CN111487372A - 一种智慧环保系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种智慧环保系统，包括监测机构、污染消除机构和中央控制服务器；所述监测机构包括多个监测单元，所述监测单元一一对应地设置在监测点；所述污染消除机构包括多个定点消除单元和多个移动消除单元；所述中央控制服务器与所述监测单元、所述定点消除单元和所述移动消除单元均通信连接。本发明提供一种智慧环保系统及方法，能够高效地改善空气质量，并且避免对人们出行产生干扰。

Description

一种智慧环保系统及方法

技术领域

本发明涉及智慧环保领域，具体的说是一种智慧环保系统及方法。

背景技术

“智慧环保”是“数字环保”概念的延伸和拓展，它是借助物联网技术，把感应器和装备嵌入到各种环境监控对象（物体）中，通过超级计算机和云计算将环保领域物联网整合起来，可以实现人类社会与环境业务系统的整合，以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策的智慧。

空气质量是对人们影响最大的环境因素之一，因此现有的环保技术中大多数都将空气质量的改善作为主要目的。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一，其中包括车辆、船舶、飞机的尾气、工业污染、居民生活和取暖、垃圾焚烧等。城市的发展密度、地形地貌和气象等也是影响空气质量的重要因素。现有技术中，为了改善空气质量，大多利用移动消除设备按照固定路线对空气中的污染物进行消除。目前最常用的移动消除设备是雾炮车，雾炮车是指加装了大型喷雾装置的车辆，车辆移动过程中利用大型喷雾装置喷出水雾将空气中的颗粒物和可溶性污染物吸附溶解后沉降到地面上，实现改善空气质量的目的。但是雾炮车在使用的时候会给车辆和行人的视线造成严重干扰，因此现有的定点、定时、固定路线的消除方式会造成部分道路频繁处于通行不便的状态，给人们的生产生活造成了严重干扰。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种智慧环保系统及方法，能够高效地改善空气质量，并且避免对人们出行产生干扰。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种智慧环保系统，包括监测机构、污染消除机构和中央控制服务器；

所述监测机构包括多个监测单元，所述监测单元一一对应地设置在监测点；

所述污染消除机构包括多个定点消除单元和多个移动消除单元；

所述中央控制服务器与所述监测单元、所述定点消除单元和所述移动消除单元均通信连接。

优选地，所述监测单元包括电性连接的监测器和第一无线通信器，所述监测器用于对监测点的空气质量进行监测得到动态质量参数，所述第一无线通信器与所述中央控制服务器通信连接，且所述第一无线通信器用于将所述动态质量参数发送给所述中央控制服务器。

优选地，所述定点消除单元包括固定设置在监测点的喷淋装置和与所述喷淋装置电性连接的第二无线通信器，所述第二无线通信器与所述中央控制服务器通信连接。

优选地，所述定点消除单元还包括与所述喷淋装置相连通的雨水积蓄装置，所述雨水积蓄装置与所述喷淋装置之间设置有过滤装置。

优选地，所述移动消除单元包括电性连接的雾炮车和第三无线通信器，所述第三无线通信器与所述中央控制服务器通信连接。

一种智慧环保系统的方法，包括如下步骤：

S1、选定监测点；

S2、将所述监测单元和所述定点消除单元部署在监测点上；

S3、初始化所述系统；

S4、所述监测单元对监测点的空气质量进行监测并且将所述动态质量参数发送给所述中央控制服务器；

S5、所述中央控制服务器根据所有所述动态质量参数生成调度指令；

S6、所述中央控制服务器将所述调度指令发送给所述定点消除单元和所述移动消除单元；

S7、所述定点消除单元和所述移动消除单元启动对监测点处空气中的污染物进行消除。

优选地，S1中，相邻两个所述监测点之间的有效距离小于第一阈值且直线距离大于第二阈值。

优选地，S3中，初始化所述系统的具体方法包括：

S31、为每个所述监测单元和所述定点消除单元进行标号，且所述监测单元和所述定点消除单元的标号相同；

S32、验证所述第一无线通信器、所述第二无线通信器和所述第三无线通信器与所述中央控制服务器之间的通信稳定性，若验证失败则对所述第一无线通信器、所述第二无线通信器和所述第三无线通信器进行维修或者更换；

S33、规划所述移动消除单元的移动轨迹，任意两个监测点之间具有多个可用路径，每个所述可用路径具有一个序号。

优选地，所述调度指令包括定点消除指令和移动消除指令，所述定点消除指令发送给所述定点消除装置，所述移动消除指令发送给所述移动消除装置。

优选地，所述移动消除指令包括移动路线，所述移动路线表述为所述监测单元的标号序列以及相邻两个监测点之间所述可用路径的序号。

在使用时，监测机构对监测点的空气质量进行实时监测并且生成动态质量参数，然后将动态质量参数发送给中央控制服务器，中央控制服务器根据动态质量参数生成调度指令，对于空气质量很差的监测点控制移动消除单元进行快速消除，对于空气质量较差的监测点控制定点消除单元进行持续消除，调度指令完全依赖于动态质量参数生成，移动消除单元无需按照固定路线和固定时间运行，从而有效避免了部分道路因为移动消除单元频繁经过而造成出行不便，在改善空气质量的同时避免对人们的生产和生活造成不利影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明智慧环保系统的结构框图；

图2是本发明智慧环保方法的流程图。

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。

请参阅图1和2，图1是本发明智慧环保系统的结构框图，图2是本发明智慧环保方法的流程图。

一种智慧环保系统，包括监测机构、污染消除机构和中央控制服务器。

监测机构包括多个监测单元，监测单元一一对应地设置在监测点。

污染消除机构包括多个定点消除单元和多个移动消除单元。

中央控制服务器与监测单元、定点消除单元和移动消除单元均通信连接。

在使用时，监测机构对监测点的空气质量进行实时监测并且生成动态质量参数，然后将动态质量参数发送给中央控制服务器，中央控制服务器根据动态质量参数生成调度指令，对于空气质量很差的监测点控制移动消除单元进行快速消除，对于空气质量较差的监测点控制定点消除单元进行持续消除，调度指令完全依赖于动态质量参数生成，移动消除单元无需按照固定路线和固定时间运行，从而有效避免了部分道路因为移动消除单元频繁经过而造成出行不便，在改善空气质量的同时避免对人们的生产和生活造成不利影响。需要说明的是，可以参考国家规定或者实际情况来界定空气质量是较差还是很差，不再具体赘述。

进一步的，监测单元包括电性连接的监测器和第一无线通信器，监测器用于对监测点的空气质量进行监测得到动态质量参数，第一无线通信器与中央控制服务器通信连接，且第一无线通信器用于将动态质量参数发送给中央控制服务器。考虑到运行效率和建设成本，本系统需要尽可能覆盖较大的范围，这就导致监测点的数量会很多，监测单元与中央控制服务器之间采用通信方式的话，虽然通信质量更加有保障，但是会极大地提高建设困难度和成本，因此监测单元与中央控制服务器之间采用无线通信的方式，第一无线通信器可以利用4G或者5G的方式与中央控制服务器进行通信。空气质量监测器是非常成熟的现有技术，不再赘述，在本实施例中，采用ZWIN-AQMS20小型空气质量监测站。

进一步的，定点消除单元包括固定设置在监测点的喷淋装置和与喷淋装置电性连接的第二无线通信器，第二无线通信器与中央控制服务器通信连接。第二无线通信器与第一无线通信器相同，不再赘述。因为定点消除单元的覆盖范围比较小，因此喷淋装置与移动消除单元相比也可以采用较小的覆盖范围，以降低能源消耗。需要说明的是，为了减少水资源消耗量和确保消除效果，喷淋装置最好采用雾化喷头。

进一步的，定点消除单元还包括与喷淋装置相连通的雨水积蓄装置，雨水积蓄装置与喷淋装置之间设置有过滤装置。本发明利用雨水积蓄装置将雨水收集起来作为喷淋装置的水源，从而减少水资源消耗，过滤装置则可以避免雨水中夹杂的杂质造成喷淋装置堵塞。考虑到空气污染大多发生在水资源降水量有限的区域，因此仅利用雨水积蓄装置积蓄的雨水可能不足以满足定点消除单元的需求，因此根据实际情况也可以增加管路为喷淋装置供水。

进一步的，移动消除单元包括电性连接的雾炮车和第三无线通信器，第三无线通信器与中央控制服务器通信连接。第三无线通信器与第一无线通信器相同，不再赘述。

在本发明一个具体的实施方式中，一种智慧环保系统，包括监测机构、污染消除机构和中央控制服务器；监测机构包括多个监测单元，监测单元一一对应地设置在监测点，监测单元包括电性连接的监测器和第一无线通信器，监测器用于对监测点的空气质量进行监测得到动态质量参数，第一无线通信器与中央控制服务器通信连接，且第一无线通信器用于将动态质量参数发送给中央控制服务器；污染消除机构包括多个定点消除单元和多个移动消除单元，定点消除单元包括固定设置在监测点的喷淋装置和与喷淋装置电性连接的第二无线通信器，第二无线通信器与中央控制服务器通信连接，移动消除单元包括电性连接的雾炮车和第三无线通信器，第三无线通信器与中央控制服务器通信连接；中央控制服务器与监测单元、定点消除单元和移动消除单元均通信连接。

在雨雪天气中，雨水积蓄装置将自然降水储蓄起来作为喷淋装置的水源，当监测单元监测到监测点的空气发生污染的时候，将动态质量参数发送给中央控制器，中央控制器根据动态质量参数判断监测点的污染情况，若污染情况不严重，则控制喷淋装置启动，喷淋装置将通过过滤装置过滤的雨水积蓄装置中的水以水雾的形式喷出，对监测点周围的空气进行净化，当多个监测点的污染情况严重的时候，中央服务器生成移动路线，移动路线覆盖了所有污染严重的监测点，然后中央服务器控制移动消除装置按照移动路线移动，移动消除装置在移动过程中对所有污染严重的监测点附近的空气进行净化。此外，考虑到很多地区在冬天更容易发生空气污染，而冬天寒冷的气候容易导致雨水积蓄装置中的水冻结，并且收集起来的雪本身就是固态，这会导致喷淋装置无法正常运行，因此还可以在雨水积蓄装置中增加加热装置，以保证雨水积蓄装置中的水能够保持在液态，进而确保喷淋装置能够正常使用。进而，为了避免加热装置产生过大的能耗，可以增加太阳能电池板，实现自行发电自行使用的效果，并且增加保温装置，进一步降低能源消耗。

基于上述系统，本发明还提供一种智慧环保方法，包括S1至S6。

S1、选定监测点。监测点的选择可以根据当地历史空气质量来确定，将空气污染发生频繁、空气质量污染严重的地点选为监测点。进一步的，S1中，相邻两个监测点之间的有效距离小于第一阈值且直线距离大于第二阈值。为了避免出现监测死角，需要控制监测点之间的直线距离，属于常规技术手段，不再赘述，有效距离是指两个监测点之间可供移动消除单元使用的道路距离，通过控制有效距离，可以提升移动消除装置的效率。在实际应用中，直线距离和有效距离可以根据监测单元的型号和当地的道路规划情况进行确定。

S2、将监测单元和定点消除单元部署在监测点上。为了提升监测单元得到的动态质量参数的准确度和定点消除单元的有效覆盖范围，监测单元和定点消除单元需要具有一定的高度，在实际应用中可以将监测单元和定点消除单元设置在路灯上或者建筑外壁上，同时还能够便于向监测单元和定点消除单元供电。

S3、初始化系统。S3中，初始化系统的具体方法包括S31至S33。

S31、为每个监测单元和定点消除单元进行标号，且监测单元和定点消除单元的标号相同。因为监测单元和定点消除单元均设置在监测点，因此采用相同的标号即可，可以降低中央控制服务器处理过程的复杂度。

S32、验证第一无线通信器、第二无线通信器和第三无线通信器与中央控制服务器之间的通信稳定性，若验证失败则对第一无线通信器、第二无线通信器和第三无线通信器进行维修或者更换。动态质量参数的准确度是本方法能够有效对空气质量进行改善的关键，因此需要确保各无线通信器稳定可靠。除了在初始化过程中可以进行验证之外，在运行过程中也可以周期性地进行验证，如果有无线通信器出现故障需要及时进行维修或者更换。

S33、规划移动消除单元的移动轨迹，任意两个监测点之间具有多个可用路径，每个可用路径具有一个序号。因为监测点之间的道路是复杂多样的，因此两个监测点之间通常会出现多个可用路径，为了提升移动消除装置的效率，对每个可用路径进行标号，中央控制服务器对移动消除装置进行调度的时候根据当前情况选择合适的可用路径。

S4、监测单元对监测点的空气质量进行监测并且将动态质量参数发送给中央控制服务器。动态质量参数具体可以包括监测单元标号、绝对时标和质量数据。

S5、中央控制服务器根据所有动态质量参数生成调度指令。调度指令包括定点消除指令和移动消除指令，定点消除指令发送给定点消除装置，移动消除指令发送给移动消除装置。因为定点消除装置的消除能力低于移动消除装置，所以需要分别进行调度，以降低移动消除装置的负载，提高整体的消除效率。

S6、中央控制服务器将调度指令发送给定点消除单元和移动消除单元。

S7、定点消除单元和移动消除单元启动对监测点处空气中的污染物进行消除。移动消除指令包括移动路线，移动路线表述为监测单元的标号序列以及相邻两个监测点之间可用路径的序号。因为移动消除单元需要按照道路移动，因此交通状况会对移动消除单元造成影响，如果移动消除单元频繁遇到堵车等情况会造成效率下降，中央控制服务器可以接入到交通管理部门获取每个可用路径的实时交通状况，然后选择交通状况良好的可用路径作为移动消除单元的移动路线。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智慧环保系统，其特征在于，包括监测机构、污染消除机构和中央控制服务器；

所述监测机构包括多个监测单元，所述监测单元一一对应地设置在监测点；

所述污染消除机构包括多个定点消除单元和多个移动消除单元；

所述中央控制服务器与所述监测单元、所述定点消除单元和所述移动消除单元均通信连接。

2.如权利要求1所述的一种智慧环保系统，其特征在于，所述监测单元包括电性连接的监测器和第一无线通信器，所述监测器用于对监测点的空气质量进行监测得到动态质量参数，所述第一无线通信器与所述中央控制服务器通信连接，且所述第一无线通信器用于将所述动态质量参数发送给所述中央控制服务器。

3.如权利要求2所述的一种智慧环保系统，其特征在于，所述定点消除单元包括固定设置在监测点的喷淋装置和与所述喷淋装置电性连接的第二无线通信器，所述第二无线通信器与所述中央控制服务器通信连接。

4.如权利要求3所述的一种智慧环保系统，其特征在于，所述定点消除单元还包括与所述喷淋装置相连通的雨水积蓄装置，所述雨水积蓄装置与所述喷淋装置之间设置有过滤装置。

5.如权利要求4所述的一种智慧环保系统，其特征在于，所述移动消除单元包括电性连接的雾炮车和第三无线通信器，所述第三无线通信器与所述中央控制服务器通信连接。

6.如权利要求5所述的一种智慧环保系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、选定监测点；

S2、将所述监测单元和所述定点消除单元部署在监测点上；

S3、初始化所述系统；

S4、所述监测单元对监测点的空气质量进行监测并且将所述动态质量参数发送给所述中央控制服务器；

S5、所述中央控制服务器根据所有所述动态质量参数生成调度指令；

S6、所述中央控制服务器将所述调度指令发送给所述定点消除单元和所述移动消除单元；

S7、所述定点消除单元和所述移动消除单元启动对监测点处空气中的污染物进行消除。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，S1中，相邻两个所述监测点之间的有效距离小于第一阈值且直线距离大于第二阈值。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，S3中，初始化所述系统的具体方法包括：

S31、为每个所述监测单元和所述定点消除单元进行标号，且所述监测单元和所述定点消除单元的标号相同；

S32、验证所述第一无线通信器、所述第二无线通信器和所述第三无线通信器与所述中央控制服务器之间的通信稳定性，若验证失败则对所述第一无线通信器、所述第二无线通信器和所述第三无线通信器进行维修或者更换；

S33、规划所述移动消除单元的移动轨迹，任意两个监测点之间具有多个可用路径，每个所述可用路径具有一个序号。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述调度指令包括定点消除指令和移动消除指令，所述定点消除指令发送给所述定点消除装置，所述移动消除指令发送给所述移动消除装置。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述移动消除指令包括移动路线，所述移动路线表述为所述监测单元的标号序列以及相邻两个监测点之间所述可用路径的序号。

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