CN113124933A - 一种基于物联网的环境监测***及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的环境监测***及监测方法,监测***包括监测单元、无线传输单元、控制单元和环境调节单元,各监测网点均设有至少一个监测单元和至少一个环境调节单元,监测单元用于监测环境状况,环境调节单元用于根据对应监测网点环境状况进行相应调节动作,控制单元包括物联网平台处理模块、云端服务器和用户操作终端;本发明能够及时、高效、精准地对环境进行实时监测及后续维护动作,能够对包括险峻地势地区在内的众多网点进行统一监管,监测范围广,智能化程度高,节省人力并间接保障电力维护人员人身安全。
Description
技术领域
本发明属于环境监测及物联网技术领域,具体涉及一种基于物联网的环境监测***及监测方法。
背景技术
近年来,环境恶化趋势明显,对环境监测的要求也随之不断提高。目前,户外的常规气象检测主要包括风速、风向、温度、压力等因子的测定,在测定过程中,需要工作人员将仪器放置于设定采样点,然后用相应仪器对各个因子进行测定并记录,这种检测方式主要存在以下几点问题:
1、中国地大物博,地形复杂多样,按照传统方式进行环境检测不仅需要耗费大量人力,效率极低,还极大影响时效性,造成采集的数据参考性不高;同时,对于四川盆地等地势险峻区域,现场作业难度高,安全隐患大。
2、传统检测方式仅为单一的信息采集,检测到的环境信息需汇总后反馈至后端维护部门,然后才能够进行相关处理动作,时间久,效率低,当出现森林火灾等需要即时处理的紧急情况时,轻则扩大损毁森林范围,重则贻误扑救时机,造成重大安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的环境监测***及监测方法,能够及时、高效、精准地对环境进行实时监测及后续维护动作,能够对包括险峻地势地区在内的众多网点进行统一监管,监测范围广,智能化程度高,节省人力并间接保障电力维护人员人身安全。
本发明采用的技术方案如下:
一种基于物联网的环境监测***,包括监测单元、无线传输单元、控制单元和环境调节单元;
监测单元数量为多个,每个监测网点均设有至少一个监测单元,监测单元用于监测对应网点的环境状况;多个监测单元输出的监测信号通过无线传输单元传送至控制单元;
环境调节单元数量为多个,每个监测网点均设有至少一个环境调节单元,环境调节单元用于根据对应监测网点环境状况进行相应调节动作;多个环境调节单元分别通过无线传输单元接入控制单元的调控信号;
控制单元包括物联网平台处理模块、云端服务器和用户操作终端,物联网平台处理模块第一通讯端连接有通用接口模块,通用接口模块输入端通过无线传输单元与多个监测单元分别连接,通用接口模块输出端通过无线传输单元与多个调节单元受控端分别连接。
进一步地,所述监测单元包括室内环境监测模块和户外环境监测模块;室内环境监测模块包括室内空气质量传感器模组、室内温湿度传感器模组、室内光照传感器模组和/或室内噪声传感器模组;户外环境监测模块包括气象参数监测模组、AQI监测模组、户外光照传感器模组、热源监测模组和/或户外空气监测模组。
进一步地,所述室内温湿度传感器组和气象参数监测模组均包括SHT20温湿度传感器。
进一步地,所述室内光照传感器模组和户外光照传感器模组均包括BH1750光强模块。
进一步地,所述调节单元包括温度调节模组、湿度调节模组、消防模组和/或报警模组。
进一步地,所述无线传输单元采用YOLO无线传输模块。
进一步地,所述无线传输单元采用LORA无线传输标准进行信号传输。
一种基于物联网的环境监测***的监测方法,包括
采集监测网点环境指数;
调取监测网点对应的指数阈值进行比较,筛选环境异常的监测网点;
将环境异常监测网点的环境指数信息传输至云端服务器及用户操作终端,用户根据预设权限级别查看对应环境指数信息;
用户从监测网点对应可执行指令列表中选取并输入调节指令;
监测网点的环境调节单元根据调节指令进行调节动作。
进一步地,所述将环境异常监测网点的环境指数信息传输至云端服务器及用户操作终端具体包括:
将环境指数信息及对应监测网点的属性信息打包后传输至云端服务器及用户操作终端;
用户操作终端界面可视化显示监测网点坐标及环境指数信息。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、通过在各个监测网点设置监测单元和调节单元,并通过将二者进行联合,实现了各个网点的统一管理及更为广泛范围内的实时的环境监控,同时,本发明能够根据监控结果对异常状况自动做出相应调控,省去了人员现场检测的工作,且避免因消息滞后引起的影响扩大化,时效性强,效率高,精准度高;
2、通过采用监测异常-上传数据-发送指令-调控动作的监测方法,实现了各监测网点监测***及调节***的统一管控,及时、高效、精准地对环境进行实时监测及后续维护动作,及时发现及解决环境异常状况,避免事态扩大化,及时将损失将至最低,同时,自动监控、远程控制及自动调控的方法有效降低了人力消耗,且智能化程度高,调控效果好,为整个监测环境的安全稳定提供保障。
附图说明
图1为本发明中监测***的结构图。
具体实施方式
本发明公开了一种基于物联网的环境监测***,包括监测单元、无线传输单元、控制单元和环境调节单元;
监测单元数量为多个,每个监测网点均设有至少一个监测单元,监测单元用于监测对应网点的环境状况;多个监测单元输出的监测信号通过无线传输单元传送至控制单元;
环境调节单元数量为多个,每个监测网点均设有至少一个环境调节单元,环境调节单元用于根据对应监测网点环境状况进行相应调节动作;多个环境调节单元分别通过无线传输单元接入控制单元的调控信号;
控制单元包括物联网平台处理模块、云端服务器和用户操作终端,物联网平台处理模块第一通讯端连接有通用接口模块,通用接口模块输入端通过无线传输单元与多个监测单元分别连接,通用接口模块输出端通过无线传输单元与多个调节单元受控端分别连接。
本发明还公开了一种基于物联网的环境监测***的监测方法,包括
采集监测网点环境指数;
调取监测网点对应的指数阈值进行比较,筛选环境异常的监测网点;
将环境异常监测网点的环境指数信息传输至云端服务器及用户操作终端,用户根据预设权限级别查看对应环境指数信息;
用户从监测网点对应可执行指令列表中选取并输入调节指令;
监测网点的环境调节单元根据调节指令进行调节动作。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示,本发明公开了一种基于物联网的环境监测***,包括监测单元、无线传输单元、控制单元和环境调节单元。
控制单元包括物联网平台处理模块、云端服务器和用户操作终端,物联网平台处理模块第一通讯端连接有通用接口模块,物联网平台处理模块第二通讯端连接云端服务器第一通讯端,云端服务器连接用户操作终端。
通用接口模块结构上设有通用化的应用接口,能够接入各种不同功能的监测仪器,如室内烟雾报警器、森林热源监测装置等,为特性不同的监测网点提供灵活通用的硬件支持。各监测单元上为传感器提供了常用的如IIC、SPI和UART串口接口,降低了常用传感器在设备上的部署难度。
监测单元数量为多个,每个监测网点均设有至少一个监测单元用于监测所在监测网点的环境状况,每个监测单元输出的监测信号通过YOLO无线传输模块传送至通用接口模块输入端。
监测单元根据监测环境类型分为室内环境监测模块和户外环境监测模块。
室内监测模块对厂房车间、精密实验室等室内环境进行实时监测。室内监测模块包括室内空气质量传感器模组、室内温湿度传感器模组、室内光照传感器模组和/或室内噪声传感器模组。空气质量传感器模组对颗粒物、二氧化硫、甲醛、氧气等空气指数进行监测,室内温湿度传感器模组对室内温度和湿度等指数进行监测,室内光照传感器模组对光照强度指数进行监测,室内噪声传感器对室内噪声指数进行监测。
需要指出的是,室内各传感器模组的具体监测项目根据室内环境特性进行预设,室内各传感器模组采用的传感器根据对应监测项目进行选定。
户外监测模块对森林、湖泊等户外环境进行实时监测。户外环境监测模块包括气象参数监测模组、AQI监测模组、户外光照传感器模组、热源监测模组和/或户外空气监测模组。气象参数监测模组对气压、温度、湿度、风向等气象参数进行监测,AQI监测模组对PM2.5、二氧化硫、一氧化碳等环境污染指标进行监测,户外光照传感器模组对户外光照强度指数进行监测,热源监测模组对户外热源进行监测,户外空气监测模组对氧气、二氧化碳等空气指标进行监测。
需要指出的是,户外各监测模组的具体监测项目根据户外环境特性进行预设,户外各监测模组采用的传感器等监测设备根据对应监测项目进行选定。
环境调节单元数量为多个,每个监测网点均设有至少一个环境调节单元用于根据对应监测网点环境状况进行相应调节动作,通用接口模块输出端通过YOLO无线传输模块传送用户操作终端发送的控制命令至对应环境调节单元。
本发明采用的YOLO无线传输模块优势在于超远程无线传输距离,超低功耗,在监测传感器分布较为复杂的城市、山地部署环境下,YOLO无线传输模块具有明显的优势。
环境调节单元包括温度调节模组、湿度调节模组、消防模组和/或报警模组等多个调节模块,调节模块根据监测网点的特性及对应监测单元的监测项目进行选定,例如,对于户外的森林而言,根据环境特性预设的主要监测项目包括温湿度及热源,则该网点对应的监测单元包括气象参数监测模组和热源监测模组,对应的环境调节单元包括加温加湿模块、火灾报警模块等。
优选室内温湿度传感器组和气象参数监测模组均包括SHT20温湿度传感器。SHT20温湿度传感器是STH20传感器系列中性价比相对较高的一款产品,用户的使用率高,应用领域较为广泛,该传感器在尺寸设计和智能应用方面建立了新的标准,而且可以在高湿度环境下进行检测,保证了设备在恶劣环境下的稳定性。
优选室内光照传感器模组和户外光照传感器模组均包括用于检测环境光照强度BH1750光强模块。BH1750光强传感器采用了标准IC总线接口,测试光强范围在1x到655351x之间。该模块优点在于不但光强度采集精度高,而且是一个接近视觉灵敏度的光谱传感器,实时性强,电路设计简单,容易集成,测试的光强范围广。
本发明开公开了一种基于物联网的环境监测***的监测方法,包括
采集监测网点环境指数;
调取监测网点对应的指数阈值进行比较,筛选环境异常的监测网点;
将环境异常监测网点的环境指数信息传输至云端服务器及用户操作终端,用户根据预设权限级别查看对应环境指数信息;
用户从监测网点对应可执行指令列表中选取并输入调节指令;
监测网点的环境调节单元根据调节指令进行调节动作。
具体为:
S1:在监测单元接收到各监测模块获取的环境数据(如温度、气压、湿度等)后,将监测单元对应网点的坐标、情况简介等属性信息与获取的环境数据打包为文件包,然后将文件包通过LORA传输标准精油通用化接口传输至物联网平台处理模块。
S2:物联网平台处理模块将文件包解压和计算,将接收到的环境数据与***预设阈值进行对比计算,根据计算结果判断监测网点的环境状况。
S3:物联网平台处理模块将解算获取的监测网点环境状况及网点信息上传至云端服务器。
S4:对于异常的环境指数,云端服务器根据网点信息调取监测网点对应的可执行指令列表,然后将异常环境指数、监测网点信息及可执行命令列表推送至用户操作终端,此过程中的可执行指令列表根据监测网点所设环境调节设备进行预设并存储于云端服务器。
S5:用户通过用户操作终端选定和发送调节指令,调节指令发送至对应环境调节单元执行调节动作。
在此过程中,为了防止用户误操作对整个监测***造成影响,对用户操作终端设定有用户级别,用户仅能进行级别范畴内的操作,例如,任何技术人员均可查看环境状况,但仅有后期维护人员有权限进行调节命令的选定和发送。
用户终端接收到异常环境指数、监测网点信息及可执行命令列表后,监测网点坐标及环境指数信息可视化界面显示于用户终端界面。终端界面信息采用软件AndroidStudio、PHPstorm、DreamWaver等软件进行编写,优点在于利用计算机强大的图形用户界面(GUI),用计算机直接读数。根据工程的实际需要,使用人员可以通过软件编程或采用现有分析软件,实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理,其基于软件的体系结构还大大节省了开发和维护费用。
本发明利用实时地的、分布更加广泛的、覆盖范围更加完整的物联网环境监测***以及云端化的管理***,为环境监测提供了更加广泛的技术支持。除了能够实时观测到各个区域模块所检测的环境数值,监测数据能够上传至云端服务器,使得用户可以更为便捷、直观地随时查看和分析保存的数据。例如绿色植被的生长情况、空气湿度和空气质量的情况、土壤温湿度的情况、研究外来植物对我国生态植被的影响等等。有了更为完整和广泛的数据记录,用户可以通过数据库查询到这些植物、空气、土壤的情况,便于后期进行***分析以及通过分析获取相应措施手段,进而实现进一步提高环境监测质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于物联网的环境监测***,其特征在于:包括监测单元、无线传输单元、控制单元和环境调节单元;
监测单元数量为多个,每个监测网点均设有至少一个监测单元,监测单元用于监测对应网点的环境状况;多个监测单元输出的监测信号通过无线传输单元传送至控制单元;
环境调节单元数量为多个,每个监测网点均设有至少一个环境调节单元,环境调节单元用于根据对应监测网点环境状况进行相应调节动作;多个环境调节单元分别通过无线传输单元接入控制单元的调控信号;
控制单元包括物联网平台处理模块、云端服务器和用户操作终端,物联网平台处理模块第一通讯端连接有通用接口模块,通用接口模块输入端通过无线传输单元与多个监测单元分别连接,通用接口模块输出端通过无线传输单元与多个调节单元受控端分别连接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的环境监测***,其特征在于:所述监测单元包括室内环境监测模块和户外环境监测模块;室内环境监测模块包括室内空气质量传感器模组、室内温湿度传感器模组、室内光照传感器模组和/或室内噪声传感器模组;户外环境监测模块包括气象参数监测模组、AQI监测模组、户外光照传感器模组、热源监测模组和/或户外空气监测模组。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的环境监测***,其特征在于:所述室内温湿度传感器组和气象参数监测模组均包括SHT20温湿度传感器。
4.根据权利要求2所述的基于物联网的环境监测***,其特征在于:所述室内光照传感器模组和户外光照传感器模组均包括BH1750光强模块。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的环境监测***,其特征在于:所述调节单元包括温度调节模组、湿度调节模组、消防模组和/或报警模组。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的环境监测***,其特征在于:所述无线传输单元采用YOLO无线传输模块。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的环境监测***,其特征在于:所述无线传输单元采用LORA无线传输标准进行信号传输。
8.一种基于权利要求1所述基于物联网的环境监测***的监测方法,其特征在于:包括
采集监测网点环境指数;
调取监测网点对应的指数阈值进行比较,筛选环境异常的监测网点;
将环境异常监测网点的环境指数信息传输至云端服务器及用户操作终端,用户根据预设权限级别查看对应环境指数信息;
用户从监测网点对应可执行指令列表中选取并输入调节指令;
监测网点的环境调节单元根据调节指令进行调节动作。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的环境监测***的监测方法,其特征在于:所述将环境异常监测网点的环境指数信息传输至云端服务器及用户操作终端具体包括:
将环境指数信息及对应监测网点的属性信息打包后传输至云端服务器及用户操作终端;
用户操作终端界面可视化显示监测网点坐标及环境指数信息。
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