2022-04-30

智慧城市环境监测系统需求分析报告

一.需求概述

1.1项目背景

为了追求更健康的生存环境，人类开始从现象着手开展环境监测，通过积累长期的数据达到分析及追溯污染源头的目的。通过掌握污染的趋势与变化规律，建立防范模式及预警、预报模式。通过采集的标志性数值来评定环境质量，并提出控制环境污染的相关对策。一边作为制定国家及地方级环保政策提供标准，另一边为依法监测及惩治提供依据。

1.2系统目标

实现生态环境领域多源数据的采集，实现对环境质量监测和重点污染源排放监控，辅助污染溯源、精准执法。利用大数据系统支撑环境形势综合研判、环境风险预测预警等，实现“用数据说话、用数据决策、用数据管理、用数据创新”。

1.3系统结构

系统整体由控制模块、数据采集模块、信息传输模块和报警显示模块组成.数据采集模块由温湿度传感器、紫外线传感器、烟雾传感器、PM 2.5传感器和人体感应模块组成,对范围内环境数据进行采集.控制模块包括主机和从机两部分.从机控制数据采集模块正常运行,将采集数据通过 无线传输模块发送到系统主机;主机搭载报警显示模块和GPRS模块实现环境预警、数据显示和发送信息的功能.信息传输模块分为无线传输模块 和GPRS模块。

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系统功能需求

数据采集与控制设备利用变送器，传感器采集数据。无线数据通讯设备通过使用4G/5G（NB-iot）无线传输方式将数据通过因特网传输到目的中心。使用无线数据传输的方式能节省很大的人力物力，做到便捷部署与维护简便。监控中心将对接收到的数据实时分析归类，并显示有需要的部分到WEB中，使得工作人员得到的数据实时准确。

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2.1智慧城市环境监测系统功能

2.1.1功能描述

市政导览
1.展示地区相关部署地图
2.实时显示相关环境检测数据
市政数据
通过电子政务，公共物流服务，公共交通信息服务等政府公共服务平台，改变“公告栏”式的政府网站，将其变成“服务型”的业务网站，树立服务型政府为民办事的形象。为市民提供各种咨询信息，服务等数据，提高市民的生活质量和满意度。
道路监控
通过道路监控系统、数字化交通智能信息管理系统等多种模式的数据整合，提供基于交通预测的智能交通灯控制、交通疏导、出行提示、应急事件处理管理平台;帮助进行城市路网优化分析;为城市规划决策提供支持。
智能垃圾桶
1.检测垃圾投放人接近垃圾桶，并自动开启垃圾桶盖
2.完成投放信息后，自动闭合垃圾桶盖，并开启垃圾余量测量
3.将垃圾余量信息发送到远程数据管理系统
4.系统根据垃圾桶满溢信息判断哪些垃圾箱被标记为可收集
5.规划收集路径，车辆收集已经达到满溢标准的垃圾箱
智能井盖
1.井盖监控,可以通过安装井盖监控设备实时监测井盖状态。
2.水位监控，井盖监控设备集成超声波水位计与压力水位计可对井内水位信息进行实时监测。
3.查询定位，井盖的信息查询主要包括点线面定位查询、关键词查询、所在道路查询等。
4.身份识别，日常管网施工维护等工作需要打开排水井盖，为了避免系统对正常井盖开启行为误报警，在系统中设置了身份识别功能。
5.洪涝预警，对于流域内井下水位的综合分析，判断地下排水和雨水管网的疏通状况，以及发布内涝预警。
水质监控
对水，与人类生活环境紧密相关的各种资源进行信息实时采集和监控，及时发现和处理各种污染事件产生;借助先进的数据挖掘、数学模型和系统仿真，提升环境管理决策水平。达到节能减排，同时提升经济效益和社会效益的目的

2.1.2业务流程

用户登录进入操作界面，可以看到相应的功能页面。进入相应的功能界面，部分功能数据可以实时观察，部分则需要建立相关数据设备连接。例如：道路监控需要对摄像头进行相关连接，以便观察相应数据。

2.1.3用户界面

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2.2智慧城市环境监测系统功能模块

温湿度传感器
是一种装有湿敏和热敏元件，能够用来测量温度和湿度的传感器装置，有的带有现场显示，有的不带有现场显示。广泛应用在生产生活的各个领域。
模拟量型温湿度传感器
采用数字集成传感器做探头，配以数字化处理电路，从而将环境中的温度和相对湿度转换成与之相对应的标准模拟信号，4-20mA、0-5V或者0-10V。
485型温湿度传感器
电路采用微处理器芯片、温度传感器。 采用颗粒烧结探头护套，探头与壳体直接相连。输出信号类型为 RS485，能可靠地与上位机系统等进行集散监控。
网络型温湿度传感器
网络型温湿度传感器，可采集温湿度数据并通过以太网/WiFi/GPRS方式上传到服务器。充分利用已架设好的通讯网络实现远距离的数据采集和传输，实现温湿度数据的集中监控。
红外二氧化碳传感器模块
红外线气体分析仪,是利用红外线进行气体分析”它基于待分析组分的浓度不同,吸收的辐射能不同,剩下的辐射能使得检测器里的温度升高不同,动片薄膜两边所受的压力不同,从而产生一个电容检测器的电信号”这样,就可间接测量出待分析组分的浓度”
该传感器利用非色散红外（NDIR）原理对空气中存在的CO2进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，广泛应用于存在可燃性、爆炸性气体的各种场合。

3.系统非功能需求

用户配置功能：用户通过配置，对局部地区的相关智能部署进行配置连接。便于用户对城市部分路段相关数据的监控。
全局数据导出功能：用户通过该功能对城市水质，温湿度等所有功能所监测的数据进行统计与共同导出，便于用户观察城市所有数据以及对环境情况进行分析。
云平台预警报警功能：系统对实时的环境变化对一些可能发生或已经发生的自然灾害与安全危害进行预警或报警，提醒用户进行预防或防护
天气预报：系统通过环境检测，例如：温湿度，一氧化碳，紫外线检测等对天气情况进行预报。