城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统及使用方法
【专利摘要】本发明提供一种城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统及使用方法，包括环境数据采集器和远程在线服务器，环境数据采集器包括箱体、中央处理器、电源模块、显示模块、环境参数传感器、GPS定位模块、无线通讯模块，其特点是：所述的中央处理器、电源模块、GPS定位模块及无线通讯模块安装在箱体内，显示模块安装在箱体的面板上，环境参数传感器的探头安装在所述箱体上开设的窗口部位，GPS定位模块和无线通讯模块的天线安装在箱体的外侧，在箱体上设置有固定安装部件、提手或背带。携带或移动方便，可以从时间和地点两个方面密集采集多项城市环境数据，以便汇总这些数据动态地标识在电子地图上并发送到网络供人们随时查看。
【专利说明】城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统及使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境监测【技术领域】，涉及一种环境监测系统，具体说是一种城市环境 数据动态监测实时标识电子地图系统及使用方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市环境的渐趋恶化，人们对环境数据的敏感度越来越高，渴望及时了解身 边环境的状况，但是，目前人们获取环境数据的渠道仅限于气象部门的定时报道，而气象部 门提供的环境数据往往时段比较长、覆盖的范围比较大，因此，实时性比较欠缺，温湿度、雾 霾这类环境数据在较长时段及较大范围内变化不大，但是像粉尘、噪音、PM2. 5这类环境数 据，城市的不同区域差异较大，不能满足人们对当下周边小环境的知情渴望。
[0003] 中国专利（专利号：201220408109. 5)公开了一种手持式气象信息采集仪，包括壳 体，所述壳体上设有LCD以及风速风向传感器和手动选择开关，所述壳体内设有GPS模块、 GSM模块、温湿度传感器、大气压传感器和处理单元，所述处理单元根据所述手机开关的选 择，选择接收所述GPS模块、温湿度传感器、大气压传感器的检测数据，并将所述检测数据 显示在所述IXD上，同时通过GSM模块传输给指定的接收设备。可实时检测风向、风速、温 度、湿度、日期时间、经度、纬度、海拔高度、大气压等气象信息，并能通过LCD液晶显示屏显 示和通过GSM短信方式将气象信息上传到指定的接收设备，操作简单，适合在非气象专业 场合使用。但是，该专利作为一种手持式气象信息采集仪，未对其壳体形状及安装结构等进 一步详细公开；另外，该专利检测功能未涉及城市中人们十分关心的噪声、粉尘、光照、二氧 化碳、臭氧等环境信息。人们无法通过网络使用电脑或手机从电子地图上随时查看。
[0004] 如何设计一种城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统及使用方法，使其信 号采集装置的结构合理、紧凑，便于携带或移动，有利于信号采集与传输，操作使用方便；另 夕卜，整个系统还可以从时间和地点两个方面密集采集温湿度、噪声、粉尘、光照、二氧化碳、 臭氧等多项城市环境数据，以便汇总这些数据动态地标识在电子地图上并发送到网络供人 们随时查看。这是目前亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明为解决上述问题而提供一种城市环境数据动态监测实时标识电子地图系 统及使用方法，其环境数据采集器的结构合理、紧凑，便于携带或移动，有利于信号采集与 传输，操作使用方便；另外，可以从时间和地点两个方面密集采集多项城市环境数据，以便 汇总这些数据动态地标识在电子地图上并发送到网络供人们随时查看。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007] -种城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统，包括环境数据采集器和远程 在线服务器，所述环境数据采集器包括箱体、中央处理器、电源模块、显示模块、环境参数传 感器、GPS定位模块、无线通讯模块、所述GPS定位模块、无线通讯模块与所述中央处理器相 连，其特征在于，所述箱体前面设置面板，所述面板上开设窗口，所述的中央处理器、电源模 块、GPS定位模块及无线通讯模块安装在所述箱体内，所述显示模块安装在所述箱体的面板 上，所述环境参数传感器的探头安装在所述箱体上开设的窗口部位，GPS定位模块和无线通 讯模块的天线安装在箱体的外侧，所述箱体上设置有固定安装部件、提手或背带。
[0008] 对上述技术方案的改进：所述的环境参数传感器包括温湿度传感器、噪声传感器、 粉尘传感器、光照传感器、二氧化碳传感器及臭氧传感器。
[0009] 对上述技术方案的进一步改进：所述的中央处理器是Arduino Mega2560 ;所述的 温湿度传感器是数字输出型，其数字输出端连接到中央处理器Arduino Mega2560的数字输 入端口；所述的粉尘传感器是输出端连接到中央处理器Arduino Mega2560的模拟量输入端 口；所述的光照传感器是BH1750FVI)其数字输出端连接到中央处理器Arduino Mega2560 的数字输入端口；所述的二氧化碳传感器是红外二氧化碳传感模块MH-Z14,其数字输出端 连接到中央处理器Arduino Mega2560的数字输入端口。
[0010] 对上述技术方案的进一步改进：所述的无线通讯模块是SM900A，其串行通讯端 口连接到中央处理器Arduino Mega2560的串行通讯端口。
[0011] 对上述技术方案的进一步改进：所述的箱体中还设有读写存储模块，所述读写存 储模块与所述中央处理器连接。
[0012] 对上述技术方案的进一步改进：所述的GPS定位模块的定位信息包括大地信息经 维度和海拔高度以及当地时间信息。
[0013] 对上述技术方案的进一步改进：所述固定安装部件包括设置在箱体背面用以悬挂 在自行车把上的两个固定夹子及设置在箱体底部用以固定在自行车前叉上的两个支架，所 述箱体的顶部设置防雨、防尘帽。
[0014] 对上述技术方案的进一步改进：所述箱体前面板上设置照明灯，所述箱体内设置 插卡收音机、防盗报警器，所述照明灯、插卡收音机及防盗报警器均由所述电源模块供电。
[0015] 对上述技术方案的进一步改进：所述的若干个环境数据采集器布设在若干公交车 辆上或/和路灯上，所述环境数据采集器的电源模块取自公交车辆或路灯电源。
[0016] 一种如上所述城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统的使用方法，其特征 在于，所述环境数据采集器工作在实时在线采集模式，环境参数传感器采集到的环境参数 加载由GPS定位模块获取的定位信息后，由无线通讯模块经GPRS网络发送到远程在线服务 器，远程在线服务器工作在实时在线模式，接收到环境数据采集器发送的环境参数后，将参 数加载或更新到城市电子地图并将此标识有环境参数的城市电子地图发送到因特网，可以 随时通过网络用电脑、手机查看。
[0017] 本发明与现有技术相比具备如下优点和积极效果：
[0018] 1、本发明环境数据采集器的箱体结构合理，在箱体上设置有固定安装部件及提 手，便于携带或移动。箱体中的各部件布置合理、紧凑，箱体前面设置面板面板上开设窗口， 所述显示模块安装在所述箱体的面板上，其余部件设置在箱体内部，环境参数传感器的探 头安装在所述箱体上开设的窗口部位，GPS定位模块和无线通讯模块的天线安装在箱体的 外侧，有利于信号采集与传输，且操作使用方便；
[0019] 2、本发明的环境参数传感器涉及城市中人们十分关心的噪声、粉尘、光照、二氧化 碳、臭氧等环境信息的采集功能。可以网络查看的城市电子地图上标识有环境数据，且环境 数据从时间和地点两个方面密集采集实时动态更新。满足了人们对自身周围环境的知情渴 望，以便采取必要的防护措施，同时，也可以唤醒人们的环保意识，有利于人类身体健康和 环境保护。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是本发明城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统的结构示意图；
[0021] 图2是本发明环境数据采集器的原理框图；
[0022] 图3是本发明环境数据采集器展示正面的立体图；
[0023] 图4是本发明环境数据采集器展示背面的立体图。
[0024] 图中的标号为：1-环境数据采集器、2-远程在线服务器、3-中央处理器3、4_环境 参数传感器、5-电源模块、6-显示模块、7-天线、8-GPS定位模块、9-无线通讯模块、10-读 写存储模块、11-GPRS网络、12-地图、13-地图上的定点环境参数、14-地图上的连续环境参 数、15-箱体、16-窗口、17-固定安装部件、18-提手。
【具体实施方式】
[0025] 以下结合附图对本发明作进一步详细描述：
[0026] 参见图1-图4,本发明一种城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统的实施 例，包括环境数据采集器1和远程在线服务器2,环境数据采集器1包括箱体15、中央处理 器3、电源模块5、显示模块6、环境参数传感器4、GPS定位模块8、无线通讯模块9、所述GPS 定位模块8、无线通讯模块9与所述中央处理器3相连。在箱体15前面设置面板，在箱体 15的面板上开设窗口 16,中央处理器3、电源模块5、GPS定位模块8及无线通讯模块9安 装在箱体15内，显示模块6 (如液晶彩屏模块）安装在箱体15的面板上，环境参数传感器 4的探头安装在箱体15面板上开设的窗口 16部位，GPS定位模块8和无线通讯模块9的天 线7安装在箱体15的外侧。
[0027] 便于作为定点设备或便携移动设备使用，在箱体15上设置有固定安装部件17、提 手18或背带。
[0028] 上述环境参数传感器4包括：温湿度传感器4-1、噪声传感器4-2、粉尘传感器 4-3、光照传感器4-4、二氧化碳传感器4-5及臭氧传感器4-6。
[0029] 上述的GPS定位模块8为包括大地信息经维度和海拔高度以及当地时间信息等定 位信息的现有定位模块。
[0030] 在图2所不的实施例中，中央处理器3米用Arduino Mega2560，Arduino Mega2560 接口丰富，同时具有大量的数字量输入输出、模拟量输入接口及UART、USB接口，且支持多 种供电方式，适用于本发明多种信息采集，及作为定点或移动设备之用。温湿度传感器4-1 采用数字输出型，如响应快、抗干扰能力强的DHT11单总线数字温度传感器，其数字输出端 连接到中央处理器Arduino Mega2560的数字输入端口。粉尘传感器4-3采用D输出端连接 到中央处理器Arduino Mega2560的模拟量输入端口，光照传感器4-4采用BH1750FVI)其 数字输出端连接到中央处理器Arduino Mega2560的数字输入端口。二氧化碳传感器4-5采 用红外二氧化碳传感模块MH-Z14,其数字输出端连接到中央处理器Arduino Mega2560的数 字输入端口，MH-Z14可对无线通讯模块9采用SM900A，其串行通讯端口连接到中央处理器 Arduino Mega2560的串行通讯端口。由于Arduino Mega2560输入端口十分丰富，因此，可 以根据需要添加传感器，满足人们对环境参数的更多需求。为使环境数据信息更可靠地发 送到远程在线服务器2,所述的环境数据采集器1中还连接有读写存储模块10。
[0031] 为了便于不同使用方式取电，所述的电源模块除常用的蓄电池外，还包括：交流 220V变换至本机工作电源模块及接口，用于定点使用，如安装在路灯杆上；车辆直流12V或 直流24V变换至本机工作电源模块及接口，用于车载移动使用，包括轿车和货车。还可采用 太阳能电池板供电。
[0032] 本发明环境数据采集器1可以采取定点和移动采集结合的方式采集数据。将若干 个环境数据采集器1布设在若干公交车辆上或/和路灯上，所述环境数据采集器的电源模 块取自公交车辆或路灯电源。
[0033] 在实际使用中，也可以采取定点采集方式，S卩：将若干个环境数据采集器1密集布 设在城市的各地段采集环境数据，在这种方式下，地图12上的环境数据标识位置13是固定 的，如图1所示。在这种情况下，环境数据采集器1可以由太阳能电池板供电。还可将环境 数据采集器1布设在太阳能路灯上。
[0034] 当然，本发明环境数据采集器1更多的是采取移动采集方式，即：将若干个环境数 据采集器1布设在若干车辆上，如公交车上，由于环境数据采集器1体积较小，不会影响车 辆行驶，这种方式下，车辆行驶路段的环境数据就会连续密集地出现在地图12上，如图1中 14所示，由于公交车在城市的各处循环，地图上的环境数据就可以覆盖城市的各处，而且环 境数据采集器1也可以由车辆上的电源供电。也可以将若干个环境数据采集器1分发给有 关流动人员，通过提手18或背带随身携带，进行移动采集环境数据，电源模块5采用内置蓄 电池或太阳能电池板。
[0035] 上固定安装部件17包括设置在箱体15背面用以悬挂在自行车把上的两个固定夹 子及设置在箱体15底部用以固定在自行车前叉上的两个支架，这样，可以将环境数据采集 器1的箱体15上的两个固定夹子和两个支架分别安装固定在自行车（如城市提供的公用 自行车）的车把和车前叉上，安装稳定可靠，也能采集汽车无法到达区域的环境数据，使活 动范围更加广泛，更加机动灵活。在箱体15的顶部设置防雨、防尘帽，在箱体15前面板上 设置照明灯，所述箱体15内设置插卡收音机、防盗报警器，所述照明灯、插卡收音机及防盗 报警器均由所述电源模块5(内置蓄电池或太阳能电池板）供电。这样，使用更加方便、安 全，还增加了娱乐功能，使更多的人们愿意使用绿色环保的公共自行车出行，在采集环境数 据的同时，也可以唤醒人们的环保意识，有利于人类身体健康和环境保护。
[0036] 防盗报警器的主要部件可以利用箱体15内的中央处理器3、电源模块5、显示模块 6、GPS定位模块8、无线通讯模块9及天线7等部件，增加震动传感器、声光报警等部件，将 上述天线7、震动传感器等与中央处理器3相连，中央处理器3通过GPRS网络与远程在线服 务器2相连，即可监控车辆被盗过程，并能实时定位、跟踪自行车的状态。
[0037] 本发明一种城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统的使用方法的实施例， 环境数据采集器1工作在实时在线采集模式，环境参数传感器4采集到的环境参数加载由 GPS定位模块获取的定位信息后，由无线通讯模块9经GPRS网络发送到远程在线服务器2， 远程在线服务器2工作在实时在线模式，接收到环境数据采集器1发送的环境参数后，将参 数加载或更新到城市电子地图并将此标识有环境参数的城市电子地图发送到因特网，并可 以随时通过网络用电脑、手机查看。
[0038] 远程在线服务器2在将环境数据标识到地图时采取隐藏点击显示模式。由于环境 数据采集器1的数据更新周期在秒数量级，远程在线服务器2可以根据需要选择地图环境 数据更新频率。
[0039] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本【技术领域】 的普通技术人员在本发明的实质范围内，所作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发 明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统，包括环境数据采集器和远程在 线服务器，所述环境数据采集器包括箱体、中央处理器、电源模块、显示模块、环境参数传感 器、GPS定位模块、无线通讯模块、所述GPS定位模块、无线通讯模块与所述中央处理器相 连，其特征在于，所述箱体前面设置面板，所述面板上开设窗口，所述的中央处理器、电源模 块、GPS定位模块及无线通讯模块安装在所述箱体内，所述显示模块安装在所述箱体的面板 上，所述环境参数传感器的探头安装在所述箱体上开设的窗口部位，GPS定位模块和无线通 讯模块的天线安装在箱体的外侧，所述箱体上设置有固定安装部件、提手或背带。
2. 按照权利要求1所述的城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统，其特征在 于，所述的环境参数传感器包括温湿度传感器、噪声传感器、粉尘传感器、光照传感器、二氧 化碳传感器及臭氧传感器。
3. 按照权利要求2所述的城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统，其特征在 于，所述的中央处理器是Arduino Mega2560 ;所述的温湿度传感器是数字输出型，其数字输 出端连接到中央处理器Arduino Mega2560的数字输入端口；所述的粉尘传感器是输出端连 接到中央处理器Arduino Mega2560的模拟量输入端口；所述的光照传感器是BH1750FVI) 其数字输出端连接到中央处理器Arduino Mega2560的数字输入端口；所述的二氧化碳传感 器是红外二氧化碳传感模块MH-Z14,其数字输出端连接到中央处理器Arduino Mega2560的 数字输入端口。
4. 按照权利要求3所述的城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统，其特征在 于，所述的无线通讯模块是SM900A，其串行通讯端口连接到中央处理器Arduino Mega2560 的串行通讯端口。
5. 按照权利要求4所述的城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统，其特征在 于，所述的箱体中还设有读写存储模块，所述读写存储模块与所述中央处理器连接。
6. 按照权利要求5所述的城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统，其特征在 于，所述的GPS定位模块的定位信息包括大地信息经维度和海拔高度以及当地时间信息。
7. 按照权利要求6所述的城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统，其特征在 于，所述固定安装部件包括设置在箱体背面用以悬挂在自行车把上的两个固定夹子及设置 在箱体底部用以固定在自行车前叉上的两个支架，所述箱体的顶部设置防雨、防尘帽。
8. 按照权利要求7所述的城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统，其特征在 于，所述箱体前面板上设置照明灯，所述箱体内设置插卡收音机、防盗报警器，所述照明灯、 插卡收音机及防盗报警器均由所述电源模块供电。
9. 按照权利要求6所述的城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统，其特征在 于，所述的若干个环境数据采集器布设在若干公交车辆上或/和路灯上，所述环境数据采 集器的电源模块取自公交车辆或路灯电源。
10. -种如权利要求1-9所述城市环境数据动态监测实时标识电子地图系统的使用方 法，其特征在于，所述环境数据采集器工作在实时在线采集模式，环境参数传感器采集到的 环境参数加载由GPS定位模块获取的定位信息后，由无线通讯模块经GPRS网络发送到远程 在线服务器，远程在线服务器工作在实时在线模式，接收到环境数据采集器发送的环境参 数后，将参数加载或更新到城市电子地图并将此标识有环境参数的城市电子地图发送到因 特网，可以随时通过网络用电脑、手机查看。
【文档编号】G01S19/16GK104061962SQ201410249353
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】杨楠, 李世国 申请人:江南大学