基于物联网的大气污染(PM10)在线监测平台的设计

赵淑君 赵化兴

摘要：近年来，我国空气质量急剧下滑，影响着人们日常出行，为妥善解决城市大气污染（PM10）问题，该文研究设计了一套基于物联网技术的大气污染（PM10）在线监测平台，建立一套标准化科学监管技术并向全市进行示范推广，减少大气污染（PM10）导致的大气污染，还市民一片蓝天白云。

关键词：物联网;大气污染;PMIO;在线监测

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）10-0279-02

1概述

近些年来，伴随着雾霾重污染和沙塵天气过程的屡次发生，政府对空气质量的关注程度越来越高。细微的环境变化会更加广泛的反映在城市居民的身体健康状况上。可吸人颗粒物（PM10）被人吸人后，会累积在呼吸系统中，引发许多疾病。整治可吸人颗粒物的脚步从未停止，但是大气污染物排放总量仍居高不下，城市中绝大多数的单位没有对可吸人颗粒物的（PM10）进行有效治理，糟糕的空气影响的并不只是室外，一些公共场所也弥散着异昧，严重影响人们的日常生活与出行。因此，需要大气环境监测系统，帮助我们准确实时的了解大气质量。以辉县市为例，建立建筑工地扬尘（PM10）监测示范点10个，主要拆迁工地大气污染（PM10）监测示范点3个，笔者设计了基于物联网的大气污染（PM10）在线监测平台，对PM10进行实时在线监控，实现对各个监测点进行自动的连续监测、自动采样大气污染数据、自动处理实时数据，并且能够自动地将数据传送到数据中心，可以为环保部门提供实时可靠的数据依据。

2系统总体概述

大气污染（PM10）在线监测平台实现了对空气中PM10实时动态监测，系统基于传统计算机技术、物联网、自动监测和GIS在内的多种技术手段融合的大气质量管理系统。系统是由上位机和下位机两个组成部分。上位机主要是通过组态软件实现系统界面的显示，数据存储，数据处理，数据报表和数据预警等相关功能;下位机主要对监测点污染源进行数据采集，采集设备将采集到的数据通过物联网技术发送到上位机，由上位机做进一步的数据处理。大气污染（PM10）在线监测平台有功能模块主要由地理信息显示、监控源管理、数据综合查询、数据分析统计、数据管理、系统维护等功能。其功能结构如图1所示。

3系统设计

3.1系统总体设计

大气污染（PM10）在线监测平台是由应用层、平台层、传输层和感知层4个层次结构，如图2所示。其中，感知层是感知监控污染源现场，由多个传感器终端节点来监测采集现场数据，可以通过固定式监测、移动式监测和车载式监测等多种监测方法来实现现场数据的采集。传输层是通过传输网络将现场采集到的数据发送到平台层数据中心。平台层对接收到的数据进行分析、处理，完成实时数据显示、历史报表、数据预警等功能。应用层是将平台层的数据通过WEB发布到信息管理监控平台和移动信息发布平台，可以确保用户无论何时何地可以实时了解到平台数据信息。

3.2地理信息显示设计

在系统中将GIS控件嵌入到组态软件中，来设计实现系统中的地理信息显示。本系统在地理信息界面中将实时显示每一个监控点的信息，如：公司基本信息、实时监测数据、报警阀值设定和历史监测数据。并且可以实现地图的放大、缩小、测距、图层控制等地理信息的控制功能。其中，地理坐标和屏幕坐标转换算法如下：

W/W1=（x-xO）/xl

H/H1=（y-yO）/（H1-y1）

在一个坐标系中，地图中的坐标系通常认为向右的方向为x轴的正方向，向上的方向为Y轴的正方向，坐标原点为地图的左下角，如图3所示。而在屏幕上的方向则与地图上的坐标系不同，在屏幕坐标系上x轴定义与地图上的坐标系定义是一样的，都是向右为x轴的正方向，屏幕上坐标的Y轴与地图坐标上的Y轴定义不同，屏幕上的Y轴是向下为正方向，而坐标原点是在屏幕的左上角，如图4所示。因此，我们在记录地理坐标信息时，要先记录纬度信息，后记录经度信息。

3.3在线监测设计

在线监测设备模块包括在线仪器管理、报警阀值设定管理、在线监测数据管理、大气自动监测和在线监测设备的管理等几个管理模块。在线监测模块的主要工作流程如图5所示。

3.4分析统计模块设计

分析统计包括数据汇总、数据分析统计功能等操作。是对监测点按照设定的时间段、量程、监测因子等数值进行详细的分析统计。在该系统中，给用户提供了多种数据分析的方法可以通过图表分析、表格分析、曲线分析、棒图分析、饼图分析。分析统计模块的部分代码如下：

设定曲线时间

4结束语

本系统是集大气污染监测、远程控制和污染报警处理为一体的综合管理系统，系统采用物联网技术，以及数据采集设备搭建起对环境污染源的在线监测系统，实现了将采集到的各个分散点的环境信息传输到环保局的数据监测中心，监管部门可以随时掌控各个污染源的环境变化情况，弥补了监测点多且位置分散，监测点无人长期值守等情况，改变了环境监管部门的传统的人工监管方，提高了环境监管部门的工作效率。以基于物联网的大气污染（PM10）测控与治理技术为核心建立一套标准化科学监管技术并向全市进行示范推广，减少大气污染（PM10）导致的大气污染，还市民一片蓝天白云。