[發(fā)明專利]基于北斗位置信息的車載式PM2.5實時監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)測方法

在審

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• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107727544A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 李強;高昆侖;張瑋;武建偉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十七研究所
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01S19/46;H04L29/08;H04L12/44
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務所(普通合伙)41104
• 代理人: 劉建芳

技術領域

本發(fā)明涉及PM2.5監(jiān)測領域，尤其涉及基于北斗位置信息的車載式PM2.5實時監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)測方法。

背景技術

近幾年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和居民生活水平提高，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高，環(huán)境污染問題也越來越受到人們的關注；霧霾、PM2.5、PM10這些本不為大眾所知曉的名詞頻頻出現(xiàn)在各大媒體上，并成為人們日常關注的重要信息。對空氣污染進行大范圍、廣區(qū)域的實時監(jiān)測和準確預報，已成為人們日常對環(huán)境氣象預報需求的一項重要內容。

目前對PM2.5濃度進行監(jiān)測的裝置主要有遙感衛(wèi)星、氣象監(jiān)測站和環(huán)境監(jiān)測應急車等；其中遙感衛(wèi)星主要通過遙感圖像來分析空氣污染程度和污染物彌散區(qū)域，對PM2.5濃度的監(jiān)測只能通過對遙感圖像的分析間接獲得，因而數(shù)據(jù)準確性較差；同時，遙感衛(wèi)星覆蓋區(qū)域雖廣，但只有當遙感衛(wèi)星飛臨指定區(qū)域上空時才能獲得對該區(qū)域的空氣污染監(jiān)測遙感圖像，且遙感影像數(shù)據(jù)還要通過衛(wèi)星通信手段發(fā)送回地球站，再經(jīng)過一系列的圖像處理才能得出結果，因而實時性也較差；遙感衛(wèi)星還存在監(jiān)測成本較高的問題；氣象站監(jiān)測通常布設在某一地區(qū)或區(qū)域的重點監(jiān)測地點，監(jiān)測地點相對固定、布設數(shù)量有限，因而只能對重點地區(qū)的PM2.5濃度進行監(jiān)測；環(huán)境監(jiān)測應急車主要應用于對重大環(huán)境污染事故的應急監(jiān)測，對PM2.5濃度的監(jiān)測雖具有一定的機動性，但仍然不能做到對區(qū)域實時監(jiān)測，且上述的三種PM2.5監(jiān)測手段獲取的都是單純的PM2.5濃度數(shù)據(jù)，沒有涵蓋監(jiān)測點的地理坐標信息，只能通過人為參與方式后期添加。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供基于北斗位置信息的車載式PM2.5實時監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)測方法，不僅解決了利用遙感衛(wèi)星進行PM2.5濃度檢測存在的數(shù)據(jù)準確性差、實時性差和成本高的問題，還解決了利用氣象監(jiān)測站進行PM2.5濃度檢測存在的監(jiān)測地點固定和監(jiān)測不全面的問題，在檢測結果內還涵蓋監(jiān)測點的地理坐標信息。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

基于北斗位置信息的車載式PM2.5實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測服務器和多個與監(jiān)測服務器通信連接的監(jiān)測終端；

所述的監(jiān)測服務器采用內置有監(jiān)控軟件的服務器計算機，服務器計算機通過以太網(wǎng)與公共互聯(lián)網(wǎng)通信；

所述的監(jiān)測終端設置在對應的監(jiān)測車輛上，監(jiān)測終端由供電單元、PM2.5濃度檢測單元、北斗定位與授時單元、4G通信單元和主控單元組成，供電單元為PM2.5濃度檢測單元、北斗定位與授時單元、4G通信單元和主控單元供電，PM2.5濃度檢測單元、北斗定位與授時單元和4G通信單元均與主控單元通信連接，4G通信單元還通過公共移動通信網(wǎng)絡與服務器計算機通信連接。

所述的供電單元包括獨立電池模塊和監(jiān)測車輛電池模塊，監(jiān)測車輛電池模塊通過DC/DC模塊與PM2.5濃度檢測單元、北斗定位與授時單元、4G通信單元和主控單元供電的電源輸入端連接，監(jiān)測車輛電池模塊還通過DC/DC模塊與獨立電池模塊的連接。

所述的監(jiān)測車輛可采用長途客車、出租車、公交車等公共交通工具。

所述的PM2.5濃度檢測單元通過I2C接口與主控單元通信連接。

所述的北斗定位與授時單元通過UART接口與主控單元通信連接。

所述的4G通信單元通過UART接口與主控單元通信連接。

基于北斗位置信息的車載式PM2.5實時監(jiān)測系統(tǒng)所進行的基于北斗位置信息的車載式PM2.5實時監(jiān)測方法，包括以下步驟：

步驟A：監(jiān)測終端供電開機，若車倆點火則使用監(jiān)測車輛電池模塊供電，若車倆熄火，則采用獨立電池模塊供電；

步驟B：主控模塊通過4G通信單元向監(jiān)測服務器發(fā)送入網(wǎng)請求，具體為微處理器通過4G通信單元向服務器計算機發(fā)送入網(wǎng)請求；

步驟C：若入網(wǎng)成功，則進入下一步；若入網(wǎng)失敗，主控模塊發(fā)出入網(wǎng)失敗告警，并重新進入步驟C；

步驟D：服務器計算機通過4G通信單元向主控模塊發(fā)送指令，通過主控模塊控制北斗定位與授時單元讀取定位信息和時間信息；

步驟E：服務器計算機通過4G通信單元向主控模塊發(fā)送指令，通過主控模塊控制PM2.5濃度檢測單元讀取PM2.5濃度信息；

步驟F：主控模塊打包定位信息、時間信息和與之匹配的PM2.5濃度信息，使之形成預定的打包數(shù)據(jù)信息，并通過4G通信單元將打包數(shù)據(jù)信息發(fā)送給服務器計算機；