面向物聯網與GIS的城市空氣污染監測預警系統研究

夏魁良 蘇丹

摘要：基于物聯網和GIS城市空氣污染監測系統，對城市的環境保護工作以及城市空氣質量監測工作都有著至關重要的作用。在城市周邊不同區域安設相應的空氣監測傳感器，同時通過物聯網技術，將傳感器所收集到的數據及時傳輸到終端服務器當中，通過對GIS技術的有效應用，可以有效的展現出城市空氣的污染指數，進而為城市空氣環境保護工作提供了重要的保障。

關鍵詞：物聯網;GIS技術;空氣污染;監測系統

在最近幾年的發展過程當中，我國城市化建設發展速度不斷加快，有效推動了我國社會經濟的高速發展，在發展過程中對城市環境的影響問題也尤為明顯。現階段城市內部經常會產生霧霾以及沙塵暴等不良空氣污染問題，對整個城市的環境質量保護工作提出了較大的難度，空氣質量已經成為我國以及整個社會人們重點關注的問題，直接影響到了人們日常生活當中的生活質量。基于此，相關部門通過物聯網和GIS技術對城市空氣污染進行了有效的監測，通過空氣監測傳感器的有效應用，可以有效收集城市內部各個不同區域空氣污染指數，對提高整個城市污染監測工作的效率和準確度都有著重要的保障。

1.空氣污染監測預警系統設計

1.1系統設計的總體目標和任務

空氣污染監測預警系統在工作過程當中，主要是以物聯網系統和GIS技術沒技術，通過各種輔助性工作軟件以及相關的通訊數據等技術，對環境空氣問題來加以實時性的監測，通過空氣污染傳感器的作用，對城市內部各個不同區域的空氣污染指數來進行有效的信息收集，并且通過GPRS通信的方式，將所收集到的空氣環境質量數據，實時性傳輸到終端服務器當中，然后通過終端服務器對空氣污染數據進行有效的分析和處理。通過大量的實時性數據分析和統計，最終可以有效判斷城市內部不同區域的環境污染程度，同時對空氣當中的污染物成分進行了有效的判斷，實現了對整個城市內部環境監測工作的高質量開展。

1.2組成結構設計

在空氣監測預警系統當中，可以將其分為感知層、網絡層以及應用層三個不同的層次，在這三個不同層次之間，可以通過無線通訊數據以及相關設備之間進行有效的銜接，建立起一個完整有效的城市空氣監測系統。感知層當中通常包含了城市內部不同位置的傳感器設備，重點負責城市內部空氣質量的監測，城市內部空氣質量信息接收以及對各種數據進行實時性傳輸。網絡層當中主要是基于GPRS通信系統通過使用TCP/IP協議，有效連接到internet平臺當中，主要是針對環境質量監測信號來進行傳輸。應用層當中主要是在GIS系統基礎之上，以客戶端的形式來完成各種環境收集數據的處理和分析，同時將最終得到的數據分析結果直接呈現給相關工作人員，讓工作人員對整個環境污染監測信息有著詳細的了解。

2.系統軟件框架結構

空氣質量監測預警系統當中，內部系統服務器通過internet平臺的C#面向對象程序設計，來完成傳遞和處理感知層所獲取信息的任務。依照向對象程序設計來完成相關的信息傳遞以及對系統內部感知層的信息處理工作，根據功能的不同可以將系統內部服務器劃分成三個不同的工作環節，即無線通訊環節、數據處理環節以及硬件工作環節。無線通信環節在工作過程當中，主要是保證服務器和不同傳感器之間的信息傳遞工作，是構成網絡層的關鍵環節，數據記錄模塊當中主要功能是將所搜集到的不同數據直接錄入到數據庫內部，以此來用于數據的讀取和分析。硬件管理環節當中主要是基于無線通信工作模塊，將遠程空氣監測的數據信息以及單片機傳感器的數據信息進行分析和處理，通過對硬件管理設備的有效應用，可以充分感知到每一個傳感器內部是否處于正常工作狀態，如果在通訊節點內部出現工作異常情況，那么服務器終端會直接發出相應的警報信號來通知到相關用戶，需要將不同的監測點位傳感器進行重新的設定，以此來保證整個城市環境質量監測信息收集的科學性和有效性。

3.GIS技術的運用

物聯網屬于現階段我國科技技術發展過程當中重要的衍生產物，互聯網系統和傳感器設備的有效應用，主要是在傳感器內部設置相應的GPRS通信模塊，運用無線通信設備和終端服務器之間進行有效的信息連接，以此來形成一個多點或者是單點信息通訊的物聯網系統。在城市內部不同的區域當中，每間隔一段距離設置相應的傳感器設備，可以對整個城市不同區域的環境質量進行實時性監測，因此可以在城市內部形成一個覆蓋面積較廣的環境監測網絡。地理信息系統在城市環境監測工作當中起到的作用非常明顯，它基于計算機硬件和軟件的雙重支撐下，對城市空間當中重要的地理分布數據來進行實時性采集，同時對收集到的數據，進行后續一系列的運算和分析，以此來實現對整個城市環境監測數據的有效處理。

4.結束語：

由于空氣污染數據當中包含了空間特性，并且在處理工作當中需要使用到遙感技術以及相關的計算機技術等，將所涉及到的環境監測數據有效的綜合到一起，以此來形成一種可讀性和可理解性較高的環境監測信息。

參考文獻

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