本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測、嵌入式
技術(shù)領(lǐng)域：
：，具體涉及一種移動污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法。技術(shù)背景移動污染源實質(zhì)非固定位置，移動的污染源，如移動過程中排放廢氣的機動車等，城市中的超細顆粒物和vocs主要來源于機動車等移動污染源排放的尾氣。近年來，由于工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展所帶來的環(huán)境污染問題也相當嚴重，移動污染源超細顆粒物和vocs造成的大范圍霧霾時有發(fā)生，空氣狀況堪憂，超細顆粒物和vocs不僅對人體健康具有嚴重的直接危害，同時作為pm2.5的重要前體物和光化學(xué)煙霧的主要成分，對復(fù)合大氣污染的形成起著重要作用。近年來，無線傳感網(wǎng)的快速興起，使得其成為環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域研究的熱點。移動污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)具有低功耗，低成本，監(jiān)測范圍大，響應(yīng)快速，實時性高，可實現(xiàn)對移動污染源的排放進行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果通過瀏覽器展示，對環(huán)保部門進行環(huán)境監(jiān)測和移動污染源超排治理有著重大的作用，具有廣闊的市場前景和重要的現(xiàn)實意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對現(xiàn)有的污染物監(jiān)測設(shè)備的不足以及移動污染源增速快，流動范圍廣，污染物種類多的特點提出了一種具有低功耗，低成本，監(jiān)測范圍大，響應(yīng)快速，實時性高的移動污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法。本發(fā)明解決問題所使用的詳細方案是：一種可用于移動污染源的在線監(jiān)測系統(tǒng)；其特征在于：包括多個監(jiān)測終端、服務(wù)器端和web客戶端；其中每個監(jiān)測終端結(jié)構(gòu)相同。所述的監(jiān)測終端包括電源管理模塊，外部存儲模塊，時鐘模塊，無線通信模塊，控制器模塊，傳感器信息采集模塊、3g/4g模塊、氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊；電源管理模塊的3.3v電壓輸出為外部存儲模塊、時鐘模塊、無線通信模塊、控制器模塊供電；5v電壓輸出為3g/4g模塊、傳感器信息采集模塊供電。12v電壓輸出氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊供電。傳感器信息采集模塊能夠?qū)⒃谝苿游廴驹唇?jīng)過時將移動污染源產(chǎn)生的污染物排量進行采集；氣象信息采集模塊將本地的氣象信息進行測量，攝像頭車輛信息采集模塊能夠在移動污染源經(jīng)過時將移動污染源的本體信息，包括車牌、車速、車型進行采集；外部數(shù)據(jù)存儲模塊將傳感器信息采集模塊、氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)進行儲存；時鐘模塊為監(jiān)測終端提供基準時間信息；無線通信模塊為臨近節(jié)點的通信提供支持；3g/4g模塊用來將存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程服務(wù)器端；控制器模塊與傳感器信息采集模塊、氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊進行連接，將傳感器信息采集模塊、氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)存儲到外部數(shù)據(jù)存儲模塊中，并控制3g/4g模塊將外部存儲的模塊中存儲的數(shù)據(jù)按照指定的協(xié)議發(fā)送到遠程服務(wù)器端。所述的服務(wù)器端包括數(shù)據(jù)中心模塊、數(shù)據(jù)庫和web服務(wù)器；服務(wù)器端數(shù)據(jù)中心模塊通過多線程方式將各個監(jiān)測終端通過3g/4g網(wǎng)絡(luò)所發(fā)送的采集數(shù)據(jù)進行接收，并按照發(fā)送時指定的發(fā)送協(xié)議進行逆向解析，并將解析后的結(jié)果根據(jù)終端編號對服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫中的記錄進行更新并添加時間戳；web服務(wù)器根據(jù)請求在數(shù)據(jù)庫中查詢對應(yīng)的數(shù)據(jù)；所述的web客戶端對web服務(wù)器發(fā)送請求，web服務(wù)器對web客戶端發(fā)送請求進行響應(yīng)，將web客戶端的請求分發(fā)至不同的請求處理模塊，并將處理后的結(jié)果返回至web客戶端；web客戶端對web服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)進行處理。所述的一種可用于移動污染源的在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法,該方法具體包括以下步驟：步驟一：監(jiān)測終端對到來的移動污染源數(shù)據(jù)、本地氣象數(shù)據(jù)和污染物數(shù)據(jù)進行采集、存儲,然后發(fā)送到服務(wù)端。傳感器信息采集模塊能夠?qū)⒃谝苿游廴驹唇?jīng)過時將移動污染源產(chǎn)生的污染物排量進行采集；氣象信息采集模塊將本地的氣象信息進行測量，攝像頭車輛信息采集模塊能夠在移動污染源經(jīng)過時將移動污染源的本體信息，包括車牌、車速、車型進行采集；控制器模塊將傳感器信息采集模塊、氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)存儲到外部數(shù)據(jù)存儲模塊中，并控制3g/4g模塊將外部存儲的模塊中存儲的數(shù)據(jù)按照指定的協(xié)議發(fā)送到服務(wù)器端。步驟二：服務(wù)端數(shù)據(jù)中心模塊對監(jiān)測終端發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理。服務(wù)器端數(shù)據(jù)中心模塊通過多線程方式將各個監(jiān)測終端通過3g/4g網(wǎng)絡(luò)所發(fā)送的采集數(shù)據(jù)進行接收，并按照發(fā)送時指定的發(fā)送協(xié)議進行逆向解析，并將解析后的結(jié)果根據(jù)終端編號對數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫中的記錄進行更新并添加時間戳。步驟三：web客戶端對服務(wù)器端發(fā)送請求，請求包括污染物時空分布圖繪制請求和移動污染源信息查詢請求，根據(jù)不同的請求分別執(zhí)行步驟3-1或者步驟3-2；步驟3-1具體包括以下步驟：步驟3-1-1.在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器地址欄中輸入指定的url地址對web客戶端進行訪問；步驟3-1-2.利用百度地圖sdk加載電子地圖，并設(shè)置縮放功能；步驟3-1-3.通過getjson方法發(fā)送污染物時空分布圖繪制ajax請求。步驟3-2具體包括以下步驟：步驟3-2-1.通過在form表單組件的監(jiān)測終端編號輸入框輸入監(jiān)測終端編號或者在車輛牌號輸入框輸入車輛牌號；步驟3-2-2.點擊查詢按鍵，利用javascript中的ajaxsubmit方法發(fā)送存在查詢值的ajax查詢請求。步驟四：web服務(wù)器對web客戶端發(fā)送請求進行響應(yīng)，將web客戶端的請求分發(fā)至不同的請求處理函數(shù)，并將處理后的結(jié)果返回至web客戶端，具體包括下列步驟：步驟4-1、web服務(wù)器獲取web客戶端發(fā)送過來的請求步驟4-2、web服務(wù)器對發(fā)送過來的請求進行區(qū)分：請求處理模塊包括污染物時空分布圖繪制請求處理模塊和移動污染源信息查詢請求處理模塊，根據(jù)請求轉(zhuǎn)而執(zhí)行步驟4-3或步驟4-4。步驟4-3、當web客戶端發(fā)送的ajax請求為污染物時空分布圖繪制請求時，web服務(wù)器會將所述請求分發(fā)給污染物時空分布圖繪制模塊，該模塊提取ajax請求中的監(jiān)測終端編號id，通過對象關(guān)系映射原理，利用model.object.filter方法在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中查找該id對應(yīng)監(jiān)測終端以及與該監(jiān)測終端地理位置相鄰的監(jiān)測終端在數(shù)據(jù)庫中的最新記錄，并返回queryset對象，然后利用serializers.serialize方法將返回的queryset對象序列化成json格式的返回結(jié)果，最后返回web客戶端進行解析；步驟4-4、當web客戶端發(fā)送的ajax請求為移動污染源信息查詢請求時，web服務(wù)器將請求分發(fā)給移動污染源信息查詢模塊，該模塊獲取ajax請求中需要查詢的依據(jù)，該依據(jù)可以為污染源本體信息或者監(jiān)測節(jié)點編號，然后通過model.object.get方法在數(shù)據(jù)庫中查詢移動污染源在數(shù)據(jù)庫中的記錄或者監(jiān)測終端所記錄的移動污染源的記錄，并返回queryset對象，然后將返回的queryset對象進行遍歷，將遍歷的結(jié)果格式化到一個字符串中去，最后通過httpresponse方法將保存在字符串中的數(shù)據(jù)返回到web客戶端用以解析；步驟五：web客戶端對web服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)進行解析：對于污染物時空分布圖繪制請求返回的結(jié)果執(zhí)行步驟5-1進行解析，并生成污染物時空分布圖；對于移動污染源信息查詢請求的結(jié)果執(zhí)行步驟5-2進行解析，并生成移動污染源數(shù)據(jù)報表。步驟5-1具體包括以下步驟：步驟5-1-1.利用gis空間分析技術(shù)根據(jù)返回的污染物信息和實況氣象信息結(jié)合空氣污染物擴散模型，對污染物的擴散情況進行分析，得到分析結(jié)果；步驟5-1-2.將分析結(jié)果通過百度地圖sdk中heatmapoverlay類中的setdataset方法將分析后的數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)集中，然后調(diào)用show方法將時空分布圖進行顯示；步驟5-1-3.調(diào)用setinterval方法來輪詢是否到達規(guī)定時間，不斷的發(fā)送污染物時空分布圖ajax繪制請求獲取監(jiān)測終端實時采集的數(shù)據(jù)和更新電子地圖以實現(xiàn)實時在線監(jiān)測。步驟5-2具體包括以下步驟：步驟5-2-1.移動污染源數(shù)據(jù)報表模塊通過返回的數(shù)據(jù)，利用正則表達式進行字符串解析；步驟5-2-2.通過javascript將解析后的數(shù)據(jù)進行遍歷并通過document.createelement方法和insertrow與insertcell方法動態(tài)創(chuàng)建table添加元素以生成移動污染源數(shù)據(jù)報表。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有以下效益：1.本發(fā)明能夠?qū)崟r在線對移動污染源本體信息、超細顆粒物和vocs等多種污染物排放信息以及實況氣象數(shù)據(jù)進行監(jiān)測；2.本發(fā)明裝置體積小，每個監(jiān)測終端都能使用3g/4g無線通信的方式將采集結(jié)果發(fā)送至服務(wù)端數(shù)據(jù)中心，避免了利用采集基站統(tǒng)一發(fā)送，響應(yīng)速度快，實時性高。3.采用web客戶端對污染物的時空態(tài)勢分布在電子地圖上進行展示，并生成移動污染源本體信息和污染物排放信息報表，實時高效，能夠為環(huán)保部門制定環(huán)境治理政策提供依據(jù)。附圖說明圖1為移動污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖；圖2為監(jiān)測終端硬件結(jié)構(gòu)圖；圖3為服務(wù)器數(shù)據(jù)中心模塊工作流程圖；圖4為web客戶端污染物時空分布顯示設(shè)計流程圖；圖5為web客戶端移動污染源數(shù)據(jù)報表設(shè)計流程圖；圖6為web服務(wù)器工作原理圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步描述如圖1所示，移動污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測終端，服務(wù)器端及web客戶端共三大部分。具體的監(jiān)測方法包括以下步驟：步驟一：系統(tǒng)通過監(jiān)測終端對移動污染源數(shù)據(jù)、本地氣象數(shù)據(jù)和污染物數(shù)據(jù)進行采集、存儲然后發(fā)送到服務(wù)端。如圖2所示，所述的監(jiān)測終端包括電源管理模塊，外部存儲模塊，時鐘模塊，無線通信模塊，控制器模塊，傳感器信息采集模塊、3g/4g模塊、氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊；電源管理模塊的3.3v電壓輸出為外部存儲模塊、時鐘模塊、無線通訊模塊、控制器模塊供電；5v電壓輸出為3g/4g模塊、傳感器信息采集模塊供電。12v電壓輸出氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊供電。傳感器信息采集模塊能夠?qū)⒃谝苿游廴驹唇?jīng)過時將移動污染源產(chǎn)生的污染物排量進行采集量化；氣象信息采集模塊將本地的氣象信息進行測量，攝像頭車輛信息采集模塊能夠在移動污染源經(jīng)過時將移動污染源的本體信息，包括車牌、車速、車型進行采集；外部數(shù)據(jù)存儲模塊將傳感器信息采集模塊、氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)進行儲存；時鐘模塊為監(jiān)測終端提供基準時間信息；無線通信模塊為臨近節(jié)點的通信提供支持；3g/4g模塊用來將存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程服務(wù)器端；控制器模塊與傳感器信息采集模塊、氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊進行連接，將傳感器信息采集模塊、氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊采集的數(shù)據(jù)存儲到外部數(shù)據(jù)存儲模塊中，并控制3g/4g模塊將外部存儲的模塊中存儲的數(shù)據(jù)按照指定的協(xié)議發(fā)送到遠程服務(wù)器端。步驟二：服務(wù)端數(shù)據(jù)中心模塊對監(jiān)測終端發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理。如圖3所示,服務(wù)器端數(shù)據(jù)中心模塊通過多線程方式將各個監(jiān)測終端通過3g/4g網(wǎng)絡(luò)所發(fā)送的采集數(shù)據(jù)進行接收，并按照發(fā)送時指定的發(fā)送協(xié)議進行逆向解析，并將解析后的結(jié)果根據(jù)終端編號對數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫中的記錄進行更新并添加時間戳。步驟三：web客戶端對web服務(wù)器發(fā)送請求，請求分為污染物時空分布圖繪制請求和移動污染源信息查詢請求，根據(jù)不同的請求分別執(zhí)行步驟3-1或者步驟3-2：如圖4左半部所示，步驟3-1具體包括以下步驟：步驟3-1-1.在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器地址欄中輸入指定的url地址對web客戶端進行訪問；步驟3-1-2.利用百度地圖sdk加載電子地圖，在電子地圖上添加監(jiān)測終端標記，并設(shè)置縮放功能；步驟3-1-3.利用getjson方法發(fā)送污染物時空分布圖繪制ajax請求。如圖5左半部所示，步驟3-2具體包括以下步驟：步驟3-2-1.通過在form表單組件的監(jiān)測終端編號輸入框輸入監(jiān)測終端編號或者在車輛牌號輸入框輸入車輛牌號；步驟3-2-2.點擊查詢按鍵，利用javascript中的ajaxsubmit方法發(fā)送存在查詢值的ajax查詢請求。步驟四：如圖(6)所示，web服務(wù)器對web客戶端發(fā)送請求進行響應(yīng)，將web客戶端的請求分發(fā)至不同的請求處理函數(shù)，并將處理后的結(jié)果返回至web客戶端，具體包括下列步驟：步驟4-1、web服務(wù)器獲取web客戶端發(fā)送過來的請求步驟4-2、web服務(wù)器對發(fā)送過來的請求進行區(qū)分：請求處理模塊包括污染物時空分布圖繪制請求處理模塊和移動污染源信息查詢請求處理模塊，根據(jù)請求轉(zhuǎn)而執(zhí)行步驟4-3或步驟4-4。步驟4-3、當web客戶端發(fā)送的ajax請求為污染物時空分布圖繪制請求時，web服務(wù)器會將所述請求分發(fā)給污染物時空分布圖繪制請求處理模塊，該模塊提取ajax請求中的監(jiān)測終端編號id，通過對象關(guān)系映射原理，利用model.object.filter方法在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中查找該id對應(yīng)監(jiān)測終端以及與該監(jiān)測終端地理位置相鄰的監(jiān)測終端在數(shù)據(jù)庫中的最新記錄，并返回queryset對象，然后利用serializers.serialize方法將返回的queryset對象序列化成json格式的返回結(jié)果，最后返回web客戶端進行解析；步驟4-4、當web客戶端發(fā)送的ajax請求為移動污染源信息查詢請求時，web服務(wù)器將請求分發(fā)給移動污染源信息查詢模塊，該模塊獲取ajax請求中需要查詢的依據(jù)，該依據(jù)可以為污染源本體信息或者監(jiān)測節(jié)點編號，然后通過model.object.get方法在數(shù)據(jù)庫中查詢移動污染源在數(shù)據(jù)庫中的記錄或者監(jiān)測終端所記錄的移動污染源的記錄，并返回queryset對象，然后將返回的queryset對象進行遍歷，將遍歷的結(jié)果格式化到一個字符串中去，最后通過httpresponse方法將保存在字符串中的數(shù)據(jù)返回到web客戶端用以解析；步驟五：web客戶端對web服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)進行解析：對于污染物時空分布圖繪制請求返回的結(jié)果，如圖4右半部所示所示，執(zhí)行步驟5-1進行解析，并生成污染物時空分布圖；對于移動污染源信息查詢請求的結(jié)果，如圖5右半部所示，執(zhí)行步驟5-2進行解析，并生成移動污染源數(shù)據(jù)報表。步驟5-1具體包括以下步驟：步驟5-1-1.利用gis空間分析技術(shù)根據(jù)返回的污染物信息和實況氣象信息結(jié)合空氣污染物擴散模型，對污染物的擴散情況進行分析，得到分析結(jié)果；步驟5-1-2.將分析結(jié)果通過百度地圖sdk中heatmapoverlay類中的setdataset方法將分析后的數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)集中，然后調(diào)用show方法將時空分布圖進行顯示；步驟5-1-3.調(diào)用setinterval方法來輪詢是否到達規(guī)定時間，不斷的發(fā)送污染物時空分布圖ajax繪制請求獲取監(jiān)測終端實時采集的數(shù)據(jù)和更新電子地圖以實現(xiàn)實時在線監(jiān)測。步驟5-2具體包括以下步驟：步驟5-2-1.移動污染源數(shù)據(jù)報表模塊通過返回的數(shù)據(jù)，利用正則表達式進行字符串解析；步驟5-2-2.通過javascript將解析后的數(shù)據(jù)進行遍歷并通過document.createelement方法和insertrow與insertcell方法動態(tài)創(chuàng)建table添加元素以生成移動污染源數(shù)據(jù)報表。以上是本發(fā)明移動污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的具體實施方案，具體包括監(jiān)測終端，服務(wù)器端及web客戶端共三大部分。監(jiān)測終端在移動污染源到達的時候利用傳感器信息采集模塊、氣象信息采集模塊、攝像頭車輛信息采集模塊對移動污染源、污染物和本地氣象信息進行采集，并存儲在外部存儲模塊中，在控制器模塊控制下，按照制定的協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)通過3g/4g網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器端，服務(wù)端將監(jiān)測終端發(fā)送的采集數(shù)據(jù)按照發(fā)送的協(xié)議逆向解析發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將解析后的數(shù)據(jù)存入服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫中。web客戶端通過瀏覽器利用因特網(wǎng)對指定的url進行訪問，通過因特網(wǎng)對污染物時空分布和移動污染源本體信息、排放信息以及實況氣象信息進行查看，以掌握污染物實時分布和移動污染源的排放信息。當前第1頁12當前第1頁12