CN117332931A - 一种基于SaaS的智慧环保服务系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SaaS的智慧环保服务系统及方法，涉及智慧环保技术领域，包括：环保信息获取模块，用于获取并发送目标区域的环保数据，包括：监测区域布设多个大气污染物监测点，根据风向将第一位大气污染物监测点作为起始采集点，按时间戳依次递进采集所有大气污染物监测点，获取每个监测点的污染物浓度数据，并作为一组环保特征数据。本发明实时反馈环境参数变化，提高预警的准确性和及时性，同时结合风向判断监测点所反映的污染物对居民危害程度，以及从污染物的传播方向预测对居民的危害程度，对污染物进行提前预警。
Description
技术领域
本发明涉及智慧环保技术领域，具体来说，涉及一种基于SaaS的智慧环保服务系统及方法。
背景技术
环保即环境保护，是在个人、组织或政府层面，为大自然和人类福祉而保护自然环境的行为。由于工业发展导致环境污染问题过于严重，损害生态环境，部分更达到无法挽回的地步，触发各工业化国家对环境的重视，继而利用国家法律法规去规管和处理污染问题，并作出宣传使全社会注意污染对环境的深远影响，大数据是指无法在一定时间内用常规软件工具对其内容进行抓取、管理和处理的数据集合。
目前，对于污染物的监测预警过程，现有技术中通常利用基于对环境监测、预测、报警模块构成的智慧环保管家系统，来获取大气污染的危害程度，主要根据污染物的浓度超标而发出预警，此时预警是实时发生的，说明污染物对居民的危害已经产生，所以无法达到预警效果；因此，本发明为了解决现有直接监测并实时预警存在的预警不及时，无法提前避免污染物对居民危害的缺点，而提供一种基于SaaS的智慧环保服务系统。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于SaaS的智慧环保服务系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明一方面：
一种基于SaaS的智慧环保服务系统，包括：
环保信息获取模块，用于获取并发送目标区域的环保数据，其中，包括：监测区域布设多个大气污染物监测点，根据风向将第一位大气污染物监测点作为起始采集点，按时间戳依次递进采集所有大气污染物监测点，获取每个监测点的污染物浓度数据，并作为一组环保特征数据；
环保信息分析模块，用于提取一组环保特征数据，分析该组环保特征数据发展趋势为上升趋势或不上升趋势；
污染预警模块，对环保特征数据发展趋势为上升趋势，生成污染预警信息并将污染预警信号发送至污染预测模块；
污染预测模块，用于接收预警信号，并预测目标点下一时刻的污染指数预测值；
调度控制模块，用于根据预设调度规划对污染指数预测值生成规划建议信息，并根据规划建议信息生成调度控制信息发送至对应的环保设备。
进一步的，所述环保信息获取模块，包括：污染物浓度采集模块、风力风向仪、温度传感器和湿度传感器。
进一步的，所述污染物浓度采集模块，包括：二氧化硫浓度、氮氧化合物浓度、一氧化碳浓度、PM10浓度、PM2.5浓度和气象参数。
进一步的，所述环保信息分析模块，包括以下步骤：
若当前选定一组环保特征数据的发展趋势判定为上升趋势，则进行发送预警信号；
若当前选定一组环保特征数据的发展趋势判定为不上升趋势，则进行判断下一组环保特征数据的发展趋势。
进一步的，步骤所述选定一组环保特征数据的发展趋势判定，包括以下步骤：
对环保特征数据进行预处理：搭建以大气污染物监测点为x轴、以采集的环保特征数据值为y轴的平面直角坐标系，标记对应大气污染物监测点的环保特征数据值并生成散点曲线；
采用拐点识别方式查找曲线的拐点数据，通过单位组数据中的拐点数量判断数据发展趋势；
若曲线拐点数量为0时，计算原数据的斜率，其中，若斜率＞0，则发出预警信号；若斜率≤0，则不发出预警信号；
若曲线拐点数量为1时，提取拐点后的数据计算斜率，其中，若斜率＞0，则发出预警信号；若斜率≤0，则不发出预警信号；
进一步的，步骤所述通过单位组数据中的拐点数量判断数据发展趋势，还包括以下步骤：
若曲线拐点数量≥2时，采用极值趋势提取方式查找曲线的极大值数据，通过单位组数据中的极大值趋势判断数据发展趋势，包括以下步骤：
当曲线的极大值数量＜2时，提取极大值点与最新的数据点构建连线计算斜率，其中，若连线斜率＞0，则发出预警信号；若连线斜率≤0，则不发出预警信号；
当曲线的极大值数量≥2时，提取极大值点构建连线计算斜率，若连线斜率＞0，则发出预警信号，若连线斜率≤0，则不发出预警信号。
进一步的，所述污染预测模块，包括以下步骤：
预测目标点下一时刻的污染指数预测值，表示为：；其中，/>表示第i个监测点在下一时刻t+1的污染指数预测值，M表示位于第i个监测点在当前时刻t的上风向的多个第一监测点的数量，/>表示第s个第一监测点在当前时刻t的污染指数；/>表示目标点第s个第一监测点的方向与第i个监测点的当前时刻风向的夹角的大小，其中，/>表示当前时刻风向，/>表示目标点至第s个第一监测点的方向；/>表示第s个第一监测点到第i个监测点的第一距离，/>表示第s个第一监测点距过第i个监测点作平行于当前时刻风向的直线的第二距离。
本发明另一方面：
一种基于SaaS的智慧环保服务方法，包括以下步骤：
预先监测区域布设多个大气污染物监测点，根据风向将第一位大气污染物监测点作为起始采集点，按时间戳依次递进采集所有大气污染物监测点，获取每个监测点的污染物浓度数据，并作为一组环保特征数据；
提取一组环保特征数据，分析该组环保特征数据发展趋势为上升趋势或不上升趋势；
对环保特征数据发展趋势为上升趋势，生成污染预警信息并将污染预警信号；
接收预警信号，并预测目标点下一时刻的污染指数预测值；
根据预设调度规划对污染指数预测值生成规划建议信息，并根据规划建议信息生成调度控制信息发送至对应的环保设备。
本发明的有益效果：
本发明基于SaaS的智慧环保服务系统，通过预先监测区域布设多个大气污染物监测点，根据风向将第一位大气污染物监测点作为起始采集点，按时间戳依次递进采集所有大气污染物监测点，获取每个监测点的污染物浓度数据，并作为一组环保特征数据，进行分析该组环保特征数据发展趋势为上升趋势或不上升趋势，同时对环保特征数据发展趋势为上升趋势，生成污染预警信息并将污染预警信号，预测目标点下一时刻的污染指数预测值，进行生成调度控制信息发送至对应的环保设备，不仅实时反馈环境参数变化，提高预警的准确性和及时性，同时结合风向判断监测点所反映的污染物对居民危害程度，以及从污染物的传播方向预测对居民的危害程度，对污染物进行提前预警，而且立即采取解决措施，对污染指数预测值生成规划建议信息，并根据规划建议信息生成调度控制信息发送至对应的环保设备，实现提前对污染物进行预防，杜绝污染物对居民危害，保障居民健康，节省人力物力，最大可能的降低物质消耗，降低环境治理成本。
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是根据本发明实施例的一种基于SaaS的智慧环保服务系统的原理示意图；
图2是根据本发明实施例的一种基于SaaS的智慧环保服务方法的流程示意图。
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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个实施例，提供了一种基于SaaS的智慧环保服务系统。
如图1所示，根据本发明实施例的基于SaaS的智慧环保服务系统，包括：
环保信息获取模块1，用于获取并发送目标区域的环保数据，其中，包括：监测区域布设多个大气污染物监测点，根据风向将第一位大气污染物监测点作为起始采集点，按时间戳依次递进采集所有大气污染物监测点，获取每个监测点的污染物浓度数据，并作为一组环保特征数据；
本技术方案，环保信息获取模块1，包括：污染物浓度采集模块、风力风向仪、温度传感器和湿度传感器。
其中，污染物浓度采集模块，包括：二氧化硫浓度、氮氧化合物浓度、一氧化碳浓度、PM10浓度、PM2.5浓度和气象参数。
具体的，在应用时，需要预先对监测区域的多个位置建立污染物监测点，并对多个污染物监测点按顺序进行编号，每个监测点安装污染物传感器，获得每一时刻污染物浓度，同时在监测点安装风向检测仪、温度传感器和湿度传感器，分别获得当前监测点的每个时刻的风向数据、温度数据和湿度数据。
同时，根据监测点编号，当获取到风力风向仪的数据时，根据风向角度，对监测点编号进行排序形成风向路径，并将当前风向路径的监测点编号第一位作为起始采集点，最后一位监测点编号作为结束采集点。此外，在采集数据时，为了降低数据的误差性，可根据监测点编号之间的距离设置时间戳，并按时间戳依次对风向路径的监测点进行污染物浓度数据采集，从而获得一组环保特征数据。
环保信息分析模块2，用于提取一组环保特征数据，分析该组环保特征数据发展趋势为上升趋势或不上升趋势；
本技术方案，若当前选定一组环保特征数据的发展趋势判定为上升趋势，则进行发送预警信号；
若当前选定一组环保特征数据的发展趋势判定为不上升趋势，则进行判断下一组环保特征数据的发展趋势。
其中，步骤选定一组环保特征数据的发展趋势判定，包括以下步骤：
对环保特征数据进行预处理：搭建以大气污染物监测点为x轴、以采集的环保特征数据值为y轴的平面直角坐标系，标记对应大气污染物监测点的环保特征数据值并生成散点曲线；
采用拐点识别方式查找曲线的拐点数据，通过单位组数据中的拐点数量判断数据发展趋势；
若曲线拐点数量为0时，计算原数据的斜率，其中，若斜率＞0，则发出预警信号；若斜率≤0，则不发出预警信号；
若曲线拐点数量为1时，提取拐点后的数据计算斜率，其中，若斜率＞0，则发出预警信号；若斜率≤0，则不发出预警信号；
另外，步骤通过单位组数据中的拐点数量判断数据发展趋势，还包括以下步骤：
若曲线拐点数量≥2时，采用极值趋势提取方式查找曲线的极大值数据，通过单位组数据中的极大值趋势判断数据发展趋势，包括以下步骤：
当曲线的极大值数量＜2时，提取极大值点与最新的数据点构建连线计算斜率，其中，若连线斜率＞0，则发出预警信号；若连线斜率≤0，则不发出预警信号；
当曲线的极大值数量≥2时，提取极大值点构建连线计算斜率，若连线斜率＞0，则发出预警信号，若连线斜率≤0，则不发出预警信号。
污染预警模块3，对环保特征数据发展趋势为上升趋势，生成污染预警信息并将污染预警信号发送至污染预测模块4；
污染预测模块4，用于接收预警信号，并预测目标点下一时刻的污染指数预测值，表示为：；其中，/>表示第i个监测点在下一时刻t+1的污染指数预测值，M表示位于第i个监测点在当前时刻t的上风向的多个第一监测点的数量，/>表示第s个第一监测点在当前时刻t的污染指数；/>表示目标点第s个第一监测点的方向与第i个监测点的当前时刻风向的夹角的大小，其中，/>示当前时刻风向，/>表示目标点至第s个第一监测点的方向；/>表示第s个第一监测点到第i个监测点的第一距离，/>表示第s个第一监测点距过第i个监测点作平行于当前时刻风向的直线的第二距离。
本技术方案，对于获得的预测目标点下一时刻的污染指数预测值，可将污染指数预测值与作为结束采集点的监测点的上一时刻的污染物浓度数据相减，获取污染指数预警值。
调度控制模块5，用于根据预设调度规划对污染指数预测值生成规划建议信息，并根据规划建议信息生成调度控制信息发送至对应的环保设备。
具体的，在应用时，可预先根据污染指数预警值对应设置调度规划以及对应的环保设备处理规划，并按相应等级进行预警。
此外，需要特别说明的事，将获取的污染指数预警值与调度规划进行对照，当污染指数预警值符合调度规划时，进行按调度规划以及对应的环保设备处理规划进行环保服务。
借助于上述方案，通过实时反馈环境参数变化，提高预警的准确性和及时性，同时结合风向判断监测点所反映的污染物对居民危害程度，以及从污染物的传播方向预测对居民的危害程度，对污染物进行提前预警，而且立即采取解决措施，对污染指数预测值生成规划建议信息，并根据规划建议信息生成调度控制信息发送至对应的环保设备，实现提前对污染物进行预防，杜绝污染物对居民危害，保障居民健康，节省人力物力，最大可能的降低物质消耗，降低环境治理成本。
如图2所示，根据本发明的另一个实施例，提供了一种基于SaaS的智慧环保服务方法，包括以下步骤：
预先监测区域布设多个大气污染物监测点，根据风向将第一位大气污染物监测点作为起始采集点，按时间戳依次递进采集所有大气污染物监测点，获取每个监测点的污染物浓度数据，并作为一组环保特征数据；
提取一组环保特征数据，分析该组环保特征数据发展趋势为上升趋势或不上升趋势；
对环保特征数据发展趋势为上升趋势，生成污染预警信息并将污染预警信号；
接收预警信号，并预测目标点下一时刻的污染指数预测值；
根据预设调度规划对污染指数预测值生成规划建议信息，并根据规划建议信息生成调度控制信息发送至对应的环保设备。
综上，借助于本发明的上述技术方案，通过预先监测区域布设多个大气污染物监测点，根据风向将第一位大气污染物监测点作为起始采集点，按时间戳依次递进采集所有大气污染物监测点，获取每个监测点的污染物浓度数据，并作为一组环保特征数据，进行分析该组环保特征数据发展趋势为上升趋势或不上升趋势，同时对环保特征数据发展趋势为上升趋势，生成污染预警信息并将污染预警信号，预测目标点下一时刻的污染指数预测值，进行生成调度控制信息发送至对应的环保设备，不仅实时反馈环境参数变化，提高预警的准确性和及时性，同时结合风向判断监测点所反映的污染物对居民危害程度，以及从污染物的传播方向预测对居民的危害程度，对污染物进行提前预警，而且立即采取解决措施，对污染指数预测值生成规划建议信息，并根据规划建议信息生成调度控制信息发送至对应的环保设备，实现提前对污染物进行预防，杜绝污染物对居民危害，保障居民健康，节省人力物力，最大可能的降低物质消耗，降低环境治理成本。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (8)
1.一种基于SaaS的智慧环保服务系统，其特征在于，包括：
环保信息获取模块（1），用于获取并发送目标区域的环保数据，其中，包括：监测区域布设多个大气污染物监测点，根据风向将第一位大气污染物监测点作为起始采集点，按时间戳依次递进采集所有大气污染物监测点，获取每个监测点的污染物浓度数据，并作为一组环保特征数据；
环保信息分析模块（2），用于提取一组环保特征数据，分析该组环保特征数据发展趋势为上升趋势或不上升趋势；
污染预警模块（3），对环保特征数据发展趋势为上升趋势，生成污染预警信息并将污染预警信号发送至污染预测模块（4）；
污染预测模块（4），用于接收预警信号，并预测目标点下一时刻的污染指数预测值；
调度控制模块（5），用于根据预设调度规划对污染指数预测值生成规划建议信息，并根据规划建议信息生成调度控制信息发送至对应的环保设备。
2.根据权利要求1所述的基于SaaS的智慧环保服务系统，其特征在于，所述环保信息获取模块（1），包括：污染物浓度采集模块、风力风向仪、温度传感器和湿度传感器。
3.根据权利要求2所述的基于SaaS的智慧环保服务系统，其特征在于，所述污染物浓度采集模块，包括：二氧化硫浓度、氮氧化合物浓度、一氧化碳浓度、PM10浓度、PM2.5浓度和气象参数。
4.根据权利要求1所述的基于SaaS的智慧环保服务系统，其特征在于，所述环保信息分析模块（2），包括以下步骤：
若当前选定一组环保特征数据的发展趋势判定为上升趋势，则进行发送预警信号；
若当前选定一组环保特征数据的发展趋势判定为不上升趋势，则进行判断下一组环保特征数据的发展趋势。
5.根据权利要求4所述的基于SaaS的智慧环保服务系统，其特征在于，步骤所述选定一组环保特征数据的发展趋势判定，包括以下步骤：
对环保特征数据进行预处理：搭建以大气污染物监测点为x轴、以采集的环保特征数据值为y轴的平面直角坐标系，标记对应大气污染物监测点的环保特征数据值并生成散点曲线；
采用拐点识别方式查找曲线的拐点数据，通过单位组数据中的拐点数量判断数据发展趋势；
若曲线拐点数量为0时，计算原数据的斜率，其中，若斜率＞0，则发出预警信号；若斜率≤0，则不发出预警信号；
若曲线拐点数量为1时，提取拐点后的数据计算斜率，其中，若斜率＞0，则发出预警信号；若斜率≤0，则不发出预警信号。
6.根据权利要求5所述的基于SaaS的智慧环保服务系统，其特征在于，步骤所述通过单位组数据中的拐点数量判断数据发展趋势，还包括以下步骤：
若曲线拐点数量≥2时，采用极值趋势提取方式查找曲线的极大值数据，通过单位组数据中的极大值趋势判断数据发展趋势，包括以下步骤：
当曲线的极大值数量＜2时，提取极大值点与最新的数据点构建连线计算斜率，其中，若连线斜率＞0，则发出预警信号；若连线斜率≤0，则不发出预警信号；
当曲线的极大值数量≥2时，提取极大值点构建连线计算斜率，若连线斜率＞0，则发出预警信号，若连线斜率≤0，则不发出预警信号。
7.根据权利要求1所述的基于SaaS的智慧环保服务系统，其特征在于，所述污染预测模块（4），包括以下步骤：
预测目标点下一时刻的污染指数预测值，表示为：
；
其中，表示第i个监测点在下一时刻t+1的污染指数预测值，M表示位于第i个监测点在当前时刻t的上风向的多个第一监测点的数量，/>表示第s个第一监测点在当前时刻t的污染指数；/>表示目标点第s个第一监测点的方向与第i个监测点的当前时刻风向的夹角的大小，其中，/>示当前时刻风向，/>表示目标点至第s个第一监测点的方向；/>表示第s个第一监测点到第i个监测点的第一距离，/>表示第s个第一监测点距过第i个监测点作平行于当前时刻风向的直线的第二距离。
8.一种基于SaaS的智慧环保服务方法，其特征在于，用于权利要求1-7中的任意一项所述的基于SaaS的智慧环保服务系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
预先监测区域布设多个大气污染物监测点，根据风向将第一位大气污染物监测点作为起始采集点，按时间戳依次递进采集所有大气污染物监测点，获取每个监测点的污染物浓度数据，并作为一组环保特征数据；
提取一组环保特征数据，分析该组环保特征数据发展趋势为上升趋势或不上升趋势；
对环保特征数据发展趋势为上升趋势，生成污染预警信息并将污染预警信号；
接收预警信号，并预测目标点下一时刻的污染指数预测值；
根据预设调度规划对污染指数预测值生成规划建议信息，并根据规划建议信息生成调度控制信息发送至对应的环保设备。
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