，当传感器在零气路的响应值超过设备出厂时的响应值，说明活性炭发生污染，净气效果变差，需要更换活性炭，所述自动反控校准模块用于发送自动校准命令，设备自带标气打开，测试出的响应值与标准值作对比，通过改变偏移量和校正系数去校准传感器，所述自动采样模块在设备监测到某个监测点发生报警时发出自动采样命令，所述设备参数修改模块用于远程设置设备参数，包括测试线路的切换、测试时间的设置，温度调节的设置。
如图5所示的一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，所述运维监控单元主要包括设备运行状态监控模块和设备运行维护模块，所述设备运行状态监控模块主要对恶臭在线电子鼻运行状态进行监控，包括掉线情况、掉线时间、掉线指标，以表格的形式呈现，所述设备运行维护模块主要是针对设备报警，运维人员现场勘查，发布现场情况，填写报告，审核员对运维人员的报告进行审核的过程，并将此报告导出做为报警记录。
如图6所示的一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，所述系统设置单元包括设备污染源管理模块、监测点及监测设备管理模块、报警规则管理模块和用户权限管理模块，当监测范围扩大，监测设备相应增多，可以通过系统设置单元手动添加污染源和监测设备，形成了平台的共用，减少资源的浪费，所述报警规则管理模块用于在某个监测指标超过限值，控制设备自动报警，所述用户权限管理模块用于对用户分配权限，更好得进行分配和管理，其包括系统管理权限、系统用户基本权限、填报员用户权限、审核用户权限。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，包括大数据平台，其特征在于：所述大数据平台连接端设有环境监测站和数据处理单元，所述数据处理单元连接端设有数据采集单元、运维监控单元和自动反控单元，所述自动反控单元连接端设有系统设置单元；
所述大数据平台通过云平台的服务形式提供基础资源服务，用户可以快速获根据自己的需求获取相应的资源，并进行服务的快速部署，以服务的形式提供给其他用户使用，而其他用户可以通过服务组合技术，从而完成复杂数据处理过程；
所述数据采集单元设置于污染企业厂界，用于实时采集每个恶臭在线电子鼻传感器响应值和风速风向仪的气象信息，并进行数据信息上传；
所述数据处理单元通过建立数学模型将数据采集单元上传的响应值转化为恶臭浓度值；
所述自动反控单元用于实时显示设备运行状态，进行传感器漂移程度和活性炭净气效果诊断、系统设置单元和反控自动校准、反控自动采样功能；
所述运维监控单元用于设备状态、延迟时间展示、掉线设备、记录设备的维护和检修、报警情况，并生成报告；
所述系统设置单元完成系统的各项配置管理功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，其特征在于：所述数据处理单元包括恶臭浓度计算模块、传感器校准模块、空间分析模块、数据追踪模块、统计报表模块，所述恶臭浓度模型计算模块用于将传感器响应值阵列通过最小二乘法换算成恶臭浓度值，所述传感器校准模块用于通过改变比例系数和漂移量，校准信号已经漂移的传感器，确保数据精确，减少误差，所述空间分析模块用于实现逻辑计算结果数据的多角度展示，通过时间轴从时间层面展示污染物扩散轨迹，所述数据追踪模块用于按照时间的先后顺序将报警点位列表，并结合风速风向判断恶臭污染的源头，对恶臭溯源具有指导意义，所述统计报表用于实现实时和历史数据的统计，其存储了大量的大气环境污染物监测历史数据，其历史监测数据可被人为导出，为其他后续工作提供依据基础。
3.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，其特征在于：所述数据采集单元包括传感器信号采集模块、视频信号采集模块和气象信号采集模块，所述传感器信号采集模块包括电子鼻在线恶臭监测仪，所述传感器信号采集模块和气象信号采集模块设置于污染企业厂界或者居民区里，采集信息主要包括恶臭传感器响应值，H2S、NH3、TVOC等恶臭气体对应的传感器响应值，风速风向等气象参数，气室温度、采集设备的工作状态、活性炭吸附剂吸附参数，通过无线网络模块进行上传，实时将数据发送数据处理系统作进一步数据处理，所述视频信号采集模块主要是对监测企业报警情况的拍照取证，同时，数据采集服务系统也防止设备被人为损坏。
4.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，其特征在于：所述运维监控单元主要包括设备运行状态监控模块和设备运行维护模块，所述设备运行状态监控模块主要对恶臭在线电子鼻运行状态进行监控，包括掉线情况、掉线时间、掉线指标，以表格的形式呈现，所述设备运行维护模块主要是针对设备报警，运维人员现场勘查，发布现场情况，填写报告，审核员对运维人员的报告进行审核的过程，并将此报告导出做为报警记录。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，其特征在于：所述自动反控单元与设备运行状态监控模块连接，通过自动反控单元实时上传设备的运行状态，所述自动反控单元包括传感器漂移程度诊断模块、活性炭净气效果诊断模块、自动反控校准模块、自动采样模块和设备参数修改模块，所述传感器漂移程度诊断模块用于传感器在标气校准阶段的响应值与传感器出厂时响应值出现偏差时进行判定，所述活性炭净气效果诊断模块通过检测传感器在零气路的响应值是否设备出厂时的响应值来判定活性炭是否发生污染，所述自动反控校准模块用于发送自动校准命令,所述自动采样模块在设备监测到某个监测点发生报警时发出自动采样命令，所述设备参数修改模块用于远程设置设备参数，包括测试线路的切换、测试时间的设置，温度调节的设置。
6.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的恶臭智能监测系统，其特征在于：所述系统设置单元包括设备污染源管理模块、监测点及监测设备管理模块、报警规则管理模块和用户权限管理模块，所述报警规则管理模块用于在某个监测指标超过限值，控制设备自动报警，所述用户权限管理模块用于对用户分配权限，更好得进行分配和管理，其包括系统管理权限、系统用户基本权限、填报员用户权限、审核用户权限。
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