一种智慧城市大气质量监测与预警系统技术方案

本发明专利技术涉及大气监测技术领域，具体涉及一种智慧城市大气质量监测与预警系统，包括中央处理单元，感测单元

【技术实现步骤摘要】
一种智慧城市大气质量监测与预警系统


[0001]本专利技术涉及大气监测
，尤其涉及一种智慧城市大气质量监测与预警系统
。

技术介绍

[0002]随着城市化进程的加速和工业发展，大气污染问题越来越引起人们的关注
。
传统的大气质量监测方法主要依赖于固定的观测站进行周期性测量，这种方式不仅设备成本高
、
维护复杂，而且由于观测点的局限性，很难对整个城市或更广泛区域的大气质量进行准确和全面的评估，此外，这些系统往往缺乏有效的数据存储和分析能力，使得难以实时发出准确的预警信息或进行长期趋势分析
。
[0003]当前的监测系统一般采用电网供电，这在电力不稳定或电网无法覆盖的区域造成了明显的局限性，而且，即使有的监测系统具有一定的数据存储和分析能力，这些系统通常也无法实现与其他城市基础设施的集成，如交通信号控制
、
公共场所的通风系统等，因而缺乏针对性和实时性的大气质量改善措施
。
[0004]针对这些问题，有些现有技术尝试通过增加更多的观测点或应用更先进的数据分析方法来改进，但这些改进通常是孤立的，没有形成一个完整
、
系统的解决方案
。
例如，即使有先进的数据分析算法，如果没有有效
、
可靠的数据来源和存储机制，其应用仍然会受到限制
。
[0005]因此，急需一种能够实现高度集成
、
自主运行
、
并具有高效
、
准确和自适应大气质量监测与预警功能的系统
。

技术实现思路

[0006]基于上述目的，本专利技术提供了一种智慧城市大气质量监测与预警系统
。
[0007]一种智慧城市大气质量监测与预警系统，包括中央处理单元，感测单元
、
数据存储模块
、
通信模块
、
用户界面以及大气质量动态调整模块，其中，
[0008]中央处理单元接收来自感测单元的大气质量参数，并将大气质量参数与数据存储模块中存储的历史数据进行比较，以生成预警信息；
[0009]通信模块用于实现中央处理单元与感测单元之间的数据传输，以及将预警信息发送至用户界面和大气质量动态调整模块；
[0010]大气质量动态调整模块根据接收到的预警信息，实施空气质量改善措施，改善措施包括通过调整所连接的智能交通信号系统或者通过向附近的工厂发送停工或减排指令来减少空气污染源，降低大气污染物浓度；
[0011]用户界面配置为显示接收到的预警信息和由大气质量动态调整模块实施的空气质量改善措施
。
[0012]进一步的，所述中央处理单元内设有大气质量参数比较算法，该大气质量参数比较算法从通信模块接收来自感测单元的实时大气质量参数，包括
PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3
和
CO
的数值，大气质量参数比较算法与数据存储模块建立连接，用于获取存储的历史大气质量数据，该历史数据涵盖过去7天内每小时的平均大气质量数值；
[0013]大气质量参数比较算法对实时数据进行时间戳标记，并将其存储在数据存储模块内，选择与实时数据时间戳相匹配的历史数据时间段进行比较
。
[0014]最后，生成的预警信息通过通信模块传输至用户界面，以可视化的方式展示，同时，该预警信息也传输至大气质量动态调整模块，以触发相应的大气质量改善措施
。
[0015]进一步的，所述通信模块包括数据接收子模块和数据发送子模块；
[0016]所述数据接收子模块通过无线传感器网络与感测单元进行连接，在无线传感器网络中，感测单元周期性地采集大气质量参数，包括
PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3
和
CO
的数值，通过
Zigbee
无线通信协议，将数据加密并发送到数据接收子模块，接收到的数据首先解密，由数据接收子模块通过内部总线传输给中央处理单元；
[0017]数据发送子模块接收来自中央处理单元的预警信息，当中央处理单元生成预警信息后，该预警信息通过
JSON
格式封装，并分别发送至用户界面和大气质量动态调整模块，用户界面接收预警信息后进行解析并以图形或文本的形式展示，同时，大气质量动态调整模块接收到预警信息后，将根据预警内容调整其控制策略
。
[0018]进一步的，所述大气质量动态调整模块包括自适应调控算法和交通流控制子模块，其中，
[0019]所述自适应调控算法
(ADCA)
接收来自中央处理单元通过通信模块传输的预警信息，并解析其中的大气质量参数
、
设定阈值和与历史数据的差异；
[0020]根据预警信息，自适应调控算法判断是否需要启动大气质量改善措施；
[0021]交通流控制子模块接收到自适应调控算法的指令后，通过与智能交通系统
(ITS)
进行数据交换，实时调整交通灯的红绿灯时长或发布临时交通管制通知
。
[0022]进一步的，所述自适应调控算法具体如下：
[0023]预警信息解析：接收到来自中央处理单元的预警信息后，自适应调控算法解析其中的各项大气质量参数
、
设定阈值和与历史数据的差异
(
Δ
X)
；
[0024]参数权重分配：对于每个超过阈值的大气质量参数，自适应调控算法将分配一个权重
W
，其由以下公式计算：
[0025]确定措施强度：自适应调控算法计算一个措施强度
(SI):
[0026][0027]其中，
n
是超过阈值的大气质量参数数量
。
[0028]进一步的，所述自适应调控算法还包括：
[0029]生成调控指令：根据计算得出的
SI
值，自适应调控算法决定启动一种或多种大气质量改善措施，改善措施包括：
[0030]向交通流控制子模块发送指令，要求临时限制某一区域内的机动车流量或提高公共交通频率；
[0031]自动向附近工厂的排放控制系统发送减排指令；
[0032]向城市绿化系统发送指令，启动大规模绿植喷水或增湿操作
。
[0033]进一步的，所述数据存储模块包括短期数据缓存区和长期数据存储区，该数据存
储模块通过内部数据总线与中央处理单元相连；
[0034]短期数据缓存区：该区域用于存储近期收集的大气质量参数，该近期大气质量参数在被收集后发送到中央处理单元进行实时分析，该短期数据缓存区使用
SRAM
存储技术；
[0035]长期数据存储区：该区域用于存储历史大气质量数据，以便进行长期趋势分析或模式识别，该历史大气质量数据以时间戳和地理标签的形式存储，使用
SSD
硬盘存储
。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种智慧城市大气质量监测与预警系统，其特征在于，包括中央处理单元，感测单元
、
数据存储模块
、
通信模块
、
用户界面以及大气质量动态调整模块，其中，中央处理单元接收来自感测单元的大气质量参数，并将大气质量参数与数据存储模块中存储的历史数据进行比较，以生成预警信息；通信模块用于实现中央处理单元与感测单元之间的数据传输，以及将预警信息发送至用户界面和大气质量动态调整模块；大气质量动态调整模块根据接收到的预警信息，实施空气质量改善措施，改善措施包括通过调整所连接的智能交通信号系统或者通过向附近的工厂发送停工或减排指令来减少空气污染源，降低大气污染物浓度；用户界面配置为显示接收到的预警信息和由大气质量动态调整模块实施的空气质量改善措施
。2.
根据权利要求1所述的一种智慧城市大气质量监测与预警系统，其特征在于，所述中央处理单元内设有大气质量参数比较算法，该大气质量参数比较算法从通信模块接收来自感测单元的实时大气质量参数，包括
PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3
和
CO
的数值，大气质量参数比较算法与数据存储模块建立连接，用于获取存储的历史大气质量数据，该历史数据涵盖过去7天内每小时的平均大气质量数值；大气质量参数比较算法对实时数据进行时间戳标记，并将其存储在数据存储模块内，选择与实时数据时间戳相匹配的历史数据时间段进行比较；生成的预警信息通过通信模块传输至用户界面，以可视化的方式展示，同时，该预警信息也传输至大气质量动态调整模块，以触发相应的大气质量改善措施
。3.
根据权利要求2所述的一种智慧城市大气质量监测与预警系统，其特征在于，所述通信模块包括数据接收子模块和数据发送子模块；所述数据接收子模块通过无线传感器网络与感测单元进行连接，在无线传感器网络中，感测单元周期性地采集大气质量参数，包括
PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3
和
CO
的数值，通过
Zigbee
无线通信协议，将数据加密并发送到数据接收子模块，接收到的数据首先解密，由数据接收子模块通过内部总线传输给中央处理单元；数据发送子模块接收来自中央处理单元的预警信息，当中央处理单元生成预警信息后，该预警信息通过
JSON
格式封装，并分别发送至用户界面和大气质量动态调整模块，用户界面接收预警信息后进行解析并以图形或文本的形式展示，同时，大气质量动态调整模块接收到预警信息后，将根据预警内容调整其控制策略
。4.
根据权利要求3所述的一种智慧城市大气质量监测与预警系统，其特征在于，所述大气质量动态调整模块包括自适应调控算法和交通流控制子模块，其中，所述自适应调控算法接收来自中央处理单元通过通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海滨，杜磊，安焘，张策，罗美玲，
申请(专利权)人：江西智慧云测安全检测中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：