【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境监测，具体涉及一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置及方法。
技术介绍
1、智慧城市智能环境监测是一个综合性的系统，它利用信息技术、物联网、大数据分析等手段，对城市环境进行全方位、实时、精准的监测与管理。城市环境监测的项目一般有空气质量数据、水质数据、土壤数据、噪声数据等，是在避免人群活动的位置安装多个监测传感器，将收集的数据发送到服务器上进行汇总。
2、数字孪生是将物理模型与传感器实时数据相结合进行展示的一种技术手段，还可运行历史数据行程比较，来分析物理实体的各个数据变化趋势，预测未来可能的数据节点或衰退。这一技术，给居民生活带来的一定的预测性，作为生产生活的指导，有利于智慧城市的构建。
3、现有城市环境监测，往往在指定区域固定一个监测站，还要避开人群聚集的地方，而监测站中各个传感器固定在当前位置，探测范围局限于监测站的监测点位，采用合金杆支撑各个传感器，仍需手动改变监测点位，智能化程度较大，不方便在一个较宽范围内自行改变监测点位。因此，我们提出一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置及方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置及方法，能够在一个较宽范围内智能化改变各个数据的采集点位，实现水陆空一体化数据监测，对于数字孪生模型的动态更新有着极大的帮助。
2、本专利技术采取的技术方案具体如下：
3、一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置及方法，包括服务器，还包
4、滑轨，所述滑轨水平固定在城市河道边缘且位于水面之上，所述滑轨呈凹形开口结构且该开口处设置有摆动机构，所述滑轨上方固定有控制柜，所述控制柜内部固定有控制器以及与控制器信号连接的wifi模块，所述wifi模块通过信号基站接入服务器；
5、载板，所述载板设置在城市河道水面上，所述载板上边缘安装有驱动机构，所述载板下表面沿轴向依次设置有涡轮、浮筒和水质传感器，所述涡轮转动安装在载板远离摆动机构的下边缘，通过驱动机构转动，所述浮筒上表面固定连接于载板下表面的中间，所述水质传感器检测端朝下探入城市河道水中，末端朝上贯穿于载板，所述水质传感器和驱动机构均信号连接于控制器；
6、立柱，所述立柱包括若干呈辐射状分布的斜杆，所述立柱上边缘间隔固定有噪声传感器和空气质量传感器，所述噪声传感器和空气质量传感器均信号连接于控制器；
7、土壤质量传感器，所述土壤质量传感器信号连接于控制器，使用时，服务器采用指定配置安装在值班室，滑轨安装在城市河道边缘，为浮筒充入足量的惰性气体，即使水位发生变化，浮筒始终带动载板在水面上漂浮，使得立柱在水面高悬，通过水质传感器实时监测水质数据，噪声传感器实时监测噪声数据，空气质量传感器实时监测空气质量数据，土壤质量传感器实时监测土壤质量数据，并且控制器控制wifi模块将这些数据通过信号基站的无线网络上传到服务器，服务器将各个数据在数字孪生模型上实时更新；
8、然后，在值班室通过服务器下达运动指令，控制器启动驱动机构正转涡轮，在水中推动载板和摆动机构沿滑轨正向移动，或反转涡轮，拉动载板和摆动机构沿滑轨反向移动，在一个较宽范围内智能化改变各个数据的采集点位，无需手动移动环境监测装置，还能避开居民活动区，实现水陆空一体化数据监测，对于数字孪生模型的动态更新有着极大的帮助。
9、所述滑轨上边缘固定有储线盒，所述储线盒开口处滑动安装有穿线块，利用储线盒容纳控制柜所需的线缆，并将穿线块固定在线缆外部，能够对线缆限位，避免线缆落入水中，还能随摆动机构滑动，实时改变线缆的位置，并且线缆外部均采用硅胶进行防水处理。
10、所述摆动机构包括滑动安装在滑轨开口处的滑块，所述滑块上表面固定连接于穿线块下表面，还包括呈弧形杆状的摆臂，所述摆臂两端均呈环形结构且该环形结构的中间均转动安装有铰接轴；
11、其中，一个所述铰接轴转动连接于滑块一侧，另一个铰接轴转动连接于载板远离涡轮的一侧，水位升高或降低，载板能够相对另一个铰接轴旋转，摆臂能够相对一个铰接轴旋转，使得摆臂始终能够拉紧载板和滑块，方便载板在涡轮的推动下沿滑轨前进或后退。
12、所述立柱上边缘还固定有红外二氧化碳传感器，所述红外二氧化碳传感器信号连接于控制器，通过红外二氧化碳传感器实时监测该点位的二氧化碳浓度数据，通过wifi模块将这些数据通过信号基站的无线网络上传到服务器，服务器将各个数据在数字孪生模型上实时更新。
13、所述立柱内侧固定有北斗定位模块，所述北斗定位模块信号连接于控制器，同时，通过北斗定位模块实时监测该点位的位置信息，通过wifi模块将这些位置信息通过信号基站的无线网络上传到服务器，在数字孪生模型上实时更新，能够实时显示各个数据的准确位置。
14、所述浮筒的宽度大于载板的宽度，所述浮筒远离摆动机构的一侧固定有配重块，配重块可选用石头材质，耐水浸泡，这样配重块和摆动机构分别在浮筒两边进行平衡，方便载板保持水平状态。
15、所述驱动机构包括呈环状结构的皮带，所述皮带内部插设有两个传动轮；
16、其中一个所述传动轮的中间沿轴向固定连接于涡轮的中间，所述载板上边缘固定有马达，所述马达输出端固定连接于另一个传动轮的中间，启动马达驱动皮带和两个传动轮，正转涡轮可推动载板正向移动，反转涡轮可推动载板反向移动，无需手动移动载板，可在程序控制智能化移动载板来改变各个检测点位。
17、一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测方法，包括以下步骤：
18、s1、选取站点：基于城市规划图，在城市观光河道中以指定间距选定若干个监测站点，各个站点的河道边缘安装智慧城市智能环境监测装置；
19、s2、构建模型：服务器采用指定配置安装在值班室，搭载控制分析单元，用于构建数字孪生模型，分析城区不同区域生态环境变化率；
20、s3、采集数据：通过各个传感器分别采集二氧化碳浓度数据、水质数据、噪声数据、空气质量数据，这些数据沿信号基站的无线网络上传到服务器，服务器将各个数据在数字孪生模型上实时更新；
21、s4、范围移动：启动马达旋转涡轮可推动载板移动，在滑轨辐射范围内改变各个传感器的监测点位，同时通过北斗定位模块实时监测该点位的位置信息，在数字孪生模型上实时更新，能够实时显示各个数据的准确位置；
22、s5、数据统计：在一个较宽范围内智能化改变各个数据的采集点位，实现水陆空一体化数据监测，并与历史同期数据绘制在同一个折形图上进行比对，数据比对更容易区分，对于数字孪生模型的动态更新有着极大的帮助。
23、本专利技术取得的技术效果为：
24、本专利技术的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，使用时，安装在城市河道边缘，即使水位发生变化，浮筒始终带动载板在水面上漂浮，使得立柱在水面高悬，通过水质传感器实时监测水质数据，噪声传感器实时监测噪声数据，空气质量传感器实时监测空气质量数据，土本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，包括服务器(1)，其特征在于：还包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：所述滑轨(2)上边缘固定有储线盒(8)，所述储线盒(8)开口处滑动安装有穿线块(9)。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：所述摆动机构包括滑动安装在滑轨(2)开口处的滑块(10)，所述滑块(10)上表面固定连接于穿线块(9)下表面，还包括呈弧形杆状的摆臂(11)，所述摆臂(11)两端均呈环形结构且该环形结构的中间均转动安装有铰接轴(12)；
4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：所述滑块(10)两端均固定有铲刀(13)，两个所述铲刀(13)刀刃均处于滑轨(2)内部。
5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：所述立柱(4)上边缘还固定有红外二氧化碳传感器(14)，所述红外二氧化碳传感器(14)信号连接于控制器。
6.根据权利要求1所
7.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：所述浮筒(302)的宽度大于载板(3)的宽度，所述浮筒(302)远离摆动机构的一侧固定有配重块(16)。
8.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：所述驱动机构包括呈环状结构的皮带(17)，所述皮带(17)内部插设有两个传动轮(18)；
9.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：所述立柱(4)上端固定有警示灯(20)，所述警示灯(20)信号连接于控制器。
10.一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测方法，应用于权利要求1-9其中任一所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，包括服务器(1)，其特征在于：还包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：所述滑轨(2)上边缘固定有储线盒(8)，所述储线盒(8)开口处滑动安装有穿线块(9)。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：所述摆动机构包括滑动安装在滑轨(2)开口处的滑块(10)，所述滑块(10)上表面固定连接于穿线块(9)下表面，还包括呈弧形杆状的摆臂(11)，所述摆臂(11)两端均呈环形结构且该环形结构的中间均转动安装有铰接轴(12)；
4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：所述滑块(10)两端均固定有铲刀(13)，两个所述铲刀(13)刀刃均处于滑轨(2)内部。
5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧城市智能环境监测装置，其特征在于：所述立柱(4)上边缘还固定有红外二氧化碳传感器(14)，所述红外二氧化碳传...
【专利技术属性】
技术研发人员：张惠新，郑斌，陈燕，张泽远，
申请(专利权)人：福建宏盛建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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