面向物聯(lián)網(wǎng)與GIS的城市空氣污染監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)研究

夏魁良 蘇丹

摘要：基于物聯(lián)網(wǎng)和GIS城市空氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)城市的環(huán)境保護(hù)工作以及城市空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作都有著至關(guān)重要的作用。在城市周邊不同區(qū)域安設(shè)相應(yīng)的空氣監(jiān)測(cè)傳感器，同時(shí)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將傳感器所收集到的數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)浇K端服務(wù)器當(dāng)中，通過(guò)對(duì)GIS技術(shù)的有效應(yīng)用，可以有效的展現(xiàn)出城市空氣的污染指數(shù)，進(jìn)而為城市空氣環(huán)境保護(hù)工作提供了重要的保障。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);GIS技術(shù);空氣污染;監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在最近幾年的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，我國(guó)城市化建設(shè)發(fā)展速度不斷加快，有效推動(dòng)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在發(fā)展過(guò)程中對(duì)城市環(huán)境的影響問(wèn)題也尤為明顯?，F(xiàn)階段城市內(nèi)部經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生霧霾以及沙塵暴等不良空氣污染問(wèn)題，對(duì)整個(gè)城市的環(huán)境質(zhì)量保護(hù)工作提出了較大的難度，空氣質(zhì)量已經(jīng)成為我國(guó)以及整個(gè)社會(huì)人們重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，直接影響到了人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中的生活質(zhì)量。基于此，相關(guān)部門(mén)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和GIS技術(shù)對(duì)城市空氣污染進(jìn)行了有效的監(jiān)測(cè)，通過(guò)空氣監(jiān)測(cè)傳感器的有效應(yīng)用，可以有效收集城市內(nèi)部各個(gè)不同區(qū)域空氣污染指數(shù)，對(duì)提高整個(gè)城市污染監(jiān)測(cè)工作的效率和準(zhǔn)確度都有著重要的保障。

1.空氣污染監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)和任務(wù)

空氣污染監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)在工作過(guò)程當(dāng)中，主要是以物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和GIS技術(shù)沒(méi)技術(shù)，通過(guò)各種輔助性工作軟件以及相關(guān)的通訊數(shù)據(jù)等技術(shù)，對(duì)環(huán)境空氣問(wèn)題來(lái)加以實(shí)時(shí)性的監(jiān)測(cè)，通過(guò)空氣污染傳感器的作用，對(duì)城市內(nèi)部各個(gè)不同區(qū)域的空氣污染指數(shù)來(lái)進(jìn)行有效的信息收集，并且通過(guò)GPRS通信的方式，將所收集到的空氣環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性傳輸?shù)浇K端服務(wù)器當(dāng)中，然后通過(guò)終端服務(wù)器對(duì)空氣污染數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和處理。通過(guò)大量的實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)，最終可以有效判斷城市內(nèi)部不同區(qū)域的環(huán)境污染程度，同時(shí)對(duì)空氣當(dāng)中的污染物成分進(jìn)行了有效的判斷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)城市內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的高質(zhì)量開(kāi)展。

1.2組成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在空氣監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)當(dāng)中，可以將其分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層三個(gè)不同的層次，在這三個(gè)不同層次之間，可以通過(guò)無(wú)線通訊數(shù)據(jù)以及相關(guān)設(shè)備之間進(jìn)行有效的銜接，建立起一個(gè)完整有效的城市空氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。感知層當(dāng)中通常包含了城市內(nèi)部不同位置的傳感器設(shè)備，重點(diǎn)負(fù)責(zé)城市內(nèi)部空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，城市內(nèi)部空氣質(zhì)量信息接收以及對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)性傳輸。網(wǎng)絡(luò)層當(dāng)中主要是基于GPRS通信系統(tǒng)通過(guò)使用TCP/IP協(xié)議，有效連接到internet平臺(tái)當(dāng)中，主要是針對(duì)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)信號(hào)來(lái)進(jìn)行傳輸。應(yīng)用層當(dāng)中主要是在GIS系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，以客戶端的形式來(lái)完成各種環(huán)境收集數(shù)據(jù)的處理和分析，同時(shí)將最終得到的數(shù)據(jù)分析結(jié)果直接呈現(xiàn)給相關(guān)工作人員，讓工作人員對(duì)整個(gè)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)信息有著詳細(xì)的了解。

2.系統(tǒng)軟件框架結(jié)構(gòu)

空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)當(dāng)中，內(nèi)部系統(tǒng)服務(wù)器通過(guò)internet平臺(tái)的C#面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，來(lái)完成傳遞和處理感知層所獲取信息的任務(wù)。依照向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)來(lái)完成相關(guān)的信息傳遞以及對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部感知層的信息處理工作，根據(jù)功能的不同可以將系統(tǒng)內(nèi)部服務(wù)器劃分成三個(gè)不同的工作環(huán)節(jié)，即無(wú)線通訊環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)以及硬件工作環(huán)節(jié)。無(wú)線通信環(huán)節(jié)在工作過(guò)程當(dāng)中，主要是保證服務(wù)器和不同傳感器之間的信息傳遞工作，是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)記錄模塊當(dāng)中主要功能是將所搜集到的不同數(shù)據(jù)直接錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部，以此來(lái)用于數(shù)據(jù)的讀取和分析。硬件管理環(huán)節(jié)當(dāng)中主要是基于無(wú)線通信工作模塊，將遠(yuǎn)程空氣監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息以及單片機(jī)傳感器的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理，通過(guò)對(duì)硬件管理設(shè)備的有效應(yīng)用，可以充分感知到每一個(gè)傳感器內(nèi)部是否處于正常工作狀態(tài)，如果在通訊節(jié)點(diǎn)內(nèi)部出現(xiàn)工作異常情況，那么服務(wù)器終端會(huì)直接發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)信號(hào)來(lái)通知到相關(guān)用戶，需要將不同的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位傳感器進(jìn)行重新的設(shè)定，以此來(lái)保證整個(gè)城市環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)信息收集的科學(xué)性和有效性。

3.GIS技術(shù)的運(yùn)用

物聯(lián)網(wǎng)屬于現(xiàn)階段我國(guó)科技技術(shù)發(fā)展過(guò)程當(dāng)中重要的衍生產(chǎn)物，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和傳感器設(shè)備的有效應(yīng)用，主要是在傳感器內(nèi)部設(shè)置相應(yīng)的GPRS通信模塊，運(yùn)用無(wú)線通信設(shè)備和終端服務(wù)器之間進(jìn)行有效的信息連接，以此來(lái)形成一個(gè)多點(diǎn)或者是單點(diǎn)信息通訊的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。在城市內(nèi)部不同的區(qū)域當(dāng)中，每間隔一段距離設(shè)置相應(yīng)的傳感器設(shè)備，可以對(duì)整個(gè)城市不同區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)，因此可以在城市內(nèi)部形成一個(gè)覆蓋面積較廣的環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。地理信息系統(tǒng)在城市環(huán)境監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中起到的作用非常明顯，它基于計(jì)算機(jī)硬件和軟件的雙重支撐下，對(duì)城市空間當(dāng)中重要的地理分布數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)性采集，同時(shí)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行后續(xù)一系列的運(yùn)算和分析，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)城市環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效處理。

4.結(jié)束語(yǔ)：

由于空氣污染數(shù)據(jù)當(dāng)中包含了空間特性，并且在處理工作當(dāng)中需要使用到遙感技術(shù)以及相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)等，將所涉及到的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效的綜合到一起，以此來(lái)形成一種可讀性和可理解性較高的環(huán)境監(jiān)測(cè)信息。

參考文獻(xiàn)

[1]古黃玲，陳海楠.基于GIS的大氣污染物擴(kuò)散評(píng)價(jià)與可視化[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018，15（31）：91-93.

[2]李賽，曹素珍.空氣污染暴露測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].環(huán)境與健康雜志，2018，35（04）：354-360.