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

楊運祺 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)濟實力的提升，人們也越來越注重環(huán)境的質(zhì)量以及保護環(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，依靠多個傳感器對周圍環(huán)境狀況進行監(jiān)控，從而對環(huán)境進行有效的保護。

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)控裝置因為傳感器安裝過多，比較笨重，這樣也就導致其安裝起來比較麻煩，安裝時需要挖較深的基坑，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，對環(huán)境保護、社會環(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)境保護及管理工作的重要基礎(chǔ)，隨著經(jīng)濟的快速發(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)的應用，改變傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測手段，運用新的通訊網(wǎng)絡技術(shù)對污染源及環(huán)境質(zhì)量實施長期、連續(xù)、有效監(jiān)測，科學準確、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)境管理工作達到監(jiān)測科學、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，安裝有多個種類的傳感器，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

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、氣壓感應裝置、溫濕度傳感器、空氣微顆粒監(jiān)測裝置、風向感應裝置、風速感應裝置、連接架、抱箍、螺紋套、螺紋柱、卡槽、柱形槽、電機、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，其工作原理如下：

使用時，將豎桿下端插在地面上，啟動電機，使得電機帶動旋轉(zhuǎn)蛟龍旋轉(zhuǎn)，使得旋轉(zhuǎn)蛟龍深深地鉆入地面，對豎桿進行固定，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，再接好導線，即完成了對整個裝置的安裝，操作簡便，無須再深挖基坑，也能夠固定牢固。在另外一個實施例中，安裝架為外壁固定連接有氣壓感應裝置、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向感應裝置和風速感應裝置。太陽能板用于對整個裝置提供電能，多個傳感器用于檢測環(huán)境數(shù)據(jù)，控制柜內(nèi)部含有一些信號交互裝置，用于與服務器進行信號交互，顯示裝置上可以顯示多個傳感器所測得的實時信息，且每過一定的時間就會向服務器發(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)絡的設(shè)計

1.傳感器設(shè)計

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、風向傳感器、風速傳感器;傳感器的類型也是多種多樣的，包括電阻式傳感器、復合型傳感器、智能傳感器等，使得該設(shè)備具有較強的抗干擾能力、自補償和計算功能以及自檢、自校、自診斷功能，采集到的數(shù)據(jù)精度高，能夠適應惡劣環(huán)境。

在設(shè)計傳感器時，會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、風速風向，進過系統(tǒng)智能化處理后傳送至控制終端。

2.網(wǎng)絡設(shè)計

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)真正實現(xiàn)管理員對當?shù)丨h(huán)境的實時監(jiān)測。

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

結(jié)束語

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

參考文獻：

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