面向物联网与GIS的城市空气污染监测预警系统研究

夏魁良 苏丹

摘要：基于物联网和GIS城市空气污染监测系统，对城市的环境保护工作以及城市空气质量监测工作都有着至关重要的作用。在城市周边不同区域安设相应的空气监测传感器，同时通过物联网技术，将传感器所收集到的数据及时传输到终端服务器当中，通过对GIS技术的有效应用，可以有效的展现出城市空气的污染指数，进而为城市空气环境保护工作提供了重要的保障。

关键词：物联网;GIS技术;空气污染;监测系统

在最近几年的发展过程当中，我国城市化建设发展速度不断加快，有效推动了我国社会经济的高速发展，在发展过程中对城市环境的影响问题也尤为明显。现阶段城市内部经常会产生雾霾以及沙尘暴等不良空气污染问题，对整个城市的环境质量保护工作提出了较大的难度，空气质量已经成为我国以及整个社会人们重点关注的问题，直接影响到了人们日常生活当中的生活质量。基于此，相关部门通过物联网和GIS技术对城市空气污染进行了有效的监测，通过空气监测传感器的有效应用，可以有效收集城市内部各个不同区域空气污染指数，对提高整个城市污染监测工作的效率和准确度都有着重要的保障。

1.空气污染监测预警系统设计

1.1系统设计的总体目标和任务

空气污染监测预警系统在工作过程当中，主要是以物联网系统和GIS技术没技术，通过各种辅助性工作软件以及相关的通讯数据等技术，对环境空气问题来加以实时性的监测，通过空气污染传感器的作用，对城市内部各个不同区域的空气污染指数来进行有效的信息收集，并且通过GPRS通信的方式，将所收集到的空气环境质量数据，实时性传输到终端服务器当中，然后通过终端服务器对空气污染数据进行有效的分析和处理。通过大量的实时性数据分析和统计，最终可以有效判断城市内部不同区域的环境污染程度，同时对空气当中的污染物成分进行了有效的判断，实现了对整个城市内部环境监测工作的高质量开展。

1.2组成结构设计

在空气监测预警系统当中，可以将其分为感知层、网络层以及应用层三个不同的层次，在这三个不同层次之间，可以通过无线通讯数据以及相关设备之间进行有效的衔接，建立起一个完整有效的城市空气监测系统。感知层当中通常包含了城市内部不同位置的传感器设备，重点负责城市内部空气质量的监测，城市内部空气质量信息接收以及对各种数据进行实时性传输。网络层当中主要是基于GPRS通信系统通过使用TCP/IP协议，有效连接到internet平台当中，主要是针对环境质量监测信号来进行传输。应用层当中主要是在GIS系统基础之上，以客户端的形式来完成各种环境收集数据的处理和分析，同时将最终得到的数据分析结果直接呈现给相关工作人员，让工作人员对整个环境污染监测信息有着详细的了解。

2.系统软件框架结构

空气质量监测预警系统当中，内部系统服务器通过internet平台的C#面向对象程序设计，来完成传递和处理感知层所获取信息的任务。依照向对象程序设计来完成相关的信息传递以及对系统内部感知层的信息处理工作，根据功能的不同可以将系统内部服务器划分成三个不同的工作环节，即无线通讯环节、数据处理环节以及硬件工作环节。无线通信环节在工作过程当中，主要是保证服务器和不同传感器之间的信息传递工作，是构成网络层的关键环节，数据记录模块当中主要功能是将所搜集到的不同数据直接录入到数据库内部，以此来用于数据的读取和分析。硬件管理环节当中主要是基于无线通信工作模块，将远程空气监测的数据信息以及单片机传感器的数据信息进行分析和处理，通过对硬件管理设备的有效应用，可以充分感知到每一个传感器内部是否处于正常工作状态，如果在通讯节点内部出现工作异常情况，那么服务器终端会直接发出相应的警报信号来通知到相关用户，需要将不同的监测点位传感器进行重新的设定，以此来保证整个城市环境质量监测信息收集的科学性和有效性。

3.GIS技术的运用

物联网属于现阶段我国科技技术发展过程当中重要的衍生产物，互联网系统和传感器设备的有效应用，主要是在传感器内部设置相应的GPRS通信模块，运用无线通信设备和终端服务器之间进行有效的信息连接，以此来形成一个多点或者是单点信息通讯的物联网系统。在城市内部不同的区域当中，每间隔一段距离设置相应的传感器设备，可以对整个城市不同区域的环境质量进行实时性监测，因此可以在城市内部形成一个覆盖面积较广的环境监测网络。地理信息系统在城市环境监测工作当中起到的作用非常明顯，它基于计算机硬件和软件的双重支撑下，对城市空间当中重要的地理分布数据来进行实时性采集，同时对收集到的数据，进行后续一系列的运算和分析，以此来实现对整个城市环境监测数据的有效处理。

4.结束语：

由于空气污染数据当中包含了空间特性，并且在处理工作当中需要使用到遥感技术以及相关的计算机技术等，将所涉及到的环境监测数据有效的综合到一起，以此来形成一种可读性和可理解性较高的环境监测信息。

参考文献

[1]古黄玲，陈海楠.基于GIS的大气污染物扩散评价与可视化[J].科技创新导报，2018，15（31）：91-93.

[2]李赛，曹素珍.空气污染暴露测量技术的现状及发展趋势[J].环境与健康杂志，2018，35（04）：354-360.