走航式環境實時監控系統巡航式網格空氣質量監測系統

2020-06-24 09:07:38 艾方立科技

走航式環境實時監控系統是基于移動式互聯平臺上開發的走航式環境自動監測設備。它可以集成H.265編碼高清視頻、10 80P直播，360度全方位旋轉云臺、4G無線傳輸、遠程監控監測&預警、揚塵監測產品、微型環境空氣質量監測系統、TVOCs監測系統、氣象參數等傳感器數據采集等功能于一體。具有環境空氣質量的實時監測與統計分析功能，符合國家標準GB 3095—2012《環境空氣質量標準》。配備了GPS定位模塊實現監測點位可實時回傳，車輛移動軌跡繪制，軌跡沿途線路揚塵排放濃度值的實時顯示。超標預警提示等功能。目前已廣泛應用于科研實驗，網格執法，巡邏檢查，空氣質量應急排查，網格監管盲區補充，應對重污染天氣，污染突發事件，散亂污點位篩選時更具時效性，能快速溯源，數據異常排查。

技術特點
TECHNICAL CHARACTERISTICS
【1】具有云端自動在線校準功能，自動修正傳感器漂移及環境干擾，無需現場人工校準；簡易化設計，拆卸方便無需改裝車輛；可以同時監測氣體參數和可吸入顆粒物，并在數據平臺上顯示出監測值。
【2】無工具拆卸，方便點位遷移與設備維護；采用進口高靈敏度的傳感器，響應時間快，分辨率高，線性好，檢測下限可達ppb級；參數可拓展，靈活配置。
【3】應用單片機和網絡通訊技術相結合，采用數據存儲功能，不僅可提供方便的數據查詢方式，還可以通過USB接口將數據轉存至計算機，用配套的上位機軟件自動計算日平均值、月均值、污染指數、生成各種圖形數據標，并進行打印。
【4】性能穩定、精確度高、操作方便、易于維護具有斷電保護功能；集成GPRS通信技術，實時監測大氣環境數據，實時傳輸數據，實時監控設備運行狀態。
【5】實現多參數自動監測，防干擾技術設計；實現各類參數采集，自動上傳網絡平臺，自動發布數據。
【6】GPS擴展，車輛移動軌跡繪制實時定位車輛與揚塵濃度信息；可配備網絡攝像頭，環境污染指標超標自動預警視頻抓拍，數據字符可在視頻疊加顯示。

技術參數
TECHNICAL PARAMETER

技術方案

TECHNICAL SOLUTIONS

走航式環境監測系統是我司結合不同的監測場景所衍生出來的產品，是移動監測、流動監測、短期工地等不確定性比較大的場景的首選監測利器。同時也是固定監測點位無法覆蓋到區域的有效補充。我司根據多年的實施經驗，研發生產出了多款走航式環境監測產品，分別是：

這幾款產品均可滿足客戶走航式監測的需求，監測參數可根據客戶需求進行組合配置，款式多樣，外觀設計滿足大眾審美觀。

【特色功能】

現場端物聯感知

智能感知層實現多維一體化，包括顆粒物原位測量裝置、有害氣體實時監測裝置等。

顆粒物原位測量裝置

本設備采用光散射原理測量顆粒濃度，較之傳統的β射線，微量震蕩天平法法測量粉塵濃度，具有適用性廣、測量速度快、運維方便、可在線實時測量等優點。本設備主要實現對揚塵PM2.5、PM10同時實時監測。

顆粒物原味測量子系統采用高靈敏的光散射光度計（濁度儀）技術測量顆粒物濃度。顆粒物首先經過粒子切割器，切割出我們需要測量的PM5、PM2.5粒子，切割后的顆粒物經過進樣口進入到光學測量室內。光源產生880nm的紅外光照射到顆粒物上發生散射，位于90°角位置上的探測器將散射光捕獲。通過散射光強與校準顆粒物質量濃度的關系，實時計算并將質量濃度傳送到數據采集與處理子系統。這種能理想地反映顆粒物特性的光學儀器能提供連續的總懸浮顆粒物濃度和切割點為PM10至PM2.5的顆粒物濃度。儀器內安裝了氣壓傳感器、溫度傳感器，與被校準后的精確限流孔兩端壓差的數字反饋信號結合，通過使用這樣的流量控制組件，對流量進行精確控制，可以獲得準確的樣品體積和精確的顆粒物粒徑切割點，實現了顆粒物的準確切割。顆粒物精確切割和數據優化保證儀器的高準確性，與美國EPA認證方法可比。并且顆粒物原位測量子系統配置了有溫濕度傳感器的加熱器，可以有效抑制濕度增加后帶來的正偏差。

GPS定位系統

設備內置GPS定位模塊，采用全球定位系統，實時記錄設備所處位置信息，并將實時的位置信息上傳至服務器，用戶也可登陸我司云平臺，在GIS實時地圖上查看到設備所處位置的標示點。

傳輸網絡

設備支持3G/4G，RJ45以太網接口，RS485，RS232等通訊方式把采集到的數據傳輸到云平臺，保存，分析，統計展示，預警處理。巡航軌跡回放走航式監測系統均配備GPS定位模塊，實時上傳設備的位置至服務器，用戶可登陸我司云平臺根據時間段查詢設備在改時間段的移動軌跡，并可進行回放查看。

斷點續傳

為預防設備出現斷網現象，從而導致監測數據丟失，我司特開發了斷點續傳功能，當設備監測到網絡中斷時，自動將監測數據保存至本地，待檢測到設備恢復網咯后，自動將斷線的這段時間里所監測到的數據上傳至服務器保存。

視頻監控

可配備高清網絡攝像機，實現對現場情況的實時圖像監控，基于數據庫的視頻疊加功能。支持與海康、大華等品牌攝像頭進行數據視頻疊加開發，配套客戶端和手機APP遠程查看錄像，通過上位機軟件設置閥值，超標自動抓拍上傳圖片，可實時錄像存儲時間不少于1個月。支持寬帶/WIFI/GPRS傳出方案。

系統架構

【1】采集端：采集端一般指現場數采儀或監測設備數據采集傳輸模塊，采集端并非屬于本系統的一部分，圖中給出只是為了方便描述。
【2】網絡通信層：網絡通信服務端系統，基于TCP協議，負責與采集端維持連接，進行數據通信。
【3】校驗、分析等處理，然后交由下層；另一方面，執行底層向采集端的發送任務，將發送任務組織為遵循規范的報文交由網絡通信層。

【4】監測數據處理層：報文處理層將監測數據報文解析為預定義格式的數據后交由本子系統，本子系統負責數據的最終存儲。本子系統劃分為兩個單元：本地緩存和數據庫存儲，本地緩存單元負責將數據緩存至本地磁盤，數據庫存儲單元負責將緩存的數據存至數據庫。
【5】設備參數狀態處理層。報文處理層將監測數據報文解析為預定義格式的數據后交由本子系統，本子系統負責數據的最終存儲。本子系統根據業務需求劃分為兩個模塊，每個模塊由本地緩存和數據庫存儲兩個單元組成。兩個模塊分別處理最新值數據和值更新記錄數據。
【6】實時庫：將基礎信息（如站點、監測項、設備參數項等）常駐內存，供各業務層子系統使用。實時庫在整個系統架構中處于中心地位，所有其它業務子系統都基于它進行數據處理，它自身沒有任何業務邏輯，僅作為數據層提供基礎信息及提供實時庫的持久化。
【7】系統啟動層：作為整個系統的啟動入口，負責管理所有業務子系統。運行監控系統：俗稱看門狗程序，負責監視所有業務子系統的運行。
【8】外部接口：提供本系統與外界的交互訪問，按照業務需求，目前此接口需要提供遠程設備控制功能。

環保信息化云平臺

環保信息化監控云平臺，基于大氣污染網格化監測系統建設，數據24 小時實時接收、保存、擁有下載、圖表顯示、智能分析、智能告警提醒/管理等功能，通過多模塊處理提高了平臺功能的可擴展性，亦可按照客戶需求進行對應的模塊功能開發的統合監管平臺。本平臺架設在服務器上，采用B / S 構架，通過網絡實現遠程登錄，無需安裝任何軟件，通過瀏覽器即可登錄查看。

【系統功能】

前置通訊功能
系統軟件通過同時支持多種通訊方式（如有線、無線、串口），多種通訊模式（如定時發送模式、實時發送模式、召喚發送模式等）和多種通訊協議進行數據采集。

實時內存庫

為了能保證系統的實時性，系統設有一個緊湊的、功能強大的實時內存庫，用來實時、高效地處理海量實時數據、實時狀態、實時報警、遙調指令、計算量數據等，對內部數據對象進行查找、定位、過濾等，并且實時刷新。實時內存庫提供數據訪問接口，以便于第三方或軟件開發人員訪問其中的數據（如WEB開發人員通過該接口在網頁上顯示相關數據）。

實時內存庫

為了能保證系統的實時性，系統設有一個緊湊的、功能強大的實時內存庫，用來實時、高效地處理海量實時數據、實時狀態、實時報警、遙調指令、計算量數據等，對內部數據對象進行查找、定位、過濾等，并且實時刷新。

數據處理

系統軟件可采集海量數據，這些海量數據需要快速、有效地處理，而系統軟件具有很強的數據處理能力，能根據客戶提供的計算公式、工程轉換方法、項目系數、審核規則、國家或行業相關規定等對采集的原始數據進行運算，算完后將原始數據和運算后數據在數據庫不同表中同時分別存儲。且出現越限數據、質量碼異常數據系統產生相關報警。

數據存儲

系統軟件具有多種數據庫的寫入功能，如ORACLE等。管理員通過相關配置界面選擇其中一種數據庫。系統具備數據緩存技術，將來不及寫入數據庫的數據及時存儲到實時文件里，在系統空閑時或故障恢復后及時將數據補回到數據庫內，確保數據不丟失。
對于與數據庫的連接、插入、查詢等操作，充分考慮了系統的容錯性，如出現斷線重連、異常屏蔽、數據庫死鎖等異常現象，系統均具有處理能力。系統采用多線程、多連接方式對數據庫進行操作，以確保海量數據的插入、查詢、更新等。

【系統拓撲】

【技術特點】
【1】大氣污染實時監控云平臺，無論身在何處，可隨時隨地通過電腦網頁在線查看歷史數據和實時數據。

【2】多站查詢：主要用于多臺設備進行數據對比查詢；支持巡航軌跡回放追溯。

【3】設備可分區域顯示與管理；滿足政府監管平臺框架及功能要求；實時數據查看；歷史數據變化曲線圖查看。

【4】支持小時平均，日平均，月平均；支持數據同比與環比分析；支持對各項指標進行排名。

【5】空氣質量優良情況統計；數據導出，Excel 表格形式統計數據。支持設備管理，設備檔案，售后、升級記錄；支持用戶管理與權限管理。

【6】可根據需要開放相關數據接口；支持 5000 以上數量級的設備接入；支持OEM 定制開發，支持定制界面。

【7】支持多種參數監管，VOCs、顆粒物（PM2.5/PM10/TSP）、噪聲、氣象五參數、負氧離子、總輻射、光照強度、雨量、O2、H2S、NH3、SO2、NO2、CO2、CO、O3、CH2O 等監測數據處理。

【8】實時告警頁面查看，歷史告警記錄查詢；支持多種遠程啟動聯動功能，網頁，微信，配套軟件等方式；報警閥值遠程可配置。

【9】可以隨時隨地通過智能手機查看歷史和實時數據。

【10】標準GIS 實時地圖，支持 GIS 電子地圖狀態顯示，離線，在線，與報警閃動。

【11】實時數據與國控點數據同一畫面輸出比對；設備實時數據與狀態顯示。

【12】數據庫自動備份與容災，確保數據案例不丟。

【系統性能】

》由于本系統負責現場各類上傳數據的接收、處理、分析和存儲，因此系統的健壯性、穩定性非常重要。系統需具備如下性能：
》系統寫入速度不低于10000條/秒。可確保7*24小時穩定無故障運行。
》可支持10000個點的數據并發處理，并且可擴展通訊協議。

平臺功能

》數據中心:展示設備的基本實時參數和設備狀態等
》地圖監測:以電子地圖的形式展示設備的所在位置，點擊后可以顯示設備的各式參數
走航式環境實時監控系統巡航式網格空氣質量監測系統

》視頻中心:對用戶所擁有的設備的攝像頭進行一個統一的瀏覽和顯示
》數據分析：歷史數據:展示設備的歷史數據；數據對比：進行設備的數據對比分析；檢測排名：設備的實時數據總覽排名；傳輸統計：展示設備的所選時間內的數據傳輸統計。

》污染日歷：顯示出設備所選月份的污染物濃度情況；數據導出：導出設備所需數據；告警中心：實時告警:展示目前旗下設備的告警情況；歷史告警:顯示設備所選時間內的告警情況。
》狀態總覽：總覽用戶旗下全部設備狀態及設備信息；操作日志：該帳號最近的操作記錄；設備管理：對設備進行管理；用戶管理：對用戶進行管理；個人中心：用戶自身信息修改；數據大屏：一張圖顯示監管數據。