城市物联网空气质量智能感知与控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种城市物联网空气质量智能感知与控制系统，具体说是一种可实时精确感知城市空气污染状况并实时净化的城市物联网空气质量智能感知与控制系统，属于环境监测与净化领域。
【背景技术】
[0002]随着工业、建筑业及交通运输业的迅速发展，大量的有害物质被排放到空气中，雾霾天气的频繁出现，空气污染已经引起了世界范围内的广泛关注，空气污染的治理已刻不容缓，它不仅关系到公众的健康和城市的可持续发展，甚至还关系到国家发展战略和人类的生存。然而，由于技术和成本原因，国内各大中城市中目前只有少量的空气质量监测中心站点(截止2013年底北京约35个，上海约20个，广州约30个)，空气质量监测的数据只能够从宏观上反映城市的整体空气质量，无法从微观上反映局部区域或特定区域空气质量的好坏，更不能分区域进行及时有效地净化治理。
[0003]2012年5月2日，中国发明专利申请CN102435711A公开了一种基于ZigBee的城市空气质量监测系统，其包括GPRS模块、监测器模块、第一 ZigBee无线通信模块、监控终端，其监控终端用于空气质量信息的处理，GPRS模块与监控终端相连接，用于无线信息的接收与发送；监测器模块用于无线终端信息的整合与协调并通过GPRS发送给监控终端。本发明通过无线终端监测空气质量，同时无线终端通过ZigBee技术向监控中心报告空气质量信息，监控中心保存并处理空气质量信息，保证空气质量信息能及时传递到监控中心进行处理。但是其需要通过ZigBee网络和GPRS网络实现跨网传输，其网络结构复杂，检测运行成本较高，数据具有一定的延时；同时，该系统无法对检测到的空气污染进行及时有效地净化。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于克服上述缺陷，提供一种能及时检测城市各区域空气质量并能有针对性对空气污染区域进行净化的城市物联网空气质量智能感知与控制系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种城市物联网空气质量智能感知与控制系统，由空气质量监测分系统和空气净化控制分系统、数据立方云计算服务器组成，所述空气质量监测分系统和空气净化控制分系统与数据立方云计算服务器之间通过GPRS、3G或4G无线网络通信；
所述空气质量监测分系统，由分布在城市各区域内若干个空气质量监测设备组成，用于获取城市不同区域中的空气污染物含量信息反馈到数据立方云计算服务器；所述空气质量监测设备由多个空气质量采集模块和GPRS、3G或4G无线通信模块组成；
所述数据立方云计算服务器，包括数据接收服务器、数据立方、WEB服务器和WEB界面，用于收集汇总处理空气质量监测数据并根据处理结果发出控制指令； 所述空气质量净化分系统，由分布在城市各区域内若干个空气净化装置和主控设备组成，用于净化和改善空气质量；所述空气净化装置内设有ZigBee、433M或Wifi无线通信模块，用于接收和转发主控设备的指令，所述主控设备包括用于接收并转发数据立方云计算服务器的指令，所述空气净化装置之间和主控设备间通过ZigBee、433M或Wifi网络进行通?目。
[0006]本发明城市物联网空气质量智能感知与控制系统中若干个空气净化装置布设在城市道路的路灯杆上。
[0007]本发明的有益效果在于:(1)、本发明通过若干个分布用城市不同区域内的空气质量监测设备能及时精确地监测城市中不同区域的空气质量，减小了监测误差；数据处理控制系统的进对收集到空气质量信息实时全面分析，并根据处理结果发出净化系统控制指令，整个系统均通过无线通信网络进行通信，能及时高效地净化被污染区域空气；(2)、通过在每个空气净化装置安装无线通信模块，实现控制指令逐级转发，有效地保证控制指令实时高效传输；(3)、将空气净化装置安装城市道路路灯杆上，提高了空气净化装置分布的均匀性和安装效率，降低了系统安装成本。
【附图说明】
[0008]图1为本发明城市物联网空气质量智能感知与控制系统整体示意图；
图2为空气质量监测分系统示意图；
图3为数据立方云计算服务器系统示意图；
图4为空气净化控制分系统示意图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明作进一步详细介绍。
[0010]如图1所示，本发明城市物联网空气质量智能感知与控制系统，包括:多个分布在城市各个区域内的空气质量监测设备，多个空气质量监测设备均通过GPRS无线通信网络与数据处理控制系统连接；多个分布在城市各个区域内的空气净化装置，通过ZigBee无线通信网络与主控设备相连接，主控设备通过GPRS无线通信网络与数据处理控制系统连接，接收数据处理控制系统的控制指令。
[0011]如图2所示，在城市各区域分布式布设的空气质量监测设备，空气质量监测设备由多个空气质量采集模块和GPRS无线通信模块组成；实时监测空气中ΡΜ2.5、PMlO等粉尘颗粒浓度，通过GPRS网络将采集到的数据传输到数据立方云计算服务器。
[0012]如图3所示，数据处理控制系统由数据接收服务器、数据立方、WEB服务器和WEB界面组成，数据接收服务器通过Internet与GPRS无线通信网络连接，数据立方连接数据接收服务器，WEB服务器连接数据立方；数据接收服务器将接收到的各区域空气质量监测设备空气质量数据传输至数据立方处理汇总保存，WEB服务器调用数据立方数据通过WEB界面显示处理分析后的各区域空气质量信息，并根据各区域空气污染程度作出启动/关闭不同区域空气净化装置指令。
[0013]如图4所示，本发明净化系统包括若干个分布在城市各区域内的空气净化装置和主控设备组成。主控设备用于接收数据处理控制系统通过GPRS发送的控制指令，并作为协调器组建ZigBee无线通信网络，通过ZigBee无线通信网络将控制命令转发给附近的空气净化装置，空气净化装置接收到命令后根据命令执行开启或者关闭操作。每个空气净化装置上均设有ZigBee无线通信模块，用于接收主控设备的控制指令，并转发给下一级的空气净化装置。
[0014]考虑空气净化装置分布的均匀和安装方便，将空气净化装置安装城市内各区域的路灯杆上。
[0015]系统工作过程中，城市内各区域的空气质量监测设备全天候对空气中的各类污染物含量进行采集汇总后通过GPRS无线通信网络传输到数据处理控制系统处理分析，当确定某区域空气污染物达到设定最高阀值时，数据处理控制系统发出开启该区域空气净化装置指令，开启指令通过GPRS无线通信网络发送到主控设备再通过ZigBee无线通信网络发送到附近的空气净化装置，空气净化装置收到指令后立即启动进行空气净化，同时将开启指令转发到下一级空气净化装置；在净化的同时，该区域内的空气质量监测设备同步将空气信息传输到数据处理控制系统处理分析，当该区域空气污染物达到设定最低阀值时，则发出关闭该区域空气净化装置指令，关闭指令通过GPRS无线通信网络发送到主控设备再通过ZigBee无线通信网络发送到附近的空气净化装置，空气净化装置收到指令后立即关闭，同时将关闭指令转发到下一级空气净化装置执行。
[0016]本发明中空气质量监测设备、主控设备也可以通过3G或4G无线通信网络与数据处理控制系统进行通信；主控设备与空气净化装置间及空气净化装置与空气净化装置间可以通过433M或Wifi无线网络进行通信。
[0017]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种城市物联网空气质量智能感知与控制系统，其特征在于:由空气质量监测分系统和空气净化控制分系统、数据立方云计算服务器组成，所述空气质量监测分系统和空气净化控制分系统与数据立方云计算服务器之间通过GPRS、3G或4G无线网络通信； 所述空气质量监测分系统，由分布在城市各区域内若干个空气质量监测设备组成，用于获取城市不同区域中的空气污染物含量信息反馈到数据立方云计算服务器；所述空气质量监测设备由多个空气质量采集模块和GPRS、3G或4G无线通信模块组成； 所述数据立方云计算服务器，包括数据接收服务器、数据立方、WEB服务器和WEB界面，用于收集汇总处理空气质量监测数据并根据处理结果发出控制指令； 所述空气质量净化分系统，由分布在城市各区域内若干个空气净化装置和主控设备组成，用于净化和改善空气质量；所述空气净化装置内设有ZigBee、433M或Wifi无线通信模块，用于接收和转发主控设备的指令，所述主控设备包括用于接收并转发数据立方云计算服务器的指令，所述空气净化装置之间和主控设备间通过ZigBee、433M或Wifi网络进行通?目。
2.根据权利要求1所述的城市物联网空气质量智能感知与控制系统，其特征在于:所述若干个空气净化装置布设在城市道路的路灯杆上。
【专利摘要】本发明公开了一种城市物联网空气质量智能感知与控制系统，属于环境监测与净化技术领域。本系统由空气质量监测分系统和空气净化控制分系统、数据立方云计算服务器组成，空气质量监测分系统和空气净化控制分系统与数据立方云计算服务器之间通过GPRS、3G或4G无线网络通信；空气质量监测分系统由多个传感模块和无线通信模块组成；空气质量净化分系统由分布在城市各区域内若干个空气净化装置和主控设备组成；数据立方云计算服务器，包括数据接收服务器、数据立方、WEB服务器和WEB界面，用于收集汇总处理数据并发出控制指令。本发明整个系统均通过无线通信网络进行通信，能精确地监测不同区域的空气质量并进行及时高效地净化。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN104850070
【申请号】CN201410099782
【发明人】张真, 吴亚洲, 谭崇刚, 江健, 袁在康
【申请人】南京云创存储科技有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2014年3月18日