本發(fā)明涉及環(huán)保監(jiān)測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：相關(guān)技術(shù)中，對(duì)工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)的方法主要有：1)人工取樣實(shí)驗(yàn)室分析的方法，這種方法只能得到監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)某段時(shí)間內(nèi)的監(jiān)測(cè)值，無法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果受人為的影響很大。同時(shí)，當(dāng)監(jiān)測(cè)區(qū)域有害氣體濃度很高時(shí)會(huì)嚴(yán)重傷害監(jiān)測(cè)人員的身體健康。2)在線監(jiān)測(cè)法，多采用國(guó)外進(jìn)口的自動(dòng)化大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這種監(jiān)測(cè)方法，盡管能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但所用設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、難以維護(hù)、運(yùn)營(yíng)成本高且其工作環(huán)境苛刻。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、本地中央監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制終端；所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)獲取針對(duì)于工業(yè)園區(qū)大氣污染的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；所述本地中央監(jiān)控系統(tǒng)與所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)雙向通信，用于運(yùn)行大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理軟件，接收并分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；所述遠(yuǎn)程控制終端用于遠(yuǎn)程訪問、遠(yuǎn)程監(jiān)控本地中央監(jiān)控系統(tǒng)并接收本地中央監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來的報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明的有益效果：能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地反映大氣污染狀況并報(bào)警，監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好，適合構(gòu)建大規(guī)模的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，適合推廣應(yīng)用。附圖說明利用附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)連接示意圖；圖2是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、本地中央監(jiān)控系統(tǒng)2、遠(yuǎn)程控制終端3、智能終端4、數(shù)據(jù)采集單元11、數(shù)據(jù)處理單元12、數(shù)據(jù)傳輸單元13。具體實(shí)施方式結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參見圖1、圖2，本實(shí)施例的一種工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、本地中央監(jiān)控系統(tǒng)2、遠(yuǎn)程控制終端3；所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1用于通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)獲取針對(duì)于工業(yè)園區(qū)大氣污染的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；所述本地中央監(jiān)控系統(tǒng)2與所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1雙向通信，用于運(yùn)行大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理軟件，接收并分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；所述遠(yuǎn)程控制終端3用于遠(yuǎn)程訪問、遠(yuǎn)程監(jiān)控本地中央監(jiān)控系統(tǒng)2并接收本地中央監(jiān)控系統(tǒng)2發(fā)來的報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明上述實(shí)施例能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地反映大氣污染狀況并報(bào)警，監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1的可擴(kuò)展性好，適合構(gòu)建大規(guī)模的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，適合推廣應(yīng)用。優(yōu)選的，所述工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括智能終端4，所述智能終端4通過無線網(wǎng)絡(luò)接收各本地中央監(jiān)控系統(tǒng)2發(fā)來的報(bào)警消息。優(yōu)選的，所述智能終端4包括手機(jī)終端。本優(yōu)選實(shí)施例便于監(jiān)測(cè)人員及時(shí)獲取工業(yè)園區(qū)的監(jiān)測(cè)信息。優(yōu)選的，所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1包括數(shù)據(jù)采集單元11、數(shù)據(jù)處理單元12和數(shù)據(jù)傳輸單元13；所述數(shù)據(jù)采集單元11用于通過由各傳感器構(gòu)建的傳感器節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作進(jìn)行工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，并輸出各傳感器節(jié)點(diǎn)采集的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理單元12用于對(duì)各傳感器節(jié)點(diǎn)采集的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以獲得有效的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)傳輸單元13用于采用預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制進(jìn)行工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集單元11包括傳感器定位子單元和數(shù)據(jù)修正子單元；所述傳感器定位子單元用于進(jìn)行傳感器節(jié)點(diǎn)定位，所述進(jìn)行傳感器節(jié)點(diǎn)定位具體包括：(1)將少部分傳感器節(jié)點(diǎn)部署在已知的位置坐標(biāo)上，作為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置建立滿足家居環(huán)境的局部坐標(biāo)系；(2)假設(shè)未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為(x,y)，能夠與其進(jìn)行通信的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)分別為(x1,y1)，(x2,y2)，…，(xn,yn)，未知節(jié)點(diǎn)位于各信標(biāo)節(jié)點(diǎn)為圓心，通信半徑為半徑的圓的相交區(qū)域，取該區(qū)域任一點(diǎn)作為未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)預(yù)選點(diǎn)，未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)預(yù)選點(diǎn)到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的差分函數(shù)為：d(x,y)=Σi=1n|(x-xi)2+(x-xi)2-ri|]]>式中，ri為未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)預(yù)選點(diǎn)到(xi,yi)距離，i＝1，2，…，n，利用最大似然估計(jì)法求取該式的最小值，即為未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置；所述數(shù)據(jù)修正子單元用于對(duì)傳感器在非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，修正因子σ為：σ=e-(T-T0)2T2,T≥T0eT2(T-T0)2,T<T0]]>式中，T0為傳感器使用的標(biāo)準(zhǔn)溫度，T為傳感器使用時(shí)的環(huán)境溫度。本優(yōu)選實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了傳感器定位和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測(cè)量。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理單元12包括數(shù)據(jù)過濾模塊和數(shù)據(jù)補(bǔ)全模塊，所述數(shù)據(jù)過濾模塊用于通過智能網(wǎng)關(guān)過濾錯(cuò)誤的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)補(bǔ)全模塊用于填補(bǔ)丟失的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；所述通過智能網(wǎng)關(guān)過濾錯(cuò)誤的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括：(1)去除沒有落入傳感器讀數(shù)的有效范圍內(nèi)的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；(2)對(duì)剩余的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾處理，具體為：1)假設(shè)所有傳感器的傳感頻率一致且滑動(dòng)窗口大小為A，利用Jaccard相似度函數(shù)計(jì)算出兩個(gè)傳感器SI、SJ讀數(shù)行為的相似度Sim(xI(t),xJ(t))，其中xI(t)表示傳感器SI在時(shí)間t時(shí)的傳感讀數(shù)，xJ(t)表示傳感器SJ在時(shí)間t時(shí)的傳感讀數(shù)；2)定義傳感器SI、SJ的最初臨時(shí)相似度為：SimL0(I,J)=Sim(xI(A+t),xJ(A+t))]]>K+1時(shí)刻的臨時(shí)相似度為：SimLK+1(I,J)=μSimLK(I,J)+1+μ2Sim(xI(t),xJ(t))]]>式中，xI(A+t)表示傳感器SI最初的讀數(shù)行為，μ為設(shè)定的可調(diào)節(jié)的變量，μ的取值范圍為[-1,1]；3)設(shè)共有M個(gè)傳感器，來自傳感器SI的一個(gè)事件查詢q，在過去被傳感器頻繁查詢的數(shù)據(jù)比那些很少被傳感器SI讀取的數(shù)據(jù)與傳感器SI更具有相關(guān)性，計(jì)算傳感器SI的排序等級(jí)值QL(q,SI)，計(jì)算公式為：QL(q,SI)=maxi∈[1,M]SimLK+1(I,J)ΣJ=1MSimLK+1(I,J)×|n(q,SI)||N(q,SI)|+B]]>式中，n(q,SI)為在過去傳感器SI針對(duì)查詢q對(duì)一些主題的事件查詢數(shù)目，N(q,SI)表示傳感器SI針對(duì)查詢q的事件查詢總數(shù)，E為平滑因子；4)采用投票法判斷傳感器SI的當(dāng)前讀數(shù)是否為錯(cuò)誤讀數(shù)，設(shè)定判斷函數(shù)為：PI=ΣSJ∈net(I)VDecisionJ(I)·QL(q,SI)]]>式中，net(1)表示傳感器SI的鄰居傳感器集合，VDecisionj(I)表示鄰居傳感器SJ對(duì)傳感器SI作出投票決定，投票決定有兩類，一類是積極的，另一類為消極的，投票決定為積極時(shí)，VDecisionj(I)＝1，投票決定為消極時(shí)，VDecisionj(1)＝0；PI>0時(shí)，表示傳感器SI的當(dāng)前讀數(shù)為正常讀數(shù)，PI<0時(shí)，表示傳感器SI的當(dāng)前讀數(shù)為錯(cuò)誤讀數(shù)。所述填補(bǔ)丟失的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括：(1)采用K-means聚類方法進(jìn)行工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聚類處理；(2)對(duì)同一類中的缺失值進(jìn)行卻是數(shù)據(jù)的填充。本優(yōu)選實(shí)施例過濾錯(cuò)誤的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，考慮了傳感器與鄰居節(jié)點(diǎn)以及環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)性，通過排序算法為每個(gè)傳感器分配一個(gè)適當(dāng)?shù)臋?quán)重來反映傳感器的重要性，進(jìn)而對(duì)傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行取舍來過濾采集過程中的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)和環(huán)境引起的不正常數(shù)據(jù)，提高了過濾的精度；采用先聚類后填補(bǔ)缺失值的方式填補(bǔ)丟失的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以較好的考慮數(shù)據(jù)的局部特性，提高數(shù)據(jù)填補(bǔ)的精度。在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制包括：(1)簇內(nèi)成員在各自分配的時(shí)間段內(nèi)將采集到的數(shù)據(jù)以單跳的方式傳輸?shù)剿鶎俅氐拇仡^節(jié)點(diǎn)Ci，簇頭節(jié)點(diǎn)Ci對(duì)收集到的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理；(2)簇頭節(jié)點(diǎn)Ci根據(jù)下式選擇其他簇頭節(jié)點(diǎn)，以確定其路由候選簇頭節(jié)點(diǎn)集合CN：CN=djB<diBdij<diBNSi<NSj]]>式中，diB表示簇頭節(jié)點(diǎn)Ci到基站的距離，djB表示簇頭節(jié)點(diǎn)Cj到基站的距離，dij表示簇頭節(jié)點(diǎn)Ci到簇頭節(jié)點(diǎn)Cj的距離，NSi表示簇頭節(jié)點(diǎn)Ci的剩余能量級(jí)別，NSj表示簇頭節(jié)點(diǎn)Cj的剩余能量級(jí)別；(3)若路由候選簇頭節(jié)點(diǎn)集合CN為空，則簇頭節(jié)點(diǎn)Ci直接將工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給基站，并跳轉(zhuǎn)至(6)；(4)若路由候選簇頭節(jié)點(diǎn)集合中只存在一個(gè)比簇頭節(jié)點(diǎn)Ci距離基站更近或者剩余能量級(jí)別更高的其他簇頭節(jié)點(diǎn)Cj，則選擇簇頭節(jié)點(diǎn)Cj作為下一跳路由節(jié)點(diǎn)，并將工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給簇頭節(jié)點(diǎn)Cj，使簇頭節(jié)點(diǎn)Cj成為新的簇頭節(jié)點(diǎn)Ci，并跳轉(zhuǎn)回(2)；(5)若路由候選簇頭節(jié)點(diǎn)集合中存在多個(gè)比簇頭節(jié)點(diǎn)Ci距離基站更近或者剩余能量級(jí)別更高的其他簇頭節(jié)點(diǎn)Cj，則選擇使得轉(zhuǎn)發(fā)工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信開銷最小的簇頭節(jié)點(diǎn)Cj作為下一跳路由節(jié)點(diǎn)，并將工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給簇頭節(jié)點(diǎn)Cj，使簇頭節(jié)點(diǎn)Cj成為新的簇頭節(jié)點(diǎn)Ci，并跳轉(zhuǎn)回(2)；(6)基站接收簇頭節(jié)點(diǎn)Ci發(fā)送的工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。本優(yōu)選實(shí)施例采用預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制進(jìn)行工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸，使簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量分布更加均衡，有效解決了距離基站較近或者距離基站較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)能量過早消耗完的問題，從而延長(zhǎng)了整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的生命周期。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制包括：針對(duì)不同傳輸數(shù)據(jù)大小和傳輸距離采用不同的傳輸方式，定義傳輸函數(shù)Tr：Tr=SS0+DD0]]>式中，S為傳輸數(shù)據(jù)大小，S0為數(shù)據(jù)傳輸大小分界值，S0＝1MB，D為傳輸距離，D0為傳輸距離遠(yuǎn)近分界值，D0＝10m；若D<D0，則采用藍(lán)牙進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，若D≥D0且S≤S0，則采用zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，若D≥D0且S>S0，則采用WIFI進(jìn)行通信。本優(yōu)選實(shí)施例在實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)園區(qū)大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)低能耗、高速率的通信。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3