CN109146331A - 一种基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台，包括：现场环境参数监控模块；车辆与人员定位模块；用户登录权限验证模块；人员车辆进出场管理及门禁、自动称重设备模块；安全隐患排查治理及手机APP远程监控模块。本发明结合物联网与大数据技术，以智能感知与数据智能分析为核心，集成视频监控、环境参数监控、人员定位与跟踪、运输过程监控、报警管理、网络管理、大数据分析等多个功能，可以做到实时、智能监控，使污染土安全、可控，一旦发生情况可快速处理，实现污染场地修复作业的安全管控与应急指挥的全流程、全方位、全态势管理。该平台具有很高的实际应用价值及很好的前景。

Description

一种基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台

技术领域

本发明属于生态修复技术领域，涉及自动控制技术，尤其是一种基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台。

背景技术

随着科学的发展，传统的安全管理模式已经不适应时代要求，现在需要应用科学的现代企业安全管理方式，不断提高安全管理水平，真正把安全管理工作做好，美国杜邦管理公司推出了HES(Health Prevention、Safety、Environmental Protection)管理模式，使安全管理更加科学。近几年在我国连续发生的特大事件暴露出了很多应急管理和处置方面的矛盾和问题，特别是在应急指挥调度技术相对滞后。如调度手段太多，各种调度手段之间存在通信屏障，无法实现统一的指挥调度，无法实现分级调度和协调各种现有应急平台等。

本发明中所有作业除执行国家相关安全、环保和健康的规范、规定，应根据各施工范围参照本本管理规定的适用条文或章节执行。工程项目中所有员工的健康、安全和当地环境保护被放在第一位。杜绝危害施工安全、人身健康、环境破坏、食物中毒等重大事故；没有社会相关方面和人员的重大投诉；有害气体/粉尘/污水/噪声环境达到相关管理要求。因此，为了环境保护以及全体人员在工程项目施工作业过程中的生命安全、身体健康问题，有必要建立一种健全统一高效、科学规范、反应迅速、处置有力的应急体制和应对机制，提高应对突发事件的能力，最大程度的预防和减少突发事件及其造成的损害。

经检索，未发现与本专利内容相关的专利文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种对污染土中有毒气体的含量进行实时的智能监控，同时还包括后续的人员安全、车辆运输、网络管理等问题的智能化管理的基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台，包括：

现场环境参数监控模块：本模块基于物联网的现场作业环境多参数实时监测与分析，利用传感检测、数据采集、无线传输等技术，对作业环境进行实时监测与预警；

车辆与人员定位模块：本模块基于运输过程的全方位、全天候实时监测与分析，利用GPS定位、电子地图，实现对室外工作人员、长途运输车辆的实时监测，并对作业状态及运行轨迹进行记录与分析，并对违规情况进行报警；

用户登录权限验证模块：登陆该系统的应用单位可能涉及到污染场地修复业主单位、上级监管单位、现场测绘单位、场调单位、环境检测单位、勘察设计单位、施工单位、污染土运输单位、污染土焚烧单位、环境监理、工程监理、修复技术支持单位；

人员车辆进出场管理及门禁、自动称重设备模块：基于关键区域运动物体的实时监控与智能分析，利用视频监控、门禁、牌照自动识别、自动称重等技术，实现关键区域物体的自动监控与分析；

安全隐患排查治理及手机APP远程监控模块：基于大数据分析与人工智能的作业环境风险评估与预警，利用数据挖掘、人工智能等技术，对作业环境进行智能分析，对风险进行评估与预警。

而且，所述传感检测的项目是氰化物、氰化氢、一氧化碳、硫化氢、氮氧化物、氨气、二氧化硫等有毒气体参数，利用有毒气体传感器对环境参数进行测量，然后使用无线网络对数据进行传输，根据环境参数的测量值对执行机构进行自动控制，同时，远程管理模块利用网络对作业现场进行远程监控。

而且，所述基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台主要分为三个层次：感知层、网络层和应用层。在感知层，主要利用传感器对作业环境参数、运输过程、人员活动进行检测；在网络层，利用无线局域网、移动通信网等进行数据传输；在应用层，利用现场服务器对现场设备进行实时监控，同时，可以利用PC机或移动终端进行远程监控。

上述基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台的工作方式是：

⑴基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台中，在单片机控制下，各有毒气体传感器分别采集氰化物、氰化氢、一氧化碳、硫化氢、氮氧化物、氨气、二氧化硫等有毒气体参数，将采集到的数据通过串口实时传输到LED显示屏上，做到对污染场地污染土中有毒气体含量的实时监测；

⑵采集到的有毒气体参数在单片机中通过GPRS无线传输技术实时传送到云服务器中，供手机用户通过APP随时查看现场污染气体数据；

⑶污染场地作业现场的各个监控终端如机器人、无人机、网络球机等对现场有毒气体传感器工作情况进行实时监控，将监控图像实时传送回大屏幕上供工作人员随时查看；

⑷现场及运输过程中的车辆与人员定位功能由GPS/北斗车辆定位管理系统依托全球定位系统、北斗卫星导航系统、地理信息系统，结合2G/3G/4G通信网络、互联网实现，将人员车辆信息实时传送至大屏幕展示层及云服务器，避免意外发生；

⑸当有车辆进入污染场地时，通过车辆牌照自动识别技术，系统自动识别出车辆身份，并记录入场时间与牌照号码，同时通过地磅记录车辆重量；

⑹同时，记录下来的车辆信息会通过GPRS模块传送至大屏幕及云服务器，供工作人员实时监控查看车辆情况；

⑺安全隐患排查治理模块记录隐患发现时间、发现人员、联系方式、隐患类型、隐患危险程度、隐患责任部门以及整改措施、整改人员、完成效果、完成时间、备注说明；

⑻按照隐患类型、完成效果、时间段分别归类查询隐患排查数据，并形成报表，隐患排查数据会整合好显示在APP上，工作人员随时查看并从数据库出调出历史数据。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明的技术方向为结合物联网与大数据技术，以智能感知与数据智能分析为核心，集成视频监控、环境参数监控、人员定位与跟踪、运输过程监控、报警管理、网络管理、大数据分析等多个功能。以污染土安全、可控、快速处理及环境保护为目的，通过多参数数据采集、实时传输、智能分析及各子模块之间相互耦合联动等，实现污染场地修复作业的安全管控与应急指挥的全流程、全方位、全态势管理。

2、本发明采用模块化设计，模块之间相互独立，均可独立部署、运行和管理，从而提高系统的运行效率与稳定性，先进的软件构架，采用浏览器作为终端的多层服务系统，具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览，业务扩展简单方便，维护简单方便。

3、本发明提供的基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台具有高实时性与可靠性，采用了并行多通道传输、并行计算、分布式文件系统等多种技术，使平台能充分满足高实时性和高可靠性要求，利用图形、图表、曲线、二维电子地图、三维虚拟现实、视频图像等可视化手段显示数据等。

附图说明

图1为本发明的总体架构图；

图2为本发明的层次构架图；

图3为本发明中的现场环境参数监控模块结构图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台，如图1所示，采集到的环境参数、视频数据、人员及车辆情况、运输过程通过网关传送至数据平台、大屏幕展示层及大型关系型数据库，再通过GPRS(General Packet Radio Service)无线传输技术将数据传送至云服务器，手机用户可以通过APP实时查看污染场地现场情况及相关数据。从而实现对污染场地全方位的实时智能监控及智能应急指挥。

如图2所示，上述基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台主要分为三个层次：感知层、网络层和应用层。在感知层，主要利用传感器对作业环境参数、运输过程、人员活动进行检测；在网络层，利用无线局域网、移动通信网等进行数据传输；在应用层，利用现场服务器对现场设备进行实时监控，同时，可以利用PC机或移动终端进行远程监控。

本发明是针对环境保护的一个安全智能平台，主要模块包括：

(1)现场环境参数监控模块：本模块基于物联网的现场作业环境多参数实时监测与分析，利用传感检测、数据采集、无线传输等技术，对作业环境进行实时监测与预警。如图3所示，需要检测的项目有氰化物、氰化氢、一氧化碳、硫化氢、氮氧化物、氨气、二氧化硫等有毒气体参数。利用有毒气体传感器对环境参数进行测量，然后使用无线网络对数据进行传输，根据环境参数的测量值对执行机构进行自动控制，同时，远程管理模块可以利用网络对作业现场进行远程监控。

(2)车辆与人员定位模块：本模块基于运输过程的全方位、全天候实时监测与分析，利用GPS定位、电子地图(GIS)，实现对室外工作人员、长途运输车辆的实时监测，并对作业状态及运行轨迹进行记录与分析，并对违规情况进行报警。

(3)用户登录权限验证模块：登陆该系统的应用单位可能涉及到污染场地修复业主单位、上级监管单位、现场测绘单位、场调单位、环境检测单位、勘察设计单位、施工单位、污染土运输单位、污染土焚烧单位、环境监理、工程监理、修复技术支持单位等单位。为此在账号登陆时选择用户单位信息，以此设置不同单位的登录权限及其可使用的系统模块。

(4)人员车辆进出场管理及门禁、自动称重设备模块：基于关键区域运动物体的实时监控与智能分析，利用视频监控、门禁、牌照自动识别、自动称重等技术，实现关键区域物体的自动监控与分析。

(5)安全隐患排查治理及手机APP远程监控模块：基于大数据分析与人工智能的作业环境风险评估与预警，利用数据挖掘、人工智能等技术，对作业环境进行智能分析，对风险进行评估与预警。

上述基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台的工作方式是：

⑴现场环境参数监控的功能主要由各个监控终端实现，在单片机控制下，各有毒气体传感器分别采集氰化物、氰化氢、一氧化碳、硫化氢、氮氧化物、氨气、二氧化硫等有毒气体参数，将采集到的数据通过串口实时传输到LED显示屏上，做到对污染场地污染土中有毒气体含量的实时监测。

⑵采集到的有毒气体参数在单片机中通过GPRS无线传输技术实时传送到云服务器中，可供手机用户通过APP随时查看现场污染气体数据。

⑶污染场地作业现场的各个监控终端如机器人、无人机、网络球机等对现场有毒气体传感器工作情况进行实时监控，将监控图像实时传送回大屏幕上供工作人员随时查看。

⑷现场及运输过程中的车辆与人员定位功能由GPS/北斗车辆定位管理系统依托全球定位系统(Global Positioning System简称GPS)、北斗卫星导航系统(BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System简称BDS)、地理信息系统(GeographicInformation System简称GIS)，结合2G/3G/4G通信网络、互联网实现，将人员车辆信息实时传送至大屏幕展示层及云服务器，避免意外发生。

⑸当有车辆进入污染场地时，通过车辆牌照自动识别技术，系统自动识别出车辆身份，并记录入场时间与牌照号码，同时通过地磅记录车辆重量。

⑹同时，记录下来的车辆信息会通过GPRS模块传送至大屏幕及云服务器，供工作人员实时监控查看车辆情况。

⑺为了防止、预防和减少事故的发生，保障员工生命财产安全，加强事故隐患监督管理，开发了安全隐患排查治理模块。模块可以记录隐患发现时间、发现人员、联系方式、隐患类型、隐患危险程度、隐患责任部门以及整改措施、整改人员、完成效果、完成时间、备注说明。

⑻按照隐患类型、完成效果、时间段可以分别归类查询隐患排查数据，并形成报表。这些数据都会整合好显示在APP上，工作人员可以随时查看并从数据库出调出历史数据。

在进行平台整体的安全管控及智能指挥时，利用本发明平台实时监测污染场地现场污染土中有毒气体的含量变化、人员定位及车辆运输情况，其应用场所为受污染的室内/室外场地。

具体的实施方法为：

⑴将七种有毒气体传感器两两一组分为四组和LED显示屏一起连接到单片机的485总线上，智能实时地显示采集到的参数。LED显示屏通过RS-232串口与DTU相连接，进行GPRS无线传输，将采集到的有毒气体参数实时地传输到云服务器上，方便工作人员下载查看。

⑵暴露在外面的金属线需要使用绝缘胶布缠绕密封，以免实验人员不慎接触后发生触电事故。

⑶有毒气体传感器与单片机及DTU要分开放置，避免相互接触。

⑷各个采集终端安装到位后，通过主控对各个终端进行调试和初始化设置。

⑸主控机发送初始化命令到各个采集终端。采集终端接收到初始化命令后，同时驱动七个传感器工作开始采集环境参数，同时显示屏上开始实时显示环境中各种有毒气体参数，并将参数通过DTU传送至云服务器。

⑹每一个有毒气体检测传感器都会预先设定一个临界值，当污染场地中的有毒气体含量超出了预设值，系统会立即报警并实时在监控屏上显示出来。整个应急指挥平台会按照预设的程序进行人员和车辆的安全检查及疏散。

⑺主控也会分别设定有毒气体的临界值，当环境中的有毒气体含量超出此临界值时，主控会进行后续一系列的应急指挥措施，尽量减少不必要的财物损失及人员伤亡。

⑻各个监控终端通过通过车载GPS可以实时监测到车辆的运输情况，一旦发现车辆偏离预定轨道或者有停车行为，则立即采取措施查看具体情况，避免意外发生。

⑼车辆进出污染场地时，牌照识别系统及地磅都会自动实时地记录车辆信息，并通过无线传输将信息发送至数据库供工作人员查看。

⑽各个监控终端也在实时监测车辆进出情况及人员作业情况，并且能够将污染场地内各个区域的情况实时传送至监控大屏。如果工作人员需要查看历史录像，也可以随时从数据库中调出查看。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (4)

1.一种基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台，其特征在于：所述基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台包括：

现场环境参数监控模块：本模块基于物联网的现场作业环境多参数实时监测与分析，利用传感检测、数据采集、无线传输等技术，对作业环境进行实时监测与预警；

车辆与人员定位模块：本模块基于运输过程的全方位、全天候实时监测与分析，利用GPS定位、电子地图，实现对室外工作人员、长途运输车辆的实时监测，并对作业状态及运行轨迹进行记录与分析，并对违规情况进行报警；

用户登录权限验证模块：登陆该系统的应用单位可能涉及到污染场地修复业主单位、上级监管单位、现场测绘单位、场调单位、环境检测单位、勘察设计单位、施工单位、污染土运输单位、污染土焚烧单位、环境监理、工程监理、修复技术支持单位；

人员车辆进出场管理及门禁、自动称重设备模块：基于关键区域运动物体的实时监控与智能分析，利用视频监控、门禁、牌照自动识别、自动称重等技术，实现关键区域物体的自动监控与分析；

安全隐患排查治理及手机APP远程监控模块：基于大数据分析与人工智能的作业环境风险评估与预警，利用数据挖掘、人工智能等技术，对作业环境进行智能分析，对风险进行评估与预警。

2.根据权利要1所述的基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台，其特征在于：所述传感检测的项目是氰化物、氰化氢、一氧化碳、硫化氢、氮氧化物、氨气、二氧化硫等有毒气体参数，利用有毒气体传感器对环境参数进行测量，然后使用无线网络对数据进行传输，根据环境参数的测量值对执行机构进行自动控制，同时，远程管理模块利用网络对作业现场进行远程监控。

3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台，其特征在于：所述基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台主要分为三个层次：感知层、网络层和应用层。在感知层，主要利用传感器对作业环境参数、运输过程、人员活动进行检测；在网络层，利用无线局域网、移动通信网等进行数据传输；在应用层，利用现场服务器对现场设备进行实时监控，同时，可以利用PC机或移动终端进行远程监控。

4.根据权利要求3所述的基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台，其特征在于：所述基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台的工作方式是：

⑴基于物联网技术的污染场地修复作业智能管控平台中，在单片机控制下，各有毒气体传感器分别采集氰化物、氰化氢、一氧化碳、硫化氢、氮氧化物、氨气、二氧化硫等有毒气体参数，将采集到的数据通过串口实时传输到LED显示屏上，做到对污染场地污染土中有毒气体含量的实时监测；

⑵采集到的有毒气体参数在单片机中通过GPRS无线传输技术实时传送到云服务器中，供手机用户通过APP随时查看现场污染气体数据；

⑶污染场地作业现场的各个监控终端如机器人、无人机、网络球机等对现场有毒气体传感器工作情况进行实时监控，将监控图像实时传送回大屏幕上供工作人员随时查看；

⑷现场及运输过程中的车辆与人员定位功能由GPS/北斗车辆定位管理系统依托全球定位系统、北斗卫星导航系统、地理信息系统，结合2G/3G/4G通信网络、互联网实现，将人员车辆信息实时传送至大屏幕展示层及云服务器，避免意外发生；

⑸当有车辆进入污染场地时，通过车辆牌照自动识别技术，系统自动识别出车辆身份，并记录入场时间与牌照号码，同时通过地磅记录车辆重量；

⑹同时，记录下来的车辆信息会通过GPRS模块传送至大屏幕及云服务器，供工作人员实时监控查看车辆情况；

⑺安全隐患排查治理模块记录隐患发现时间、发现人员、联系方式、隐患类型、隐患危险程度、隐患责任部门以及整改措施、整改人员、完成效果、完成时间、备注说明；

⑻按照隐患类型、完成效果、时间段分别归类查询隐患排查数据，并形成报表，隐患排查数据会整合好显示在APP上，工作人员随时查看并从数据库出调出历史数据。