【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境保护，具体是涉及一种物联网环保监控系统及方法。
技术介绍
1、物联网（iot）是近年来随着互联网技术的进步发展出的一种新型科技概念，它通过网络将各类设备连接在一起，实现信息的共享和交换。在环保领域，物联网技术被应用于监测和处理环境中的污染问题，具有实时、准确、自动化等优点。然而，由于环境污染的复杂性和不确定性，如何准确地预测和控制污染物的扩散情况仍然是一个巨大的挑战。
2、传统的环保监控方式主要依赖人工进行现场检测和样品分析，这样的方式存在很多缺陷。首先，人工监测的效率低下，不能实现实时监测和快速反应。其次，由于环保监测涉及的参数众多，如温度、湿度、风速等，人工难以同时对这些参数进行精确测量。再者，人工分析样品的结果可能受到操作者技能、仪器精度等因素的影响，存在一定的误差。最后，传统的环保监控方法往往忽视了污染物扩散过程中的动态变化，不能准确预测未来的污染状况。
技术实现思路
1、（一）要解决的技术问题：本专利技术主要针对以上问题，提出了一种物联网环保监控系统及方法，其目的是解决如何实现对环境参数的实时监测、数据的自动处理和模型的动态更新，以提高了环保监测的效率和准确性。
2、（二）技术方案：为实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种物联网环保监控方法，包括如下步骤：步骤s100、按设定时间间隔t0收集环保监测设备的数据，包括污染物浓度c0、风速v0、气温θ0和湿度h0；步骤s200、根据所收集的数据和时间间隔t0计算污染物排放速率e0=
3、进一步地，在步骤s400中，创建一个模拟实际环境的虚拟模型并计算虚拟污染物扩散速率d2的步骤包括：确定模拟环境的几何形状和尺寸，将其划分为一个三维网格，包括长度、宽度和高度；设定时间步长δt ，表示每个模拟步骤的时间间隔；在模拟环境中放置一个或多个初始污染源，并确定其位置和释放速率，以及确定其他环境参数；基于navier-stokes方程组计算得到模拟环境中的空气流场；使用扩散方程描述污染物在空气中的传播和混合过程；将初始浓度分布应用到模拟环境的空间网格上，为模拟开始时的污染物浓度场赋予适当的初始值；通过迭代进行时间步循环，根据当前的污染物浓度场、空气流场和边界条件，计算新的污染物浓度场；在每个时间步中，根据当前的污染物浓度场和边界条件，计算空气流场；基于当前的污染物浓度场和空气流场，计算污染物传输和混合过程；根据模拟环境中的边界条件，调整污染物浓度场；选择感兴趣的区域或监测点作为分析目标；定义该区域内的边界，并计算通过该边界的污染物质量流量；基于浓度梯度和质量流量，计算污染物在该区域内的总扩散速率d2。
4、进一步地，navier-stokes方程组的计算公式为：
5、
6、其中，是空气速度矢量，是压力，是空气密度，是动力粘度，是重力加速度，表示梯度运算符，表示散度运算符，表示拉普拉斯算子，表示时间偏导数。
7、进一步地，扩散方程的计算公式为：其中，是污染物浓度，是扩散系数。
8、进一步地，污染物质量流量计算公式：其中，是污染物质量流量，是污染物浓度，是空气速度向量，表示面积元素的微元。
9、进一步地，污染物扩散速率计算公式：其中，是污染物的扩散速率，是污染物质量流量，是浓度梯度。
10、进一步地，在步骤s400中，还包括对模拟结果进行可视化展示。
11、进一步地，采用云计算技术，将收集到的环境数据存储在云端。
12、为实现上述目的，本专利技术第二方面提供了一种物联网环保监控系统，其特征在于，所述系统包括：传感器设备：用于实时监测环境参数数据，并将其传输至云平台；云平台：用于接收和存储传感器数据，并提供数据处理、分析和建模功能；污染物扩散模型：用于在云平台上构建和优化，预测和模拟污染物的扩散情况；数据验证单元：用于将预测结果与实际监测数据进行比对和验证，评估模型的准确性；模型优化单元：用于根据评估结果对模型算法和参数进行优化；警报通知单元：用于在检测异常情况或超过预设阈值时，触发警报通知单元发送警报信息给相关部门；监测界面：用于提供实时监测数据的可视化展示和操作界面；更新管理单元：用于定期更新模型算法和参数；数据交互接口：用于与其他系统进行数据交互。
13、（三）有益效果：与现有技术相比，本专利技术提供的一种物联网环保监控系统及方法，通过实时收集、处理和分析环境参数数据，并结合云计算和模型预测技术，实现了对污染物扩散状态的精确监控和预警。这不仅大幅提升了环境监测的效率和准确性，也使得对环境污染状况的预警和应对更加及时有效，有利于环保工作的开展和环境质量的改善。同时，云平台的使用还为环境数据的储存和共享提供了便利，有助于多部门之间的协调合作和信息共享。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种物联网环保监控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100、按设定时间间隔T0收集环保监测设备的数据，包括污染物浓度C0、风速V0、气温θ0和湿度H0；步骤S200、根据所收集的数据和时间间隔T0计算污染物排放速率E0=C0/T0，同时，根据风速V0、气温θ0和湿度H0，计算出污染物扩散理论值D0；步骤S300、在时间间隔T1内从网络连接的其他环保监测设备获取数据，其中，T1=T0/n, n为正整数；将收集到的数据用于计算实际污染物扩散速率D1；步骤S400、利用物联网中各个节点的数据，创建一个模拟实际环境的虚拟模型，并以此虚拟模型计算出虚拟污染物扩散速率D2；步骤S500、将理论污染物扩散值D0、实际污染物扩散速率D1和虚拟污染物扩散速率D2进行比较，计算偏差β=100%×(|D0-D1|/D0)和η=100%×(|D2-D1|/D2)，其中β表示理论值与实际值的偏差，η表示虚拟模型与实际值的偏差；步骤S600、判断β和η是否超过预设阈值THR，如果超过则将本次污染物浓度数据标记为异常，并产生警告信息发送给相关部门；步骤S700、对于每一个被标记为异常的数据点，都将触发
2.如权利要求1所述的一种物联网环保监控方法，其特征在于，在步骤S400中，创建一个模拟实际环境的虚拟模型并计算虚拟污染物扩散速率D2的步骤包括：确定模拟环境的几何形状和尺寸，将其划分为一个三维网格，包括长度、宽度和高度；设定时间步长Δt，表示每个模拟步骤的时间间隔；在模拟环境中放置一个或多个初始污染源，并确定其位置和释放速率，以及确定其他环境参数；基于Navier-Stokes方程组计算得到模拟环境中的空气流场；使用扩散方程描述污染物在空气中的传播和混合过程；将初始浓度分布应用到模拟环境的空间网格上，为模拟开始时的污染物浓度场赋予适当的初始值；通过迭代进行时间步循环，根据当前的污染物浓度场、空气流场和边界条件，计算新的污染物浓度场；在每个时间步中，根据当前的污染物浓度场和边界条件，计算空气流场；基于当前的污染物浓度场和空气流场，计算污染物传输和混合过程；根据模拟环境中的边界条件，调整污染物浓度场；选择感兴趣的区域或监测点作为分析目标；定义该区域内的边界，并计算通过该边界的污染物质量流量；基于浓度梯度和质量流量，计算污染物在该区域内的总扩散速率D2。
3.如权利要求2所述的一种物联网环保监控方法，其特征在于，Navier-Stokes方程组的计算公式为：其中，是空气速度矢量，是压力，是空气密度，是动力粘度，是重力加速度，表示梯度运算符，表示散度运算符，表示拉普拉斯算子，表示时间偏导数。
4.如权利要求3所述的一种物联网环保监控方法，其特征在于，扩散方程的计算公式为：其中，是污染物浓度，是扩散系数。
5.如权利要求4所述的一种物联网环保监控方法，其特征在于，污染物质量流量计算公式：其中，是污染物质量流量，是污染物浓度，是空气速度向量，表示面积元素的微元。
6.如权利要求5所述的一种物联网环保监控方法，其特征在于，污染物扩散速率计算公式：其中，是污染物的扩散速率，是污染物质量流量，是浓度梯度。
7.如权利要求4所述的一种物联网环保监控方法，其特征在于，在步骤S400中，还包括对模拟结果进行可视化展示。
8.如权利要求1所述的一种物联网环保监控方法，其特征在于，采用云计算技术，将收集到的环境数据存储在云端。
9.一种物联网环保监控系统，其特征在于，所述系统包括：传感器设备：用于实时监测环境参数数据，并将其传输至云平台；云平台：用于接收和存储传感器数据，并提供数据处理、分析和建模功能；污染物扩散模型：用于在云平台上构建和优化，预测和模拟污染物的扩散情况；数据验证单元：用于将预测结果与实际监测数据进行比对和验证，评估模型的准确性；模型优化单元：用于根据评估结果对模型算法和参数进行优化；警报通知单元：用于在检测异常情况或超过预设阈值时，触发警报通知单元发送警报信息给相关部门；监测界面：用于提供实时监测数据的可视化展示和操作界面；更新管理单元：用于定期更新模型算法和参数；数据交互接口：用于与其他系统进行数据交互。
...【技术特征摘要】
1.一种物联网环保监控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s100、按设定时间间隔t0收集环保监测设备的数据，包括污染物浓度c0、风速v0、气温θ0和湿度h0；步骤s200、根据所收集的数据和时间间隔t0计算污染物排放速率e0=c0/t0，同时，根据风速v0、气温θ0和湿度h0，计算出污染物扩散理论值d0；步骤s300、在时间间隔t1内从网络连接的其他环保监测设备获取数据，其中，t1=t0/n, n为正整数；将收集到的数据用于计算实际污染物扩散速率d1；步骤s400、利用物联网中各个节点的数据，创建一个模拟实际环境的虚拟模型，并以此虚拟模型计算出虚拟污染物扩散速率d2；步骤s500、将理论污染物扩散值d0、实际污染物扩散速率d1和虚拟污染物扩散速率d2进行比较，计算偏差β=100%×(|d0-d1|/d0)和η=100%×(|d2-d1|/d2)，其中β表示理论值与实际值的偏差，η表示虚拟模型与实际值的偏差；步骤s600、判断β和η是否超过预设阈值thr，如果超过则将本次污染物浓度数据标记为异常，并产生警告信息发送给相关部门；步骤s700、对于每一个被标记为异常的数据点，都将触发一次虚拟模型的更新。
2.如权利要求1所述的一种物联网环保监控方法，其特征在于，在步骤s400中，创建一个模拟实际环境的虚拟模型并计算虚拟污染物扩散速率d2的步骤包括：确定模拟环境的几何形状和尺寸，将其划分为一个三维网格，包括长度、宽度和高度；设定时间步长δt，表示每个模拟步骤的时间间隔；在模拟环境中放置一个或多个初始污染源，并确定其位置和释放速率，以及确定其他环境参数；基于navier-stokes方程组计算得到模拟环境中的空气流场；使用扩散方程描述污染物在空气中的传播和混合过程；将初始浓度分布应用到模拟环境的空间网格上，为模拟开始时的污染物浓度场赋予适当的初始值；通过迭代进行时间步循环，根据当前的污染物浓度场、空气流场和边界条件，计算新的污染物浓度场；在每个时间步中，根据当前的污染物浓度场和边界条件，计算空气流场；基于当前的污染物浓度场和空气流场，计算污染物...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱新为，骆永春，李奎，王萍，
申请(专利权)人：中科迈航信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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