1.Hintergrundanalyse
(1) Aktuelle Belastungssituation
Mit der rasanten Industrialisierung und Urbanisierung verschärft sich die Luftverschmutzung immer mehr. Übermäßige Konzentrationen von Schadstoffen wie Ozon (O3), Schwefeldioxid (SO₂) und Stickoxiden (NOx) wie PM2,5 sind zu einem globalen Problem geworden. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation sind etwa 90 % der Weltbevölkerung übermäßigen Luftverschmutzung ausgesetzt, was zu einem deutlichen Anstieg von Gesundheitsrisiken wie Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führt. Laut einem Bericht der Internationalen Energieagentur sterben weltweit jährlich über 6,5 Millionen Menschen an den Folgen der Luftverschmutzung. Der Bericht prognostiziert, dass diese Zahl bis 2040 auf 7,5 Millionen ansteigen wird. Aufgrund der zunehmenden Luftverschmutzung in den letzten Jahren steigt auch die Zahl der Menschen, die an dieser Krankheit erkranken, von Jahr zu Jahr. Insbesondere ältere Menschen, Kinder und Schwangere sind am stärksten von Luftverschmutzung betroffen, da ihre Widerstandskraft im Vergleich zu jungen Menschen viel schwächer ist. Luftverschmutzung kann den menschlichen Körper auf drei Arten schädigen: durch Einatmen verschmutzter Luft, durch Hautkontakt mit verschmutzter Luft und durch die Aufnahme schadstoffhaltiger Lebensmittel. Neben Atemwegs- und Lungenerkrankungen kann sie auch das Herz-Kreislauf-System, die Leber usw. schädigen und in schweren Fällen zum Tod führen. Regierungen weltweit haben strenge Maßnahmen zur Vermeidung und Kontrolle der Luftverschmutzung eingeführt, wie beispielsweise die chinesische Kampagne „Blue Sky Defense“ und der EU-Plan „Clean Air“, um die Entwicklung von Technologien zur Echtzeit-, Präzisions- und intelligenten Umweltüberwachung zu fördern.
(2) Technische Schwachstellen
Herkömmliche Überwachungsmethoden basieren auf festen Stationen und manueller Probenahme. Diese weisen jedoch Probleme auf, wie z. B. unzureichende Gerätegenauigkeit (z. B. PM2,5-Überwachungsfehler von über ± 15 %), begrenzte Abdeckung (nur in städtischen Kerngebieten), verzögerte Datenaktualisierungen (z. B. 30 Minuten) und hohe Kosten. Daher besteht dringender Bedarf an einer effizienten, flexiblen und skalierbaren intelligenten Lösung zur Überwachung der atmosphärischen Umwelt, um komplexen und sich ändernden Verschmutzungsszenarien gerecht zu werden.
2. Kurze Beschreibung des Plans
Durch die Integration der Überwachung der atmosphärischen Umgebung mit IoT-Architektur, Cloud-Computing, lokalen Netzwerken/Kommunikationsnetzwerken und anderen nahtlosen Multi-Netzwerk-Verbindungstechnologien wird ein intelligentes Überwachungssystem für die atmosphärische Umgebung geschaffen, das eine bedeutende Rolle bei der täglichen Überwachung, Verwaltung und Notfallreaktion der atmosphärischen Qualität spielt.
Das auf einem Cloud-Computing-Serverzentrum basierende Überwachungssystem kann Überwachungsdaten von Zehntausenden von Überwachungspunkten aufnehmen und eine regionale Überwachungsplattform bilden, um eine einheitliche Überwachung und Verwaltung innerhalb der Region zu erreichen.
Auf Grundlage des Internets der Dinge und Big-Data-Technologie wird ein integriertes Überwachungssystem zur Wahrnehmungsübertragungsanalyse und Entscheidungsfindung aufgebaut, um eine Echtzeitüberwachung, präzise Rückverfolgbarkeit und intelligente Kontrolle von Luftverschmutzungsquellen zu erreichen und Regierungen und Unternehmen dabei zu unterstützen, ihre Umweltziele zu erreichen.
3. Gesamtarchitektur der Lösung
4. Funktionale Merkmale
(1) Echtzeitüberwachung den ganzen Tag
Erfassen Sie wichtige Kenndaten wie Staub (PM2,5, PM10), Lärm, Meteorologie und Luftqualität (SO2, NO2, CO, O3), um den allgemeinen Sicherheitsstatus des Standorts in Echtzeit zu erfassen. Cockpit-Ansicht mit dynamischer Anzeige des regionalen Verschmutzungsindex und der Bewertung des Gesundheitsrisikos.
(2) Automatische Datenanalyse
Berechnen Sie die erfassten Daten gemäß dem vom Benutzer festgelegten Algorithmus und wandeln Sie die Rohsensordaten in Daten um, die den Sicherheitsstatus darstellen. Erstellen Sie intuitive Datenberichte und dynamische Karten, um die Entscheidungsfindung des Managements zu unterstützen. Integrierte Heatmap der Verschmutzung und Rückverfolgbarkeitsmodell unterstützen die mehrdimensionale Datenanalyse. Kombinieren Sie meteorologische Modelle mit Algorithmen zur Verschmutzungsdiffusion, um Verschmutzungsquellen schnell zu lokalisieren.
(3) Warnung vor Mehrfachanalysen
Bei ungewöhnlichen Situationen, wie beispielsweise einer Grenzwertüberschreitung oder einem Geräteausfall, löst das System den entsprechenden dreistufigen Alarmmechanismus aus und benachrichtigt den Benutzer schnellstmöglich per SMS, E-Mail usw.
(4) Referenzbasis bereitstellen
Die Speicherung von Überwachungsdaten bietet eine Analogiegrundlage für zukünftige Luftqualitätswarnungen.
(5) Handhabung des Notfallplans
Entnehmen Sie entsprechende Vorgehensweisen direkt aus der Notfallplanbibliothek, ergreifen Sie umgehend Maßnahmen wie Personaleinsätze und Evakuierungen und reduzieren Sie die Schäden durch Umweltverschmutzung.
5. Plattformanzeige
6. Mobile Anzeige
7. Zugehörige Geräte und Terminals
(1) Gateway
1) Unterstützt mehrere drahtlose Modi, einschließlich WLAN, 2G und 4G.
2) Anwendungsdesign in Industriequalität mit umfangreichen Schnittstellen wie RS232/RS485, CAN, GPIO, ADC usw.
3) Die SIM/UIM-Kartenschnittstelle verfügt über einen integrierten 15-kV-ESD-Schutz.
4) Breites Netzteil mit DC5-36V-Eingangsdesign, erfüllt die Anforderungen der elektromagnetischen Verträglichkeit der EMC-Industriestufe 4, verfügt über einen Blitzschutz für die Antennenschnittstelle und hat 1500 Stunden Tests in rauen Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit bestanden.
5) Integrierter mehrstufiger Software- und Hardware-Watchdog-Schutz, Fehlerselbsterkennung und Selbstreparatur, gewährleistet einen stabilen und zuverlässigen Betrieb der Geräte rund um die Uhr ohne menschliche Aufsicht.
6) Einführung eines mehrschichtigen Verbindungserkennungsmechanismus. Unterstützt PPP-Layer-Heartbeat, ICMP-Erkennung, Schnittstellenverkehrserkennung, TCP-Heartbeat-Paketerkennung und andere Verbindungserkennungsmechanismen, um Verbindungsbedingungen zu erkennen, automatisches Re-Pulling und Fehlerselbstheilung zu erreichen und sicherzustellen, dass das Gerät permanent online ist.
7) Die Stromschnittstelle verfügt über einen integrierten Phasenumkehrschutz.
(2) Meteorologische 6 Parameter & Staubdetektor
1) Unterstützt Wechselstrom- und Solarstromversorgungsmethoden.
2) Echtzeitüberwachung von Faktoren wie Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Niederschlag, Lichtintensität, Temperatur und Luftfeuchtigkeit, Staub (PM2,5, PM10) usw.
3) Die Gesamtstruktur besteht aus einer Halterung aus Kohlenstoffstahl mit Sprühbeschichtung und einem Design zur Diebstahlsicherung der Batterie.
4) Einfache Struktur, einfache Installation und starke Bedienbarkeit.
5) Dank des wasserdichten Designs kann es auch an regnerischen Tagen wie gewohnt funktionieren.
(3) Lärmüberwachungsgerät
1) Unterstützt Wechselstrom- und Solarstromversorgungsmethoden.
2) Eingebettetes und modulares Strukturdesign, geringe Größe, zuverlässige Leistung.
3) Frequenzbereich: 20 Hz ~ 12,5 kHz.
4) Erfassungsbereich: 30–130 dB.
(4) Online-Überwachungsgerät zur Luftqualität
1) Hohe Integration, keine beweglichen Teile, kein Verschleiß.
2) Wartungsfrei, keine Kalibrierung vor Ort erforderlich.
3) Der technische Kunststoff ASA wird für Außenanwendungen mit ganzjährig gleichbleibender Farbe verwendet.
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) Fahrzeugmontiertes mobiles Überwachungsterminal (optional)
1) Echtzeit-Kartierung der Umweltverschmutzung,
2) Unterstützt GPS-Positionierung und 4G-Feedback
(6) Unbemanntes Luftfahrzeug-Inspektionssystem (optional)
1) Mehrgasdetektionsmodul
2) Hochauflösende Kamera
3) Akkulaufzeit ≥ 2 Stunden
8. Anwendungsszenarien
Überwachung des städtischen Stromnetzes: Einsatz eines 500 m × 500 m großen Überwachungsnetzes zur Identifizierung von Verschmutzungsquellen wie Baustaub und Gastronomiedämpfen.
Industrieparkkontrolle: Überwachen Sie die Ausbreitung von Schadstoffen an den Grenzen von Chemie- und Stahlunternehmen, um Umweltrisiken vorzubeugen.
Kontrolle der Verkehrsverschmutzung: Richten Sie Stationen an Hauptstraßen ein und analysieren Sie die Auswirkungen von Autoabgasen auf die Luftqualität.
Baustellenüberwachung: Echtzeitkontrolle der Staubbelastung zur Gewährleistung einer zivilisierten Bauweise.
Monitoring ökologischer Schutzgebiete: Langfristige Verfolgung von Veränderungen der Luftqualität und Bewertung der Schutzwirksamkeit.