基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備

楊運(yùn)祺 劉庚其 楊一帆 丁婷 劉搏飛

編者按：隨著科技的飛速發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升，人們也越來越注重環(huán)境的質(zhì)量以及保護(hù)環(huán)境的理念，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備可以有效監(jiān)測周圍環(huán)境的狀況，能將檢測信息準(zhǔn)確傳回終端，提高利用率。主要提升系統(tǒng)的功能組成、硬件設(shè)計(jì)，依靠多個(gè)傳感器對(duì)周圍環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)控，從而對(duì)環(huán)境進(jìn)行有效的保護(hù)。

智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的功能

研究意義

現(xiàn)有的智能環(huán)境監(jiān)控裝置因?yàn)閭鞲衅靼惭b過多，比較笨重，這樣也就導(dǎo)致其安裝起來比較麻煩，安裝時(shí)需要挖較深的基坑，并現(xiàn)場焊接組裝，出現(xiàn)不便于組裝的問題，為此我們提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，該設(shè)備不僅在檢測精度上取得了優(yōu)異成果，還便于安裝，同產(chǎn)品競爭下表現(xiàn)突出，商業(yè)潛力巨大，對(duì)環(huán)境保護(hù)、社會(huì)環(huán)境凈化有著十分重要的意義。

設(shè)備的功能

環(huán)境監(jiān)控是環(huán)境保護(hù)及管理工作的重要基礎(chǔ)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來越多的人開始關(guān)心所處環(huán)境質(zhì)量的好壞，要求環(huán)境保護(hù)及管理工作效率提高、質(zhì)量提高、加大透明度。通過信息化技術(shù)的應(yīng)用，改變傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測手段，運(yùn)用新的通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)污染源及環(huán)境質(zhì)量實(shí)施長期、連續(xù)、有效監(jiān)測，科學(xué)準(zhǔn)確、全面高效地監(jiān)測、管理所轄區(qū)域的環(huán)境狀況，使環(huán)保部門的環(huán)境管理工作達(dá)到監(jiān)測科學(xué)、管理高效、執(zhí)法公正的新境界，現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)控裝置越來越發(fā)達(dá)，安裝有多個(gè)種類的傳感器，并將信息傳輸給使用者，供使用者足不出戶也能了解到外部的情況。

智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的硬件設(shè)計(jì)

設(shè)備的總構(gòu)成

監(jiān)測設(shè)備構(gòu)成：豎桿、安裝架、顯示裝置、控制柜、太陽能板、氣壓感應(yīng)裝置、溫濕度傳感器、空氣微顆粒監(jiān)測裝置、風(fēng)向感應(yīng)裝置、風(fēng)速感應(yīng)裝置、連接架、抱箍、螺紋套、螺紋柱、卡槽、柱形槽、電機(jī)、旋轉(zhuǎn)蛟龍、滑軌、滑塊、限位塊、軸桿。

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備具有組裝方便、安裝簡單的優(yōu)點(diǎn)，其工作原理如下：

使用時(shí)，將豎桿下端插在地面上，啟動(dòng)電機(jī)，使得電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)蛟龍旋轉(zhuǎn)，使得旋轉(zhuǎn)蛟龍深深地鉆入地面，對(duì)豎桿進(jìn)行固定，再將安裝架安裝在豎桿的上端，顯示裝置和控制柜也安裝在豎桿的外部，再接好導(dǎo)線，即完成了對(duì)整個(gè)裝置的安裝，操作簡便，無須再深挖基坑，也能夠固定牢固。在另外一個(gè)實(shí)施例中，安裝架為外壁固定連接有氣壓感應(yīng)裝置、溫濕度傳感器和空氣微顆粒監(jiān)測裝置，安裝架的頂部固定連接有風(fēng)向感應(yīng)裝置和風(fēng)速感應(yīng)裝置。太陽能板用于對(duì)整個(gè)裝置提供電能，多個(gè)傳感器用于檢測環(huán)境數(shù)據(jù)，控制柜內(nèi)部含有一些信號(hào)交互裝置，用于與服務(wù)器進(jìn)行信號(hào)交互，顯示裝置上可以顯示多個(gè)傳感器所測得的實(shí)時(shí)信息，且每過一定的時(shí)間就會(huì)向服務(wù)器發(fā)送傳感器所測得的信息，其中空氣微顆粒監(jiān)測裝置采用TSP總懸浮物顆粒傳感器，用于檢測空氣中的微顆粒濃度。

設(shè)備的傳感器及網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

1.傳感器設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備上所使用的傳感器包括氣壓傳感器、溫濕度傳感器、空氣微顆粒傳感器、風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器;傳感器的類型也是多種多樣的，包括電阻式傳感器、復(fù)合型傳感器、智能傳感器等，使得該設(shè)備具有較強(qiáng)的抗干擾能力、自補(bǔ)償和計(jì)算功能以及自檢、自校、自診斷功能，采集到的數(shù)據(jù)精度高，能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境。

在設(shè)計(jì)傳感器時(shí)，會(huì)將傳感器與總控制系統(tǒng)連接到構(gòu)件，使得信息傳輸速率、效率大大提升。設(shè)備上所攜帶的傳感器能夠通過控制終端發(fā)出的指令采集周圍環(huán)境的參數(shù)數(shù)據(jù)，包括環(huán)境氣壓、溫濕度、空氣微顆粒含量、風(fēng)速風(fēng)向，進(jìn)過系統(tǒng)智能化處理后傳送至控制終端。

2.網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

傳感器的組成以及華為的5G通訊芯片為該智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的心臟。在監(jiān)測到環(huán)境參數(shù)后，傳感器需要通過傳輸系統(tǒng)將它們傳輸至控，最終通過聯(lián)網(wǎng)真正實(shí)現(xiàn)管理員對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

設(shè)備內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)部分采用華為5G芯片，使得終端進(jìn)行超遠(yuǎn)程控制時(shí)幾乎沒有延遲，資源的利用率大大提高，信息獲取速率得到一個(gè)質(zhì)的提升;為方便使用，手機(jī)移動(dòng)端也在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，借助5G的技術(shù)亦能實(shí)現(xiàn)手機(jī)移動(dòng)端的超遠(yuǎn)程控制，最終完成網(wǎng)絡(luò)部分的設(shè)計(jì)。

結(jié)束語

本智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計(jì)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及最新的5G技術(shù)和環(huán)境保護(hù)及監(jiān)測聯(lián)系起來，對(duì)環(huán)境保護(hù)和對(duì)惡劣地區(qū)的探索做出了一定的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘新元，劉志強(qiáng)，張禮麟，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]無線互聯(lián)科技，2020，17（4）：46-47.

[2]陳創(chuàng)業(yè)，陳蕊，胡天讓，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[J]國外畜牧學(xué)（豬與禽）2021，41（04）：100-102.

第一作者：楊運(yùn)祺（2000—），男，漢族，福建福州人，在讀本科，單位：福州工商學(xué)院工學(xué)院電子信息工程專業(yè)。