基于物联网的3S检测大气质量预警系统的创建

基于物联网的3S检测大气质量预警系统的创建

陈亮宇,王月

（大连科技学院）

摘要：现如今大量信息技术被应用到现实的检测技术中，并且得到了较好的成绩，对于大气质量检测来说，积极运用3S技术能较直观准确并快速获得较多数据，从使其产业的成果与效率大大提升，为大气污染预警并治理和应对突发大气污染事件提供准确及时的监控手段，为城市大气质量管理和环境规划提供科学、合理的辅助决策支持。

一、前言

党的“十八大”报告将生态文明建设提升到与经济建设、政治建设、文化建设、社会建设并列的战略高度，明确提出要要“大力推进生态文明建设，坚持节约资源和保护环境的基本国策，从源头上扭转生态环境恶化趋势，为人民创造良好生产生活环境，为全球生态安全作出贡献”，“以解决损害群众健康突出环境问题为重点，强化水、大气、土壤等污染防治”，而环境保护是生态文明建设的主阵地，是建设美丽中国的着力点，通过建设大气质量预测预警信息发布系统，推进环境保护与经济发展协调融合，对实际、有效推动 “十八大”精神的贯彻落实，有着非常重要的意义。

随着我国经济的高速发展，环境污染问题日趋突出人们已越来越认识到环境保护的重要性。中华人民共和国环境部指出，2023年1月，全国339个地级及以上城市平均空气质量优良天数比例为74.3%，同比上升0.9个百分点；平均重度及以上污染天数比例5.4%，同比上升2.3个百分点；PM2.5平均浓度为55微克/立方米，同比下降1.8%；PM10平均浓度为87微克/立方米，同比上升14.5%；O3平均浓度为90微克/立方米，同比上升9.8%；SO2平均浓度为11微克/立方米，同比持平；NO2平均浓度为27微克/立方米，同比下降12.9%；CO平均浓度为1.3毫克/立方米，同比持平。

   目前城市环境空气质量监测的方式主要是以每个监测子站为单元的监测体系，采用公共电话网络进行数据传输和对监测子站进行监控。这样在大气监测中心站进行监测时就必须分别呼叫各个监测子站，不能在中心站同时获得各个监测子站的实时监测数据，因而不能方便准确地分析整个城市的总体空气质量状况。

本文中所介绍的基于3S的城市大气污染源监控网络与大气质量预警系统实现了对城市中各监测子站的环境空气质量状况信息的远程实时传输和对监测仪器运行情况的远程监控进而可以实现对整个城市环境空气质量状况及监测仪器运行状况的实时分析、监控、报警和预警为及时采取必要的应急措施提供决策支持。

二、3s检测大气质量预警系统简述

早期“3S”是指遥感(Remote Sensing)、全球定位系统GPS (Global Position System) 和地理信息系统(Geographic Information System) 的简称，广义的说法则是遥感(Remote Sensing)、地理信息系统(Geographic Information System) 和全球导航卫星系统（ Global Navigation Satellite System），其中GNSS泛指所有卫星定位系统，包括GPS。“3s”是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通信技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术的总称。

其中，GPS能快速的给出目标位置，对空间位置的精确具有特殊意义，但它本身通常很难给出目标点的地理属性；GIS具有较强的空间查询，分析和综合处理能力但获取数据困难；RS能实时高效获取大面积的地域信息，但是精度比较差，所以三者结合能更好的给出准确的信息，并且效率较高。

三．3s检测大气质量预警系统的功能实现

基于物联网的3S大气质量预测预警信息发布系统，通过对大气各项指标的获取，利用数据挖掘和时间序列等技术，经过推理模型的预演，对区域内环境空气质量进行连续的分析、实时的显示、准确的预测、快速的预报，主要包括PM2.5、PM10、CO、SO2、NOx、O3、总悬浮颗粒物等空气污染物及AQI指数，全面监测区域内空气环境质量并对可能出现的污染天气进行预测和预报，及时发现环境空气污染并进行污染物的溯源追因，系统以物联网架构建设，信息数据被实时采集、传输，汇集到数据中心，通过核心业务平台，形成对环境空气质量的实时监测、预报、发布、追因体系。

图1GIS操作流程

通过预警系统，可以实现以下具体功能。包括用户查询某区域的空气质量状况，通过空气质量预报平台发起请求；用户请求通过网络被发送到指定区域的空气质量监测节点；指定的监测节点收到请求之后，立即采集空气各成分的信息；空气质量成分信息通过远程服务器被上传到系统；数据处理平台调用朴素贝叶斯算法分析空气质量成分，并形成空气质量良好或空气污染严重的结论；分析结果被传送给用户。

在空气质量实时监测中，处理用户主动查询之外，监测系统本身也会每隔一定时间就对所有的空气质量监测节点进行一次采集，并把生成的分析结果保存在系统或远程服务器，已备用户查询时快速返回结果。

四、结语

综上所述，利用基于物联网技术的3S技术来检测大气空气质量虽然流程不复杂，但是落实到的技术颇多，专业性较高且需要长时间的进行检测和实时监测。并且，本系统是需要物联网通讯的，所以需要物联网通讯设备，满足大气质量预测预警信息发布系统的信息数据向管理中心端安全传输。

参考文献：

[1]中华人民共和国生态环境部，生态环境部通报2023年1月全国环境空气质量状况[J/OL]，

https://www.mee.gov.cn/ywdt/xwfb/202302/t20230221_1016898.shtml，2023-02-21.

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[3]振刚. 基于物联网的空气质量监控和预警装置:, CN206248536U[P]. 2017.

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[5]冯晓华.3S技术与建立重庆市渝中区环境信息系统的思考[J].重庆环境科学, 2001, 23(6):3.

大创项目：大连科技学院 基于物联网的大气质量预警系统