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新品走航式环境气象监测产品方案

日期:2020-11-13浏览:65次

产品介绍

碧野千里走航式气象实时监测系统是基于移动式互联平台开发的走航式气象自动监测设备。它采用嵌入式技术,可用于测量风速、风向、气温、气湿、气压、全辐射等各类气象数据。系统采用模块化设计,可根据用户需求灵活增加或减少相应的传感器模块,任意组合,方便、快捷地满足各类用户的需求。设备采用了4G无线传输技术,融合GPS定位模块实现监测点位可实时回传,车辆移动轨迹绘制,轨迹沿途线路气象数据的实时显示。具有超标预警提示等功能。主要应用于环保巡逻队的移动监测,快速搜集各区域气象数据,移动执fa。

走航式气象监测系统解决方案

1.1 技术参数

参数参数

量程

分辨率

精确度

温度传感器

-40℃-100℃

0.1℃

±0.4℃

湿度传感器

0~RH

0.1%

±3%RH

风速传感器

0~70m/s

0.1 m/s

±(0.3±0.03V)m/s

风向传感器

0~360°

±3°

大气压力

500~1100hPa

0.1 hPa

±0.3hPa

光照传感器

0~200000lux

1lux

±7%

二氧化碳

0-2000PPM(如

要 5000 以上订

货前通知)

1ppm

±50PPM

供电方式/通讯方式

/查看方式

220V 交流

给气象站供电

12V 直流

太 阳 能 供 电 系

2

RS485 有线

通讯距离 0-1000m

无线 GPRS

通讯距离不限可在任何 PC 端、微xin端、手机 APP 随时查看数据。

1.2 技术特点

(1) 具有云端自动在线校准功能,自动修正传感器漂移及环境干扰,无需现场人工校准;

(2) 简易化设计,拆卸方便无需改装车辆;可以同时监测气体参数和可吸入颗粒物,并在数据平台上显示出监测值;

(3) 无工具拆卸,方便点位迁移与设备维护;

(4) 用于对风速、风向、空气温度、空气湿度、光照强度、大气压力等气象要素进行全天候自动监测。可以通过专业配套的数据采集通讯线与计算机进行连接,将数据传输到计算机气象数据库中,用于统计分析和处理。

(5) 风速、风向、雨量、大气压力等传感器为气象传感器,具有高精度高可靠性的特点。

(6) 参数可拓展,灵活配置;

(7) 应用单片机技术和网络通讯技术相结合,采用数据存储功能,不仅可提供方便的数据查询方式,还可以通过 USB 接口将数据转存至计算机,利用配套的上位机软件自动计算日平均值、月均值、污染指数、生成各种图形数据标,并进行打印;

(8) 性能稳定、精确度高、操作方便、易于维护具有断电保护功能;

(9) 集成 GPRS 通信技术,实时监测大气环境数据,实时传输数据, 实时监控设备运行状态;

(10) 实现多参数自动监测,防干扰技术设计;

(11) 实现各类参数采集,自动上传网络平台,自动发布数据;

(12) GPS 扩展,车辆移动轨迹绘制实时定位车辆与气象信息;

(13) 可配备网络摄像头,气象环境数据超标自动预警视频抓拍,数据字符可在视频叠加显示。

2. 技术方案

2.1 方案综述

碧野千里走航式气象监测系统,是我司结合不同的监测场景所衍生出来的产品,是移动监测、流动监测等场景的首xuan监测利器。同时也是固定监测点位无法覆盖到区域的有效补充。目前应用广泛、效果z佳的是公交车、出租车,执fa车作为走航式环境监测,对范围内的气象数据进行移动式动态监测。随着公交车及出租车在城市区域内的移动监测,既能了解区域内气象数据,又能对范围内气象进行监控,实现区域范围内宏观到微观的全面监控;同时,利用先进的大数据和云平台技术,结合专业的大气模型,将采集的数据按照大气环境质量变化的规律和趋势进行科学预测。在此基础上,科学、合理的制定不同区域、不同类型区域、街道减排指标,并结合气象数据的变化,对治霾方案进行动态调整。

 

2.2 方案拓扑

走航式气象监测系统解决方案

2.3 监测原理

2.3.1 温湿度传感器原理

温湿度传感器的组成部分主要包括湿敏电容和转换电路两部分,湿敏电容是由玻璃底衬、下电极、湿敏材料、上电极等四个部分组成。湿敏电容的两个下电极与湿敏材料,上电极构成的两个电容成串联连接。湿敏材料是一种高分子聚合物,它的介电常数随着环境的相对湿度变化而变化。当环境湿度发生变化时,湿敏元件的电容量随之发生改变,即当相对湿度增大时,湿敏电容量随之增大,反之减小(电容量通常在 48~56pf 间)。传感器的转换电路把湿敏电容变化量转换成电压量变化,对应于相对湿度 0~RH 的变化,传感器的输出呈 0~1v 的线性

变化。

2.3.2 大气压传感器原理

大气压传感器主要的传感元件是一个对压强敏感的薄膜,它连接了一个柔性电阻器。当被测气体的压强降低或升高时,这个薄膜变形,该电阻器的阻值将会改变。电阻器的阻值发生变化。从传感元件取得 0-5V 的信号电压,经过 A/D 转换由数据采集器接受,然后数据采集器以 GPRS/RS485 形式把结果传送给云平台

/LED 显示屏。

2.3.3 风速传感器原理

风速传感器由风杯、传感器主体、电路模块、传输电缆等装置构成。风速传感器的风杯通常由高耐候性、高强度、防腐蚀和防水金属制造,可适应恶劣环境;电路模块具有极可靠的抗电磁干扰能力和高低电压保护能力,可确保主机在

-30℃~80℃,湿度 0~ 的环境中正常工作。由传感器风杯转动带动传感器轴承转动,再由光电转换进行数字量化处理,从而计算出风速值(m/s ,1m/s = 3.6km/h)。

2.3.4 风向传感器原理

光电式风向传感器的核心采用式格雷码盘编码(四位格雷码或七位格雷码),利用光电信号转换原理,可以准确的输出相对应的风向信息;电压式风向传感器的核心采用精密导电塑料传感器,通过电压信号输出相对应的风向信息;电

子罗盘式风向传感器的核心采用电子罗盘定位方向,通过 RS485 接口输出

风向信息。

2.3.5 数据采集器原理

数据采集器是系统重要组成部分,数据采集系统整合了信号、传感器、激励器、信号调理、数据采集设备和应用软件。当系统从前端传感器监测的数字信号和模拟信号时,数据采集器采集数据通过采集器处理成数字信号通过 4G 模块传送到上位机进行分析统计处理。

2.3.6 LCD 触摸屏

配置 7 寸 LCD 触摸屏,用于现场数据查看,相关参数设置,人机交互体验度好,可以直观查看相关参数曲线分析图

2.3.7 巡航轨迹回放

走航式监测系统均配备 GPS 定位模块,实时上传设备的位置至服务器,用户可登陆我司云平台根据时间段查询设备在该时间段的移动轨迹,并可进行回放查看。

走航式气象监测系统解决方案

2.3.8 断网续传

为预防设备出现断网现象,从而导致监测数据丢失,我司特开发了断网续传功能,当设备监测到网络中断时,自动将监测数据保存至本地,待检测到设备恢复网络后,自动将断线的这段时间里所监测到的数据上传至服务器保存。

2.3.9 视频监控装置

可配备高清网络摄像机,实现对现场情况的实时图像监控,基于数据库的视频叠加功能。

支持与海康、大华等品牌摄像头进行数据视频叠加开发,配套客户端和手机APP 远程查看录像,通过上位机软件设置阀值,超标自动抓拍上传图片,可实时录像存储时间不少于 1 个月。支持宽带/WIFI/GPRS 传输方案。

2.3.10传输网络

设备支持 3G/4G,RJ45 以太网接口,RS485,RS232 等通讯方式把采集到的数据传输到奥斯恩云平台,保存,分析,统计展示,预警处理。

2.4 系统组成

2.4.1 系统架构

(1) 采集端。采集端一般指现场数采仪或监测设备数据采集传输模块,采集端并非属于本系统的一部分,图中给出只是为了方便描述。

(2) 网络通信层。网络通信服务端系统,基于 TCP 协议,负责与采集端维持

连接,进行数据通信。

(3) 校验、分析等处理,然后交由下层;另一方面,执行底层向采集端的发送

任务,将发送任务组织为遵循规范的报文交由网络通信层。

(4) 监测数据处理层。报文处理层将监测数据报文解析为预定义格式的数据后

交由本子系统,本子系统负责数据的终存储。本子系统划分为两个单元:本地缓存和数据库存储,本地缓存单元负责将数据缓存至本地磁盘,数据库存储单元负责将缓存的数据存至数据库。

(5) 设备参数状态处理层。报文处理层将监测数据报文解析为预定义格式的数据后交由本子系统,本子系统负责数据的终存储。本子系统根据业务需求划分为两个模块,每个模块由本地缓存和数据库存储两个单元组成。两

个模块分别处理值数据和值更新记录数据。

(6) 实时库。将基础信息(如站点、监测项、设备参数项等)常驻内存,供各业务层子系统使用。实时库在整个系统架构中处于中心地位,所有其它业务子系统都基于它进行数据处理,它自身没有任何业务逻辑,仅作为数据

层提供基础信息及提供实时库的持久化。

(7) 系统启动层。作为整个系统的启动入口,负责管理所有业务子系统。

(8) 运行监控系统。俗称看门狗程序,负责监视所有业务子系统的运行。

(9) 外部接口。提供本系统与外界的交互访问,按照业务需求,目前此接口需要提供远程设备控制功能。

2.4.2 系统功能

(1) 前置通讯功能

系统软件通过同时支持多种通讯方式(如有线、无线、串口),多种通讯模

式(如定时发送模式、实时发送模式、召唤发送模式等)和多种通讯协议进行数

据采集。

(2) 实时内存库

为了能保证系统的实时性,系统设有一个紧凑的、功能强大的实时内存库,用来实时、高效地处理海量实时数据、实时状态、实时报警、遥调指令、计算量数据等,对内部数据对象进行查找、定位、过滤等,并且实时刷新。

实时内存库提供数据访问接口,以便于第三方或软件开发人员访问其中的数据(如 WEB 开发人员通过该接口在网页上显示相关数据)。

(3) 数据处理

系统软件可采集海量数据,这些海量数据需要快速、有效地处理,而系统软件具有很强的数据处理能力,能根据客户提供的计算公式、工程转换方法、项目系数、审核规则、国家或行业相关规定等对采集的原始数据进行运算,算完后将原始数据和运算后数据在数据库不同表中同时分别存储。且出现越限数据、质量

码异常数据系统产生相关报警。

(4) 数据存储

系统软件具有多种数据库的写入功能,如 ORACLE 等。管理员通过相关配置界面选择其中一种数据库。系统具备数据缓存技术,将来不及写入数据库的数据及时存储到实时文件里,在系统空闲时或故障恢复后及时将数据补回到数据库内,确保数据不丢失。对于与数据库的连接、插入、查询等操作,充分考虑了系统的容错性,如出现断线重连、异常屏蔽、数据库死锁等异常现象,系统均具有处理能力。系统采用多线程、多连接方式对数据库进行操作,以确保海量数据的插入、

查询、更新等。

2.4.3 系统性能

由于本系统负责现场各类上传数据的接收、处理、分析和存储,因此系统的健壮性、稳定性非常重要。系统需具备如下性能:

1)系统写入速度不低于 10000 条/秒。

2)可确保 7*24 小时稳定无故障运行。

3)可支持 10000 个点的数据并发处理,并且可扩展通讯协议。

2.5 环保信息化云平台

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