城市扬尘在线监测系统设计与应用

干净利落

城市扬尘在线监测系统设计与应用孙彪东南大学
伴随着我国社会经济高速发展,城市化和工业化程度越来越高,大气污染问题日益凸显。扬尘污染作为影响城市空气质量的首要因素,严重危害了人体健康和生态环境,加强对扬尘污染的监督和管理具有重要意义。目前,扬尘在线监测系统可有效解决人工监测所面临的监控不足、监管效率低、调查取证难等问题,但国内监测系统依旧存在数据可靠性不足、功能建设不完善以及监测成本高等缺陷。针对上述问题,结合城市扬尘监测需求,本文设计并开发了以远程监测、实时传输、功能丰富、低成本为特点的城市扬尘在线监测系统,并将其应用到实际工程监测中。结合城市扬尘监测场景,对扬尘系统采集参数和功能进行需求分析,确定了扬尘在线监测系统的整体设计方案,系统主要包括监测终端和监测平台两部分,采用了4G无线网络作为终端与平台的通讯方式,B/S作为系统平台的设计模式。探究了影响扬尘浓度的环境因素,结合调查取证、监测站点空间管理、后续功能扩展等需求,明确了系统采集参数包括TSP、PM10、PM2.5、温湿度、风速风向、噪声、视频监控数据以及位置信息,完成了监测终端模块的设计与集成。并将扬尘测量模块与滤膜称重法测试数据进行了对比分析,结果表明拟合相关系数高达0.98,验证了监测终端扬尘浓度测量具有较高的准确性。利用集群技术构建了由Nginx+Tomcat+My SQL组成的服务器集群,实现了监测平台的设计。采用Jfinal+metrolab UI作为核心开发框架,Eclipse作为开发工具,设计并开发了6大功能模块,可实现实时监测、GIS地图显示、视频监控、数据分析、报警、管理、远程控制等多种功能,满足了城市扬尘远程监测与管理的需求。将扬尘监测系统应用于南京玄武区扬尘监测项目中,长期应用表明,系统运行稳定可靠,实现了城市扬尘分布连续在线监测。通过与国控点监测数据对比分析,验证了扬尘监测数据的准确性,完善了现有扬尘监测系统的不足,具有较高的实用性,有助于推进城市扬尘污染防控政策的落实。进一步利用系统采集到的扬尘、温度、湿度以及风速数据,基于BP神经网络建立扬尘预测模型,误差基本控制在20%以内,可有效实现扬尘污染的预警。