本發明屬于環境監測、嵌入式
技術領域：
：，具體涉及一種移動污染源在線監測系統及方法。技術背景移動污染源實質非固定位置，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，由于工業經濟快速發展所帶來的環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煙霧的主要成分，對復合大氣污染的形成起著重要作用。近年來，無線傳感網的快速興起，使得其成為環境監測領域研究的熱點。移動污染源在線監測系統具有低功耗，低成本，監測范圍大，響應快速，實時性高，可實現對移動污染源的排放進行實時監測，并將監測結果通過瀏覽器展示，對環保部門進行環境監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實意義。技術實現要素：本發明針對現有的污染物監測設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，監測范圍大，響應快速，實時性高的移動污染源在線監測系統及方法。本發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測系統；其特征在于：包括多個監測終端、服務器端和web客戶端；其中每個監測終端結構相同。所述的監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將在移動污染源經過時將移動污染源產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；外部數據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據進行儲存；時鐘模塊為監測終端提供基準時間信息；無線通信模塊為臨近節點的通信提供支持；3g/4g模塊用來將存儲的數據發送到遠程服務器端；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據存儲到外部數據存儲模塊中，并控制3g/4g模塊將外部存儲的模塊中存儲的數據按照指定的協議發送到遠程服務器端。所述的服務器端包括數據中心模塊、數據庫和web服務器；服務器端數據中心模塊通過多線程方式將各個監測終端通過3g/4g網絡所發送的采集數據進行接收，并按照發送時指定的發送協議進行逆向解析，并將解析后的結果根據終端編號對服務器端的數據庫中的記錄進行更新并添加時間戳；web服務器根據請求在數據庫中查詢對應的數據；所述的web客戶端對web服務器發送請求，web服務器對web客戶端發送請求進行響應，將web客戶端的請求分發至不同的請求處理模塊，并將處理后的結果返回至web客戶端；web客戶端對web服務器返回的數據進行處理。所述的一種可用于移動污染源的在線監測系統的監測方法,該方法具體包括以下步驟：步驟一：監測終端對到來的移動污染源數據、本地氣象數據和污染物數據進行采集、存儲,然后發送到服務端。傳感器信息采集模塊能夠將在移動污染源經過時將移動污染源產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據存儲到外部數據存儲模塊中，并控制3g/4g模塊將外部存儲的模塊中存儲的數據按照指定的協議發送到服務器端。步驟二：服務端數據中心模塊對監測終端發送的數據進行處理。服務器端數據中心模塊通過多線程方式將各個監測終端通過3g/4g網絡所發送的采集數據進行接收，并按照發送時指定的發送協議進行逆向解析，并將解析后的結果根據終端編號對數據中心的數據庫中的記錄進行更新并添加時間戳。步驟三：web客戶端對服務器端發送請求，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，根據不同的請求分別執行步驟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.在網絡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，并設置縮放功能；步驟3-1-3.通過getjson方法發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表單組件的監測終端編號輸入框輸入監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方法發送存在查詢值的ajax查詢請求。步驟四：web服務器對web客戶端發送請求進行響應，將web客戶端的請求分發至不同的請求處理函數，并將處理后的結果返回至web客戶端，具體包括下列步驟：步驟4-1、web服務器獲取web客戶端發送過來的請求步驟4-2、web服務器對發送過來的請求進行區分：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，根據請求轉而執行步驟4-3或步驟4-4。步驟4-3、當web客戶端發送的ajax請求為污染物時空分布圖繪制請求時，web服務器會將所述請求分發給污染物時空分布圖繪制模塊，該模塊提取ajax請求中的監測終端編號id，通過對象關系映射原理，利用model.object.filter方法在服務器的數據庫中查找該id對應監測終端以及與該監測終端地理位置相鄰的監測終端在數據庫中的最新記錄，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格式的返回結果，最后返回web客戶端進行解析；步驟4-4、當web客戶端發送的ajax請求為移動污染源信息查詢請求時，web服務器將請求分發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，該依據可以為污染源本體信息或者監測節點編號，然后通過model.object.get方法在數據庫中查詢移動污染源在數據庫中的記錄或者監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據返回到web客戶端用以解析；步驟五：web客戶端對web服務器返回的數據進行解析：對于污染物時空分布圖繪制請求返回的結果執行步驟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果執行步驟5-2進行解析，并生成移動污染源數據報表。步驟5-1具體包括以下步驟：步驟5-1-1.利用gis空間分析技術根據返回的污染物信息和實況氣象信息結合空氣污染物擴散模型，對污染物的擴散情況進行分析，得到分析結果；步驟5-1-2.將分析結果通過百度地圖sdk中heatmapoverlay類中的setdataset方法將分析后的數據添加到數據集中，然后調用show方法將時空分布圖進行顯示；步驟5-1-3.調用setinterval方法來輪詢是否到達規定時間，不斷的發送污染物時空分布圖ajax繪制請求獲取監測終端實時采集的數據和更新電子地圖以實現實時在線監測。步驟5-2具體包括以下步驟：步驟5-2-1.移動污染源數據報表模塊通過返回的數據，利用正則表達式進行字符串解析；步驟5-2-2.通過javascript將解析后的數據進行遍歷并通過document.createelement方法和insertrow與insertcell方法動態創建table添加元素以生成移動污染源數據報表。本發明相對現有技術具有以下效益：1.本發明能夠實時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據進行監測；2.本發明裝置體積小，每個監測終端都能使用3g/4g無線通信的方式將采集結果發送至服務端數據中心，避免了利用采集基站統一發送，響應速度快，實時性高。3.采用web客戶端對污染物的時空態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，能夠為環保部門制定環境治理政策提供依據。附圖說明圖1為移動污染源在線監測系統整體結構圖；圖2為監測終端硬件結構圖；圖3為服務器數據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計流程圖；圖5為web客戶端移動污染源數據報表設計流程圖；圖6為web服務器工作原理圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明做進一步描述如圖1所示，移動污染源在線監測系統包括監測終端，服務器端及web客戶端共三大部分。具體的監測方法包括以下步驟：步驟一：系統通過監測終端對移動污染源數據、本地氣象數據和污染物數據進行采集、存儲然后發送到服務端。如圖2所示，所述的監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將在移動污染源經過時將移動污染源產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；外部數據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據進行儲存；時鐘模塊為監測終端提供基準時間信息；無線通信模塊為臨近節點的通信提供支持；3g/4g模塊用來將存儲的數據發送到遠程服務器端；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據存儲到外部數據存儲模塊中，并控制3g/4g模塊將外部存儲的模塊中存儲的數據按照指定的協議發送到遠程服務器端。步驟二：服務端數據中心模塊對監測終端發送的數據進行處理。如圖3所示,服務器端數據中心模塊通過多線程方式將各個監測終端通過3g/4g網絡所發送的采集數據進行接收，并按照發送時指定的發送協議進行逆向解析，并將解析后的結果根據終端編號對數據中心的數據庫中的記錄進行更新并添加時間戳。步驟三：web客戶端對web服務器發送請求，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，根據不同的請求分別執行步驟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.在網絡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測終端標記，并設置縮放功能；步驟3-1-3.利用getjson方法發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表單組件的監測終端編號輸入框輸入監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方法發送存在查詢值的ajax查詢請求。步驟四：如圖(6)所示，web服務器對web客戶端發送請求進行響應，將web客戶端的請求分發至不同的請求處理函數，并將處理后的結果返回至web客戶端，具體包括下列步驟：步驟4-1、web服務器獲取web客戶端發送過來的請求步驟4-2、web服務器對發送過來的請求進行區分：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，根據請求轉而執行步驟4-3或步驟4-4。步驟4-3、當web客戶端發送的ajax請求為污染物時空分布圖繪制請求時，web服務器會將所述請求分發給污染物時空分布圖繪制請求處理模塊，該模塊提取ajax請求中的監測終端編號id，通過對象關系映射原理，利用model.object.filter方法在服務器的數據庫中查找該id對應監測終端以及與該監測終端地理位置相鄰的監測終端在數據庫中的最新記錄，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格式的返回結果，最后返回web客戶端進行解析；步驟4-4、當web客戶端發送的ajax請求為移動污染源信息查詢請求時，web服務器將請求分發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，該依據可以為污染源本體信息或者監測節點編號，然后通過model.object.get方法在數據庫中查詢移動污染源在數據庫中的記錄或者監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據返回到web客戶端用以解析；步驟五：web客戶端對web服務器返回的數據進行解析：對于污染物時空分布圖繪制請求返回的結果，如圖4右半部所示所示，執行步驟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果，如圖5右半部所示，執行步驟5-2進行解析，并生成移動污染源數據報表。步驟5-1具體包括以下步驟：步驟5-1-1.利用gis空間分析技術根據返回的污染物信息和實況氣象信息結合空氣污染物擴散模型，對污染物的擴散情況進行分析，得到分析結果；步驟5-1-2.將分析結果通過百度地圖sdk中heatmapoverlay類中的setdataset方法將分析后的數據添加到數據集中，然后調用show方法將時空分布圖進行顯示；步驟5-1-3.調用setinterval方法來輪詢是否到達規定時間，不斷的發送污染物時空分布圖ajax繪制請求獲取監測終端實時采集的數據和更新電子地圖以實現實時在線監測。步驟5-2具體包括以下步驟：步驟5-2-1.移動污染源數據報表模塊通過返回的數據，利用正則表達式進行字符串解析；步驟5-2-2.通過javascript將解析后的數據進行遍歷并通過document.createelement方法和insertrow與insertcell方法動態創建table添加元素以生成移動污染源數據報表。以上是本發明移動污染源在線監測系統的具體實施方案，具體包括監測終端，服務器端及web客戶端共三大部分。監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，按照制定的協議將采集的數據通過3g/4g網絡傳輸到服務器端，服務端將監測終端發送的采集數據按照發送的協議逆向解析發送的數據，并將解析后的數據存入服務器端數據庫中。web客戶端通過瀏覽器利用因特網對指定的url進行訪問，通過因特網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