CN111912749A - 一种空气质量监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空气质量监测方法及系统，所述系统包括云平台和若干大气微观站；大气微观站和云平台进行通信连接；大气微观站包括壳体、吸气泵、检测模块、控制模块、通信模块、电源模块；电源模块，用于给大气微观站的设备供电；吸气泵与控制模块连接；吸气泵、检测模块、控制模块和通信模块安装在壳体内；检测模块，用于检测空气质量数据；检测模块与控制模块连接，用于对检测的空气质量数据进行处理并对检测模块进行控制；控制模块与通信模块连接，用于将处理数据通过通信模块传输到云平台。可根据用户需求，求算监测范围内的任意处空气质量状况。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测领域，具体的涉及一种空气质量监测方法及系统。
背景技术
空气污染，又称为大气污染，按照国际标准化组织(ISO)的定义，空气污染通常是指：由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人类的舒适、健康和福利或环境的现象。大气中污染物的浓度很高时，会造成急性污染中毒，或使病状恶化，甚至在几天内夺去几千人的生命。其实，即使大气中污染物浓度不高，但人体成年累月呼吸这种污染了的空气，也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。
在环境监测领域中，空气质量监测数据的获取都是基于监测站的反馈，目前市场上多采用大型监测站，其监测范围广，布设数量少，但这种方式没办法精准监测小区域范围内的空气质量状况，且在没有布置监测站的地方，想要获知空气质量信息，只能参考距其最近地方的监测数据，获得的数据信息不够准确。
发明内容
针对当前环境监测办法精准监测小区域范围内的空气质量状况，且在没有布置监测站的地方，想要获知空气质量信息，只能参考距其最近地方的监测数据，获得的数据信息不够准确的问题，本发明提供一种空气质量监测方法及系统。
本发明的技术方案是：
一方面，本发明技术方案提供一种空气质量监测方法，包括如下步骤：
S1：对监测区域进行网格化划分；
S2：在网格内布设大气微观站；
S3：将布设的大气微观站绑定至云平台；
S4：将大气微观站监测得到的数据换算成空气质量指数，并根据不同等级为网格进行着色；可实现对网格范围的环境质量监测；
S5：当用户有需要监测的具体区域时，根据用户需求确定目标区域；
S6、获知确定的目标区域内的大气环境监测数据。
优选地，步骤S1的具体包括：
以大气微观站的服务直径为单位网格的边长长度，将监测区域划分成多个网格。
优选地，步骤S6的具体步骤包括：
判断确定的目标区域内设置的大气微观站的个数；
若确定的目标区域内只有一个大气微观站，则获取的数值即为该网格的环境监测数据；
若确定的目标区域内不止一个大气微观站，则取平均值作为该网格的环境监测数据；
若确定的目标区域内没有大气微观站，此时我们采用高斯烟羽大气大空间点源扩散模型，利用已知大气微观站点的检测数据来推测本网格的检测数据。
另一方面，本发明技术方案提供一种空气质量监测系统，包括云平台和若干大气微观站；大气微观站和云平台进行通信连接；
大气微观站包括壳体、吸气泵、检测模块、控制模块、通信模块、电源模块；电源模块，用于给大气微观站的设备供电；吸气泵与控制模块连接；
吸气泵、检测模块、控制模块和通信模块安装在壳体内；
检测模块，用于检测空气质量数据；
检测模块与控制模块连接，用于对检测的空气质量数据进行处理并对检测模块进行控制；
控制模块与通信模块连接，用于将处理数据通过通信模块传输到云平台。
优选地，大气微观站还包括外接设备安装架；
外接设备安装架安装在壳体的两侧，用于外接检测设备。
优选地，壳体包括箱体、采样头和显示屏；
采样头安装在箱体的上部，用于采集待测空气；采样头与检测模块连接；
箱体上部设有防水檐，箱体的中部设有显示屏，显示屏与控制模块连接，用于显示检测的数据。这种大气微观站体积小，安装便利，监测半径小，可密集布置，实现小区域范围的精准监测；
优选地，大气微观站还包括定位模块，定位模块与控制模块连接，用于对大气微观站进行定位并输出定位信息到云平台。
优选地，通信模块包括无线通信模块和RS485通信模块；大气微观站内部通过RS485通信模块连接；大气微观站和云平台之间通过无线通信模块连接。
优选地，检测模块包括SO2检测模块、CO检测模块、NO2检测模块、O3检测模块、PM2.5检测模块和PM10检测模块。
优选地，所述云平台包括设备中心系统、数据中心系统、空气质量监测管理系统；
设备中心系统，用于分组管理与云平台绑定的大气微观站，实现添加、修改、删除功能并为设备设置密码防止操作失误或者他人恶意操作；
数据中心系统，用于查看设备采集数据，将设备采集数据及位置图形化显示；
空气质量监测管理系统，用于查看并管理监测区域内的环境情况。
可实现对用户定制式的服务，根据用户需求确定目标区域，通过分析计算目标区域内的大气微观站数据，推算出用户需求的目标区域内的空气质量状况；同时在没有被大气微观站服务半径覆盖的区域，可通过高斯烟羽大气大空间点源扩散模型，利用已知大气微观站点的监测数据来推测本区域内的监测数据。经过模型推算得到的数据相较于直接参考附近大气微观站的监测数据来说，其监测结果要更具参考价值。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：实现对小区域范围内的空气质量监测；通过模型推算未被监测站覆盖的区域，其结果更可靠；可根据用户需求，求算监测范围内的任意处空气质量状况。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明一个实施例提供的方法的流程示意图。
图2是本发明一个实施例提供的系统连接框图。
图3是本发明一个实施例提供的大气微观站结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明技术方案提供一种空气质量监测方法，包括如下步骤：
S1：对监测区域进行网格化划分；
S2：在网格内布设大气微观站；
S3：将布设的大气微观站绑定至云平台；
S4：将大气微观站监测得到的数据换算成空气质量指数，并根据不同等级为网格进行着色；可实现对网格范围的环境质量监测；
S5：当用户有需要监测的具体区域时，根据用户需求确定目标区域；
S6、获知确定的目标区域内的大气环境监测数据。
需要说明的是，步骤S1的具体包括：
以大气微观站的服务直径为单位网格的边长长度，将监测区域划分成多个网格。
S2的具体做法是：
将大气微观站布设在单位网格内，可以每个网格都布设，也可以在部分网格中布设大气微观站；
S3的具体做法是：
通过云平台的设备中心系统，将S2的大气微观站绑定在云平台上，并可对大气微观站设备进行分组管理；
S4的具体做法是：
AQI的预警级别由低到高设置为绿、黄、橙、红、紫、褐红色六级，每一级中又根据AQI指标的不同而设置同一颜色的不同深度。
例如，假设绿色级别的AQI范围为(x1,x2)，绿色的RGB色彩表征范围为(73,x3,0)-(73,x4,0)，则绿色色彩表征和AQI具有如下线性关系：
如果已知AQI的值为x(x1<x<x2)，则对应的绿色颜色为(73,(x-x1)*(x4-x3)/(x2-x1)+x3,0)
可根据颜色特征，添加不同的温馨提示。
具体的划分标准与相关建议信息，如表1所示。
表1 空气质量指数AQI及相关建议
S5的具体做法是：
输入用户需要监测区域的位置及监测半径，以用户需要监测的位置为圆心，以监测半径为半径画圆确定目标区域；
步骤S6中，因为目标区域的设置是根据用户需求确定的，因此会出现目标区域中有一个或多个或没有大气微观站的现象，基于这种情况，我们设置不同的处理方式。具体步骤包括：
判断确定的目标区域内设置的大气微观站的个数；
若确定的目标区域内只有一个大气微观站，则获取的数值即为该网格的环境监测数据；
若确定的目标区域内不止一个大气微观站，则取平均值作为该网格的环境监测数据；
若确定的目标区域内没有大气微观站，此时我们采用高斯烟羽大气大空间点源扩散模型，利用已知大气微观站点的检测数据来推测本网格的检测数据。所用公式为：
t:时间(s)
Q:污染释放率(mg/s)
u、v、w:风速矢量值
σx、σy、σz：水平和垂直方向扩散系数
h：事故高度(m)
H：混合高度(m)。
模型以其他气象微观站为坐标原点，风向为x轴，得到空间一点(x,y,z)的污染物质量浓度值C，当v＝w＝0，且z＝0时，方程为
可实现对用户定制式的服务，根据用户需求确定目标区域，通过分析计算目标区域内的大气微观站数据，推算出用户需求的目标区域内的空气质量状况；同时在没有被大气微观站服务半径覆盖的区域，可通过高斯烟羽大气大空间点源扩散模型，利用已知大气微观站点的监测数据来推测本区域内的监测数据。经过模型推算得到的数据相较于直接参考附近大气微观站的监测数据来说，其监测结果要更具参考价值。
如图2所示，本发明实施例提供一种空气质量监测系统，包括云平台和若干大气微观站；大气微观站和云平台进行通信连接；
大气微观站包括壳体、吸气泵、检测模块、控制模块、通信模块、电源模块；电源模块，用于给大气微观站的设备供电；吸气泵与控制模块连接；
吸气泵、检测模块、控制模块和通信模块安装在壳体内；
检测模块，用于检测空气质量数据；检测模块包括SO2检测模块、CO检测模块、NO2检测模块、O3检测模块、PM2.5检测模块和PM10检测模块；
检测模块与控制模块连接，用于对检测的空气质量数据进行处理并对检测模块进行控制；
控制模块与通信模块连接，用于将处理数据通过通信模块传输到云平台。
如图3所示，在有些实施例中，大气微观站还包括外接设备安装架103；
外接设备安装架103安装在壳体的两侧，用于外接检测设备。例如风向检测仪、风速检测仪等。
在有些实施例中，壳体包括箱体105、采样头101和显示屏104；
采样头101安装在箱体105的上部，用于采集待测空气；采样头101与检测模块连接；
箱体105上部设有防水檐102，箱体105的中部设有显示屏104，显示屏104与控制模块连接，用于显示检测的数据。显示屏选用七寸液晶显示屏；这种大气微观站体积小，安装便利，监测半径小，可密集布置，实现小区域范围的精准监测；
在有些实施例中，大气微观站还包括定位模块，定位模块与控制模块连接，用于对大气微观站进行定位并输出定位信息到云平台。控制模块包括单片机，用于处理采集数据和控制检测模块；定位模块采用GPS定位。
在有些实施例中，通信模块包括无线通信模块和RS485通信模块；大气微观站内部通过RS485通信模块连接；大气微观站和云平台之间通过无线通信模块连接。在这里无线通信模块优选4G。
在有些实施例中，所述云平台包括设备中心系统、数据中心系统、空气质量监测管理系统；
设备中心系统，用于分组管理与云平台绑定的大气微观站，实现添加、修改、删除功能并为设备设置密码防止操作失误或者他人恶意操作；
数据中心系统，用于查看设备采集数据，将设备采集数据及位置图形化显示；
空气质量监测管理系统，用于查看并管理监测区域内的环境情况。
具体的，云平台的页面显示中有地图显示、列表显示、填色显示、预警提示、目标区域信息显示；其中：
所述地图显示，用于查看设备的安装位置以及设备所在网格的空气质量级别；
所述列表显示，用于查看整体及重点区域的AQI值以及四气两尘数值；
所述填色显示，用于快速了解当前AQI值级别，具体分类标准如下表所示；
所述预警显示，用于当空气污染达到预警值时，会发出预警提示；
所述目标区域信息显示，用于向用户展示其想要监测地点的空气质量级别、AQI值、四气两尘数值、温馨提示等信息；即四气两尘为SO2\CO\NO2\O3\PM2.5\PM10。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种空气质量监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对监测区域进行网格化划分；
S2：在网格内布设大气微观站；
S3：将布设的大气微观站绑定至云平台；
S4：将大气微观站监测得到的数据换算成空气质量指数，并根据不同等级为网格进行着色；
S5：当用户有需要监测的具体区域时，根据用户需求确定目标区域；
S6、获知确定的目标区域内的大气环境监测数据。
2.根据权利要求1所述的一种空气质量监测方法，其特征在于，步骤S1的具体包括：
以大气微观站的服务直径为单位网格的边长长度，将监测区域划分成多个网格。
3.根据权利要求2所述的一种空气质量监测方法，其特征在于，步骤S6的具体步骤包括：
判断确定的目标区域内设置的大气微观站的个数；
若确定的目标区域内只有一个大气微观站，则获取的数值即为该网格的环境监测数据；
若确定的目标区域内不止一个大气微观站，则取平均值作为该网格的环境监测数据；
若确定的目标区域内没有大气微观站，此时我们采用高斯烟羽大气大空间点源扩散模型，利用已知大气微观站点的检测数据来推测本网格的检测数据。
4.一种空气质量监测系统，其特征在于，包括云平台和若干大气微观站；大气微观站和云平台进行通信连接；
大气微观站包括壳体、吸气泵、检测模块、控制模块、通信模块、电源模块；电源模块，用于给大气微观站的设备供电；吸气泵与控制模块连接；
吸气泵、检测模块、控制模块和通信模块安装在壳体内；
检测模块，用于检测空气质量数据；
检测模块与控制模块连接，用于对检测的空气质量数据进行处理并对检测模块进行控制；
控制模块与通信模块连接，用于将处理数据通过通信模块传输到云平台。
5.根据权利要求4所述的一种空气质量监测系统，其特征在于，大气微观站还包括外接设备安装架；
外接设备安装架安装在壳体的两侧，用于外接检测设备。
6.根据权利要求5所述的一种空气质量监测系统，其特征在于，壳体包括箱体、采样头和显示屏；
采样头安装在箱体的上部，用于采集待测空气；采样头与检测模块连接；
箱体上部设有防水檐，箱体的中部设有显示屏，显示屏与控制模块连接，用于显示检测的数据。
7.根据权利要求4所述的一种空气质量监测系统，其特征在于，大气微观站还包括定位模块，定位模块与控制模块连接，用于对大气微观站进行定位并输出定位信息到云平台。
8.根据权利要求4所述的一种空气质量监测系统，其特征在于，通信模块包括无线通信模块和RS485通信模块；大气微观站内部通过RS485通信模块连接；大气微观站和云平台之间通过无线通信模块连接。
9.根据权利要求4所述的一种空气质量监测系统，其特征在于，检测模块包括SO2检测模块、CO检测模块、NO2检测模块、O3检测模块、PM2.5检测模块和PM10检测模块。
10.根据权利要求4所述的一种空气质量监测系统，其特征在于，所述云平台包括设备中心系统、数据中心系统、空气质量监测管理系统；
设备中心系统，用于分组管理与云平台绑定的大气微观站，实现添加、修改、删除功能并为设备设置密码防止操作失误或者他人恶意操作；
数据中心系统，用于查看设备采集数据，将设备采集数据及位置图形化显示；
空气质量监测管理系统，用于查看并管理监测区域内的环境情况。
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