1.Análise de antecedentes
(1) Situação atual da poluição
Com o rápido desenvolvimento da industrialização e da urbanização, o problema da poluição do ar está se tornando cada vez mais grave. PM2,5, a concentração excessiva de poluentes como ozônio (O3), dióxido de enxofre (SO₂) e óxidos de nitrogênio (NOx) tornou-se um problema global. De acordo com a Organização Mundial da Saúde, cerca de 90% da população global está exposta a condições atmosféricas excessivas, levando a um aumento significativo nos riscos à saúde, como doenças respiratórias e cardiovasculares. De acordo com o relatório da Agência Internacional de Energia, mais de 6,5 milhões de pessoas morrem devido à poluição do ar em todo o mundo a cada ano. O relatório prevê que, até 2040, esse número aumentará para 7,5 milhões. Devido ao agravamento da poluição do ar nos últimos anos, a taxa de incidência entre as pessoas também está aumentando ano a ano, especialmente entre alguns idosos, crianças e gestantes, cuja resistência é muito mais fraca do que a dos jovens comuns, tornando-se também as vítimas mais graves da poluição do ar. A poluição do ar pode causar danos ao corpo humano de três maneiras: a inalação de ar poluído, o contato da pele com o ar poluído e a ingestão de alimentos que contêm poluentes atmosféricos. Além de causar doenças respiratórias e pulmonares, a poluição do ar também pode causar danos ao sistema cardiovascular, ao fígado e, em casos graves, à vida de uma pessoa. Governos em todo o mundo implementaram políticas rigorosas de prevenção e controle da poluição do ar, como a Campanha de Defesa do Céu Azul da China e o Plano de Ar Limpo da UE, para promover o desenvolvimento de tecnologias de monitoramento ambiental com foco em tempo real, precisão e inteligência.
(2) Pontos técnicos problemáticos
Os métodos tradicionais de monitoramento dependem de estações fixas e amostragem manual, que apresentam problemas como precisão insuficiente do equipamento (como erro de monitoramento de PM2,5 superior a ± 15%), cobertura limitada (abrangendo apenas áreas centrais urbanas), atrasos na atualização dos dados (até 30 minutos) e custos elevados. Portanto, há uma necessidade urgente de uma solução inteligente de monitoramento do ambiente atmosférico eficiente, flexível e escalável para lidar com cenários de poluição complexos e mutáveis.
2. Breve descrição do plano
Ao integrar o monitoramento do ambiente atmosférico com a arquitetura de IoT, computação em nuvem, rede local/rede de comunicação e outras tecnologias de conexão contínua de múltiplas redes, um sistema inteligente de monitoramento do ambiente atmosférico é estabelecido para desempenhar um papel significativo no monitoramento diário, gerenciamento e resposta a emergências da qualidade atmosférica.
O sistema de monitoramento baseado no centro de servidores de computação em nuvem pode acomodar dados de monitoramento de dezenas de milhares de pontos de monitoramento, formando uma plataforma de monitoramento regional para obter monitoramento e gerenciamento unificados dentro da região.
Com base na Internet das Coisas e na tecnologia de big data, um sistema de monitoramento integrado de análise de transmissão de percepção e tomada de decisão é construído para obter monitoramento em tempo real, rastreabilidade precisa e controle inteligente de fontes de poluição do ar, ajudando governos e empresas a atingir metas de governança ambiental.
3. Arquitetura geral da solução
4. Recursos Funcionais
(1) Monitoramento em tempo real ao longo do dia
Colete dados característicos importantes, como poeira (PM2,5, PM10), ruído, meteorologia e qualidade do ar (SO2, NO2, CO, O3) para compreender em tempo real o status geral de segurança do local. Visualização do cockpit, exibindo dinamicamente a classificação do índice de poluição regional e a avaliação de risco à saúde.
(2) Análise automática de dados
Calcule os dados coletados de acordo com o algoritmo definido pelo usuário e converta os dados brutos do sensor em dados que representem o status de segurança. Forneça relatórios de dados intuitivos e mapas dinâmicos para auxiliar na tomada de decisões de gestão. Mapa de calor de poluição integrado e modelo de rastreabilidade, suportando análise de dados multidimensionais. Combine modelos meteorológicos com algoritmos de difusão de poluição para localizar rapidamente as fontes de poluição.
(3) Aviso de análise múltipla
Em caso de situações anormais, como ultrapassagem do limite ou falha do equipamento, o sistema acionará o mecanismo de alarme de três níveis correspondente e notificará o usuário na forma de SMS, e-mail, etc. o mais rápido possível.
(4) Fornecer base de referência
O armazenamento de dados de monitoramento fornece uma base analógica para futuros alertas de qualidade do ar.
(5) Tratamento do plano de emergência
Extraia métodos de manuseio correspondentes diretamente da biblioteca do plano de emergência, tome medidas imediatas, como intervenção de pessoal e evacuação, e reduza os danos causados pela poluição ambiental.
5. Exibição da plataforma
6. Exibição móvel
7. Equipamentos e terminais relacionados
(1) Portal
1) Suporta vários modos sem fio, incluindo WIFI, 2G e 4G.
2) Design de aplicação de nível industrial, com interfaces ricas como RS232/RS485, CAN, GPIO, ADC, etc.
3) A interface do cartão SIM/UIM possui proteção ESD de 15 KV integrada.
4) Design de entrada DC5-36V de ampla fonte de alimentação, atende aos requisitos de compatibilidade eletromagnética industrial EMC nível 4, proteção contra raios na interface da antena e passou por 1500 horas de testes em ambientes adversos de alta temperatura e alta umidade.
5) Construído em software multinível e proteção de vigilância de hardware, autodetecção de falhas e auto-reparo, garantindo operação estável e confiável do equipamento 24 horas por dia sem supervisão humana.
6) Adoção de um mecanismo de detecção de link multicamadas. Suporta pulsação da camada PPP, detecção de ICMP, detecção de tráfego de interface, detecção de pacotes de pulsação TCP e outros mecanismos de detecção de link para detectar condições de link, obter reconexão automática e autocorreção de falhas, e garantir que o dispositivo esteja permanentemente online.
7) A interface de energia possui proteção de fase reversa integrada.
(2) 6 parâmetros meteorológicos e detector de poeira
1) Suporte a métodos de fornecimento de energia CA e solar.
2) Monitoramento em tempo real de fatores como velocidade do vento, direção do vento, precipitação, intensidade da luz, temperatura e umidade, poeira (PM2,5, PM10), etc.
3) A estrutura geral adota suporte de revestimento em spray de aço carbono e design antirroubo de bateria.
4) Estrutura simples, fácil instalação e forte operabilidade.
5) Adotando design à prova d'água, ele pode funcionar normalmente mesmo em dias chuvosos.
(3) Dispositivo de monitoramento de ruído
1) Suporte a métodos de fornecimento de energia CA e solar.
2) Design de estrutura modular e embarcada, tamanho pequeno, desempenho confiável.
3) Faixa de frequência: 20Hz~12,5kHz.
4) Faixa de detecção: 30-130dB.
(4) Dispositivo de monitoramento on-line da qualidade do ar
1) Alta integração, sem peças móveis, desgaste zero.
2) Livre de manutenção, sem necessidade de calibração no local.
3) O plástico de engenharia ASA é usado para aplicações externas com cor constante durante todo o ano.
4) CO: 0-10 ppm (± 5% FS), SO2:0-5 PPM (± 5% FS), NO2:0-5 PPM (± 5% FS), O3: 0-5 PPM (± 5% FS).
(5) Terminal de monitoramento móvel montado no veículo (opcional)
1) Mapeamento em tempo real da poluição,
2) Suporte para posicionamento GPS e feedback 4G
(6) Sistema de inspeção de veículos aéreos não tripulados (opcional)
1) Módulo de detecção de múltiplos gases
2) Câmera de alta definição
3) Duração da bateria ≥ 2 horas
8. Cenários de aplicação
Supervisão da rede urbana: Implante uma rede de monitoramento de 500 m × 500 m para identificar fontes de poluição, como poeira de construção e fumaça de restaurantes.
Controle de parques industriais: Monitore a propagação da poluição nos limites de empresas químicas e siderúrgicas para prevenir riscos ambientais.
Controle da poluição do tráfego: instale estações nas estradas principais e analise o impacto dos gases de escape dos veículos motorizados na qualidade do ar.
Monitoramento de canteiros de obras: Controle em tempo real da poluição por poeira para garantir uma construção civilizada.
Monitoramento de áreas de proteção ecológica: acompanhamento de longo prazo de mudanças na qualidade do ar e avaliação da eficácia da proteção.