CN116222806A - 一种环境的远程监测校准系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种环境的远程监测校准系统和方法，所述方法包括设置多个监测设备，随机将环境监测区域分为依次连接的四个子区域，采集四个子区域内的环境监测数据，发送至监测处理装置处理；将处理结果以及环境监测数据法制远程服务器端进行处理等多个步骤，该方法可以远程实时对整个监测的实施过程进行全盘监测，针对可能出现的故障进行提前干预，避免只在出现故障后在进行维护，利用远程的处理和监控对监测的实施过程按照预期进行检修，从而保证了监测的精度，提高了效率，降低了成本。

Description

一种环境的远程监测校准系统和方法

技术领域

本发明涉及监测领域，具体涉及一种环境的远程监测校准系统和方法。

背景技术

远程环境监测是指通过无线传感技术和远程监测系统，对地表水、空气、土壤、气象等自然环境因素进行实时、远程的监测和数据传输的过程。其主要应用于环境污染监测、自然灾害预警和监测、农业生产和水资源管理等领域。远程环境监测技术的发展，使得环境监测更加智能、高效和精准，能够更好地保护环境和人类健康。

远程环境监测能够实时监测环境参数，对环境变化做出及时响应，避免环境问题加剧，同时可以通过多种手段对环境参数进行多角度、全方位的监测，保证数据的准确性和可靠性。利用远程环境监测技术，可以通过无线传输技术实现远程监测，减少现场巡检和维护成本，以及能够对数据进行分析和处理，提供高效决策支持，提高管理水平。

现有的远程环境监测方式，主要是远程对环境中的温度等进行测量，根据测量结果进行调控和分析，利用针对其中传感器的测量结果进行评估，当出现偏差时则认为该传感器出现故障，从而进行故障的排除和维修。现有技术中，如公开号为CN115542831A的发明专利公开了一种用于变电主设备的智能监控方法及系统，所述系统包括：防尘棚、声光报警器、摄像头，智慧净化装置，接收信号采集模块信号，调整输出功率；设置有报警阈值，超过阈值时发出报警信号；信号采集模块，采集温度、湿度、洁净度信号；采集油气信号，发送至本地PLC控制器；数字化管理平台，远程控制调节防尘棚内温湿度、洁净度信息；实现远程报警；数/模转换模块，用于将变电主设备的油气信号转换为数字信号；本地PLC控制器，用于监控变电主设备运行数据和控制设备状态；集中监控室，用于存储变电主设备数据处理与存储。本发明通过引入智能感知、同步传输、智慧判别技术，实现设备安装全过程状态感知、预警、预控，最终达到提升设备安装质量的目的。如公开号为CN 115452201 A的发明专利公开了一种恒温器温度校准测试方法，采用干式恒温器温度校准装置，所述装置包括测试基座、至少一组柔性热电偶薄膜、补偿导线组、温度数据记录发射装置、云端服务器；其中，柔性热电偶薄膜与测试基座采用连接片与插口连接，补偿导线组与测试基座间采用电气连接，补偿导线组与温度数据记录发射装置间采用电气连接，温度数据记录发射装置与云端服务器间采用无线互联网组网传输。本发明测温元件更贴合干式恒温器发热金属块表面，采用互联网+技术，改变原有工程师必须在场检测的模式，通过移动终端，可实时设置测量参数，实时观测测量过程，具有广泛的应用前景。然而

然而，现有技术中虽然存在可以实现远程监控环境的装置和方法，但是其监控时仅是针对其中的一个温度异常等进行报警，没有全盘考虑整个系统和方法在实施过程中的整体情况，尤其是实现远程对于恒定环境的环境监测，未进行实时的维护，后期维修成本高且存在潜在的监测风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环境的远程监测校准系统和方法，可以远程实时对整个监测的实施过程进行全盘监测，尤其适用于实时远程对恒定环境的监测，针对可能出现的故障进行提前干预，避免只在出现故障后在进行维护，利用远程的处理和监控对监测的实施过程按照预期进行检修，从而保证了监测的精度，提高了效率，降低了成本。

本发明提供了一种环境的远程监测校准系统，包括远程服务器，监测处理装置和多个监测设备，远程服务器和监测处理装置进行通讯连接，监测处理装置和多个监测设备电性连接，其中：

监测设备，包括监测传感装置和无线充电模块，每个监测传感装置具有相同的参数；其中，监测传感装置，用于采集环境监测区域内的环境数据；无线充电模块，用于利用外部设备对监测设备进行无线充电；

监测处理装置，用于接收来自监测设备采集的环境数据，并进行初步的处理，并将处理后的结果也同步发送至远程服务器；并且还用于将来自监测设备采集的环境数据转发至远程服务器；其中，所述进行初步的处理为将采集到的每个监测传感装置在预设的周期内的所有环境监测数据分别其对应的监测区间进行比较，若环境监测数据落在监测区间内则不做操作，若没有落在监测区间内则计数；

远程服务器，用于接收来自监测处理装置传输的数据，实现远程的数据处理和存储；其中，远程的数据处理包括基于域计数和环境监测数据的平均值的差值判断是否满足监测要求，对不满足要求的环境进行调整。

其中，监测传感装置为温度传感装置。

其中，所述监测处理装置，还用于分别计算获取一定时期内监测区域内多个子监测区域的环境监测数据的平均值，并分别计算平均值的1％的数值作为1个浮动因子；分别将子区域中每个监测传感装置在一定时期内采集到的环境监测数据的最大值和最小值，对应的上浮和下浮1个浮动因子，构成监测区间。

本发明还提供一种环境的远程监测校准系统，包括依次进行的如下步骤：

(1)在环境监测区域均匀的设置多个监测设备，每个监测设备都包括监测传感装置和无线充电模块，其中多个监测传感装置具有相同的参数；随机将环境监测区域分为依次连续的四个子区域，每个子区域包括相同数目的监测传感装置；

(2)在一定时期内分别采集四个子区域内的环境监测数据，并发送至监测处理装置，利用监测处理装置分别计算获取四个子区域内的环境监测数据的平均值的1％的数值作为1个浮动因子，将四个子区域中每个监测传感装置在一定时期内采集到的环境监测数据的最大值和最小值，对应的上浮和下浮1个浮动因子，构成监测区间；

(3)利用监测处理装置将其处理得到的监测区间以及所述环境监测数据发送至远程服务器；

(4)按照小于所述一定周期的预设的周期分别对四个子区域进行环境监测，采集预设的周期内四个子区域内的环境监测数据并发送至监测处理装置；

(5)利用监测处理装置，将采集到的每个监测传感装置在预设周期内的所有环境监测数据分别与其对应的监测区间进行比较，并将比较结果发送至远程服务器；

(6)在远程服务器端，根据比较结果判断是否对监测传感装置进行维护或者对子区域子区域进行重检和校准；基于多个子区域的域计数和子区域之间环境监测数据的平均值的差值判断子区域是否满足监测要求，对不满足要求的子区域的环境进行调整。

其中，所述步骤(6)中所述根据比较结果判断是否对监测传感装置进行维护或者对子区域子区域进行重检和校准，具体包括如下步骤：

(6.1)将采集到的每个监测传感装置在预设的周期内的所有环境监测数据分别其对应的监测区间进行比较，若数据落在监测区间内则不做操作，若数据没有落在监测区间内则计数；

(6.2)判断在预设的周期内每个监测传感装置分别对应的计数是否大于第一阈值，如果大于阈值对该监测传感装置该进行维护；

(6.3)将在预设的周期内每个子区域内所有监测传感装置分别对应的计数进行求和，计算获得每个区域的域计数P；

(6.4)将每个区域的域计数P与第二阈值分别进行比较，判断在预设的周期内每个子区域对应的域计数P是否大于第二阈值，如果大于第二阈值则对该子区域进行重检和校准。

其中，所述第二阈值大于第一阈值。

其中，所述步骤(6)中基于多个子区域的域计数和子区域之间环境监测数据的平均值的差值判断子区域是否满足监测要求，对不满足要求的子区域的环境进行调整，具体包括如下步骤：

(a)分别获取预设周期内子区域的域计数P小于等于第二阈值的子区域的环境监测数据的平均值；

(b)分别计算子区域之间环境监测数据的平均值的差值；

(c)基于多个子区域的域计数P和子区域之间环境监测数据的平均值的差值判断子区域是否满足监测要求；

(d)对不满足要求的子区域的环境进行调整。

其中，所述步骤(c)具体为利用域计数P的大小结合子区域之间环境监测数据的平均值的差值的大小是否超过限值来确定子区域是否满足监测要求。

其中，所述对监测传感装置进行维护包括利用无线充电模对监测设备进行无线充电。

本发明的环境的远程监测校准系统和方法，可以实现：

(1)利用远程环境监控技术和特定的监测方式，可以提高环境监测的效率和精度，降低成本；

(2)通过实时对整个监测的实施过程进行全盘监测，尤其适用于实时对恒定环境的监测，针对可能出现的故障进行提前干预，避免只在出现故障后在进行维护，对监测的实施过程按照预期进行检修，从而保证了监测的精度，提高了效率，降低了成本；

(3)通过浮动因子，监测区间和多阈值的设置和判断方式，整体上实现对单个监测传感装置进行预警，也可以对子区域内多个监测传感装置整体进行预警，从而有效实现单点预警和多点维护的效果，让整个监测系统的运行更加可靠；

(4)结合域计数和子区域之间环境监测数据的平均值的差值进行判断，从而让整个监测区域全盘监控，对于不满足要求的子区域的环境可进行调整，满足恒定要求，整个监测环境更稳定。

附图说明

图1为环境的远程监测校准系统结构示意图；

图2为环境的远程监测校准方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种环境的远程监测校准系统和方法，其具体实现方式如附图1所示，其中图1为环境的远程监测校准系统结构示意图，图2为环境的远程监测校准方法流程示意图，下面对环境的远程监测校准系统和方法进行具体的介绍。

本发明提供了一种环境的远程监测校准系统，如附图1所示，所述系统包括远程服务器，监测处理装置和多个监测设备，每个监测设备包括监测传感装置和无线充电模块，并且每个监测传感装置具有相同的参数，优选的方式中监测传感装置为温度传感装置；远程服务器和监测处理装置进行通讯连接，监测处理装置和多个监测设备电性连接。

本发明提供了还一种环境的远程监测校准方法，其具体的实现方法如附图2所示，所述的环境的远程监测校准方法主要包括按照顺序依次进行的如下步骤。

首先，在环境监测区域设置监测处理装置和多个监测设备，远程服务器和监测处理装置进行通讯连接，监测处理装置和多个监测设备电性连接。每个监测设备包括监测传感装置和无线充电模块，其中每个监测传感装置具有相同的参数，优选的方式中，监测传感装置为温度传感装置。

具体的，在环境监测区域均匀的设置多个监测设备。在均匀设置时，由于环境监测区域并非为规则的空间形状，因此无需严格按照等距离的方式进行均匀设置。具体的在环境监测区域均匀的设置多个监测设备时，只需要基于环境监测区域按照相邻的两个监测设备的分布位置和相对方位，按照大致位于相邻的两个监测设备连线的垂直平分线上即可，当然没有相邻的两个监测设备或者无法按照前述方式设置时，按照经验进行设置。

其次，随机将环境监测区域分为空间依次连续的四个子区域，分别记为A区，B区，C区和D区，每个子区域包括相同数目的监测传感装置，其中为保证每个子区域可以有相同数目的监测传感装置，在监测传感装置设置时则以4的倍数个监测传感装置的数目进行设置。

然后，进行环境监测。环境监测时，利用监测设备进行环境的监测，监测数据传输至监测处理装置进行处理后，再传输至远程服务器进行远程处理和存储。在最初的环境监测时，环境监测系统为新配置的系统，并且刚经过设置和校准，整体性能最佳，因此，在此阶段进行采集，得到标准数据，为后续的监测提供标准。基于次，在环境监测开始前，获得标准的数据进行后续数据的比对验证。

利用监测设备，在一定时期内采集环境监测区域内的环境数据。具体地，分别采集所述一定时期内四个子区域内的环境监测数据，分别记为A1＝{a₁，a₂，…，a_n},B1＝{b₁，b₂，…，b_n}，C1＝{c₁，c₂，…，c_n}和D1＝{d₁，d₂，…，d_n}，其中A1，B1，C1和D1分别为A区，B区，C区和D区中在一定时期内采集的环境监测数据，a_n，b_n，c_n和d_n分别为A区，B区，C区和D区中第n次采集到的环境监测数据，其分别包括子区域中所有监测传感装置的第n次测量数据。

利用监测处理装置，分别计算获取一定时期内四个子区域内的环境监测数据的平均值，并分别计算平均值的1％的数值作为1个浮动因子。分别将四个子区域中每个监测传感装置在一定时期内采集到的环境监测数据的最大值和最小值，对应的上浮和下浮1个浮动因子，从而构成监测区间。这样，每个监测传感装置都对应的有一个监测区间，四个子区域分别对应包括了多个监测区间。由于环境，设置位置，自身性能和测量方式等多方面的因素印象，实测中的数据往往是不同的，这与多个监测传感装置的测量数据应该是一样的情况不一致，尤其是测量精度较高的时候，小数点后的测量值会有较大的差别。因此，针对每个监测设备的监控和预警手段也是必要的。

接着，开始对环境监测区域进行环境监测。具体地，利用监测设备，按照预设的周期分别对四个子区域进行环境监测，采集预设周期内四个子区域内的环境监测数据，环境监测数据传输至监测处理装置，监测处理装置将环境监测数据同时转发至远程服务器。需要说明的是预设的周期小于前述的“一定时期”，并且预设的周期根据监测的周期进行选择，例如1个小时，2个小时等。

利用监测处理装置，将采集到的每个监测传感装置在预设周期内的所有环境监测数据分别与其对应的监测区间进行比较，若数据落在监测区间内则不做操作，若数据没有落在监测区间内则计数，记为P_m，其中m代表第m个监测传感装置。

监测处理装置进行初步的处理后，将处理后的结果也同时发送至远程服务器，由远程服务器实现远程的数据处理和存储，从而实现远端的监控。远程服务器可以是提供各种服务的远程服务器，例如对用户利用监控终端所发起的查询/监控请求提供支持的远程服务器(仅为示例)。远程服务器可以对接收到的用户查询/监控请求等数据进行处理，获取相关网关地址，查询/监控完成后，并将查询/监控结果反馈给监控终端。

在此基础上，设置第一阈值用于对每一个监测传感装置进行预警，即实现对每一个监测传感装置的状况进行监控，当出现异常时则表明该监测传感装置有故障，需要维修或更换，这和现有技术中对单个监测传感装置进行预警的方式类似。本发明在此基础上，进一步的判断在预设的周期内每个监测传感装置分别对应的计数是否大于第一阈值，如果大于阈值则说明该监测传感装置出现故障，需要进行维修或更换。

设置第二阈值，用于对子区域的监测情况进行监控，即实现对子区域的环境监测状况进行监控，当出现异常时则表明该子区域需要进行重检和校准，对整个区域进行重新的配置(包括维护，校准等)，这样的方式可以实时的子区域进行配置，无需对所有的区域进行配置，同时可以定期的进行维护，而不是在其中的监测传感装置出现故障时才进行配置，通过对可能出现的故障进行提前干预，避免只在出现故障后在进行维护，同时可以定期的对子区域进行维护，使得系统监测整体精度更高，运行更加稳定。本发明进一步地，将在预设的周期内每个子区域内所有监测传感装置分别对应的计数进行求和，计算获得每个区域的域计数P。然后，将每个区域的域计数P与第二阈值分别进行比较，判断在预设的周期内每个子区域对应的域计数P是否大于第二阈值，如果大于第二阈值则说明该子区域需要进行重检和校准。

需要说明的是，第一阈值和第二阈值都是根据情况可以提前设置的，当然也可以通过实践经验来获取。例如，第一阈值代表监测传感装置出现绝对测量偏差的上限(如第一阈值设置为3)，当超出则可体现为该监测传感装置已经出现了故障，对其进行维修和更换即可；第二阈值代表子区域的稳定程度的上限，即预设的周期内每个子区域对应的域计数P高于第二阈值时，则表明这个子区域是整体出现了不稳定状况，而这个状况的出现不一定是因为某个监测传感装置出现了状况，通过这样的判断可以对这个子区域进行判断，第二阈值的选择是基于该区域内监测传感装置的数量的，并且第二阈值是大于第一阈值设置的。这样，整体上可以即对单个监测传感装置进行预警，也可以对子区域内多个监测传感装置整体进行预警，从而有效实现单点预警和多点维护的效果，让整个监测系统的运行更加可靠。

本发明所提供的环境的远程监测校准方法可由远程服务器执行。相应地，本发明所提供的环境的远程监测校准结果的确认装置一般可设置于远程服务器中。

本发明提供的环境的远程监测校准方法，为了让整个监测区域全盘监控，还进行了相应的设计。在监测区域中，不同的位置可能出现不同的监测结果，这是因为不同的区域本身就存在一定的差别，这对于要求恒定环境区域是不符的，因此需要对呈现整个区域的监测情况来调整环境情况，从而满足恒定的要求。本发明进一步的，分别获取预设周期内子区域的域计数P小于等于第二阈值的子区域的环境监测数据的平均值，分别计算子区域之间环境监测数据的平均值的差值，基于多个子区域的域计数P和子区域之间环境监测数据的平均值的差值判断子区域是否满足监测要求。具体的，对于预设周期内子区域的域计数P大于第二阈值的子区域，其会进行重检，重建后其进行了修复，因此不必将其纳入此步骤的判断，对于其他虽然满足域计数判断的子区域，其并不能完全体现区域之间的差异，因此通过比较各个区域的环境监测数据的平均值，来确定其中一个子区域是否相对于其他子区域出现了偏差，从而对偏差的区域进行调整，使其环境满足要求；对于基于多个子区域的域计数P和子区域之间环境监测数据的平均值判断子区域是否满足监测要求，可以利用域计数P的大小结合子区域之间环境监测数据的平均值的差值的大小是否超过限值来综合判断。

尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (9)

1.一种环境的远程监测校准系统，其特征在于：包括远程服务器，监测处理装置和多个监测设备，远程服务器和监测处理装置进行通讯连接，监测处理装置和多个监测设备电性连接，其中：

监测设备，包括监测传感装置和无线充电模块，每个监测传感装置具有相同的参数；其中，监测传感装置，用于采集环境监测区域内的环境数据；无线充电模块，用于利用外部设备对监测设备进行无线充电；

监测处理装置，用于接收来自监测设备采集的环境数据，并进行初步的处理，并将处理后的结果也同步发送至远程服务器；并且还用于将来自监测设备采集的环境数据转发至远程服务器；其中，所述进行初步的处理为将采集到的每个监测传感装置在预设的周期内的所有环境监测数据分别其对应的监测区间进行比较，若环境监测数据落在监测区间内则不做操作，若没有落在监测区间内则计数；

远程服务器，用于接收来自监测处理装置传输的数据，实现远程的数据处理和存储；其中，远程的数据处理包括基于域计数和环境监测数据的平均值的差值判断是否满足监测要求，对不满足要求的环境进行调整。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：监测传感装置为温度传感装置。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述监测处理装置，还用于分别计算获取一定时期内监测区域内多个子监测区域的环境监测数据的平均值，并分别计算平均值的1％的数值作为1个浮动因子；分别将子区域中每个监测传感装置在一定时期内采集到的环境监测数据的最大值和最小值，对应的上浮和下浮1个浮动因子，构成监测区间。

4.一种利用权利要求1-3任一项所述环境的远程监测校准系统实现的环境的远程监测校准系统，其特征在于，包括依次进行的如下步骤：

(1)在环境监测区域均匀的设置多个监测设备，每个监测设备都包括监测传感装置和无线充电模块，其中多个监测传感装置具有相同的参数；随机将环境监测区域分为依次连续的四个子区域，每个子区域包括相同数目的监测传感装置；

(2)在一定时期内分别采集四个子区域内的环境监测数据，并发送至监测处理装置，利用监测处理装置分别计算获取四个子区域内的环境监测数据的平均值的1％的数值作为1个浮动因子，将四个子区域中每个监测传感装置在一定时期内采集到的环境监测数据的最大值和最小值，对应的上浮和下浮1个浮动因子，构成监测区间；

(3)利用监测处理装置将其处理得到的监测区间以及所述环境监测数据发送至远程服务器；

(4)按照小于所述一定周期的预设的周期分别对四个子区域进行环境监测，采集预设的周期内四个子区域内的环境监测数据并发送至监测处理装置；

(5)利用监测处理装置，将采集到的每个监测传感装置在预设周期内的所有环境监测数据分别与其对应的监测区间进行比较，并将比较结果发送至远程服务器；

(6)在远程服务器端，根据比较结果判断是否对监测传感装置进行维护或者对子区域子区域进行重检和校准；基于多个子区域的域计数和子区域之间环境监测数据的平均值的差值判断子区域是否满足监测要求，对不满足要求的子区域的环境进行调整。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(6)中所述根据比较结果判断是否对监测传感装置进行维护或者对子区域子区域进行重检和校准，具体包括如下步骤：

(6.1)将采集到的每个监测传感装置在预设的周期内的所有环境监测数据分别其对应的监测区间进行比较，若数据落在监测区间内则不做操作，若数据没有落在监测区间内则计数；

(6.2)判断在预设的周期内每个监测传感装置分别对应的计数是否大于第一阈值，如果大于阈值对该监测传感装置该进行维护；

(6.3)将在预设的周期内每个子区域内所有监测传感装置分别对应的计数进行求和，计算获得每个区域的域计数P；

(6.4)将每个区域的域计数P与第二阈值分别进行比较，判断在预设的周期内每个子区域对应的域计数P是否大于第二阈值，如果大于第二阈值则对该子区域进行重检和校准。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述第二阈值大于第一阈值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤(6)中基于多个子区域的域计数和子区域之间环境监测数据的平均值的差值判断子区域是否满足监测要求，对不满足要求的子区域的环境进行调整，具体包括如下步骤：

(a)分别获取预设周期内子区域的域计数P小于等于第二阈值的子区域的环境监测数据的平均值；

(b)分别计算子区域之间环境监测数据的平均值的差值；

(c)基于多个子区域的域计数P和子区域之间环境监测数据的平均值的差值判断子区域是否满足监测要求；

(d)对不满足要求的子区域的环境进行调整。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤(c)具体为利用域计数P的大小结合子区域之间环境监测数据的平均值的差值的大小是否超过限值来确定子区域是否满足监测要求。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述对监测传感装置进行维护包括利用无线充电模对监测设备进行无线充电。

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