[發明專利]一種移動污染源在線監測系統及方法

在審

• 申請號: 201710271638.2
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107170219A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 蔣鵬;李雷;席旭剛;許歡;余善恩;張啟忠;甘海濤;吳翔;肖力敏
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;H04L29/08;H04N7/18;G01D21/02;G06F17/30;G06F17/50
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

1.一種移動污染源在線監測系統；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，

所述的每個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電壓輸出為氣象信息采集模塊、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。

2.根據權利要求1所述的一種移動污染源在線監測系統的監測方法；其特征在于，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采集，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：服務器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服務器端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：請求處理函數包括污染物時空分布圖繪制請求處理函數和移動污染源信息查詢請求處理函數，根據請求轉而執行步驟3或步驟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視圖函數，該函數提取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視圖函數，該函數獲取Ajax請求中需要查詢的依據，該依據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。