[发明专利]一种基于大数据的工业环境实时监测系统

权利要求书

1.一种基于大数据的工业环境实时监测系统，其特征在于：包括环境参数采集模块、环境参数预处理模块、环境参数分析模块、手动输入模块、管理数据库、管理服务器、预警模块与显示终端；

所述环境参数预处理模块与环境参数采集模块连接，环境参数分析模块分别与环境参数预处理模块、手动输入模块和管理数据库连接，管理服务器分别与环境参数分析模块、显示终端和预警模块连接；

所述环境参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器和有害气体浓度传感器，用于实时对车间内的环境参数进行采集，并将采集到的空气温度、空气湿度和有害气体浓度信息发送环境参数预处理模块，有害气体为SO₂、NO₂和CO， 所述温度传感器、湿度传感器和有害气体浓度传感器采用空间立体垂直网格化分布的布置方式，所述温度传感器用于实时检测车间内各个高度的空气温度，湿度传感器实时检测车间内各个高度的空气湿度，有害气体浓度传感器用于实时检测车间内空气中的SO₂、NO₂、CO浓度，有害气体浓度传感器为SO₂、NO₂、CO浓度传感器；

所述环境参数预处理模块用于接收环境参数采集模块采集的空气温度、空气湿度和有害气体浓度，并对接收到的环境参数信息进行预处理，对接收的空气温度、空气湿度和有害气体浓度按照车间内传感器放置的空间高度进行划分，并统计各高度下的空气温度、空气湿度和有害气体浓度的平均值，获取每个高度下环境参数集合Q_W(q_w1,q_w2,…,q_wh,q_w5)，q_wh表示为在第h个高度下第w个环境参数对应的平均数值，h＝1,2,3,4,5；h表示为传感器放置的空间高度，w表示为环境参数，w等于p1,p2,p3,p4,p5； p1， p2,p3,p4,p5分别表示为车间内的空气温度、空气湿度、SO₂浓度、NO₂浓度和CO浓度，环境参数预处理模块将不同高度对应的环境参数集合发送至环境参数分析模块；

所述管理数据库存储有不同天气情况下不同高度对应的标准空气温度、空气湿度、SO₂浓度、NO₂浓度和CO浓度数值，不同天气情况为晴天、阴天、雨天和雪天，并存储预设的预警级别判定规则；

所述手动输入模块用于根据每天的不同天气情况，手动输入当前的天气情况并发送给环境参数分析模块；

所述环境参数分析模块用于接收环境参数预处理模块发送的每天的不同高度环境参数集合和手动输入模块发送的当前天气情况，并提取管理数据库中各天气下各高度对应的标准空气温度、空气湿度、SO₂浓度、NO₂浓度和CO浓度数值，将各高度环境参数集合与当前天气所设定的各高度段对应的标准空气温度、空气湿度、SO₂浓度、NO₂浓度和CO浓度数值进行对比，得到高度段对比参数集合ΔQ_w(Δq_w1,Δq_w2,…,Δq_wh,Δq_w5)，Δq_wh表示为在第h个高度段内第w个环境参数对应的数值与当前天气对应的第h个高度段内第w个环境参数对应的标准数值间的差值，并对接收的各高度段的空气温度数值与上一高度段内的空气温度数值进行对比，得到空气温度对比集合Q'_P1(q'_p1,q'_p1,…,q'_p1h,q'_p15)，q'_p1h表示为第h个高度段内空气温度数值与第h-1个高度段内空气温度数值间的差值，根据空气温度对比集合以及高度段对比参数集合统计车间内环境比例系数，环境参数分析模块将环境比例系数发送至管理服务器；

所述管理服务器用于接收车间环境比例系数，提取管理数据库中预警级别判定规则，判定生产车间内的预警级别，若判定的预警级别为0级预警，则管理服务器不发送控制指令至预警模块，若判定的预警级别为Ⅰ级预警，则管理服务器发送Ⅰ级预警指令至预警模块，若判定的预警级别为Ⅱ级预警，则管理服务器发送Ⅱ级预警指令至预警模块，若判定的预警级别为Ⅲ级预警，则管理服务器发送Ⅲ级预警控制指令至预警模块，同时，管理服务器将车间内的预警级别控制指令发送至预警模块及显示终端；

所述预警模块用于接收管理服务器发送的预警级别信息，控制语音播报；

所述显示终端用于接收环境参数分析模块输出的环境参数信息及管理服务器发送的预警级别信息，并进行显示；

所述车间内环境比例系数的计算公式为β表示为车间内环境比例系数，Q表示为天气系数，且晴天、阴天、雨天和雪天四种天气情况分别对应的天气系数Q取1.0，1.15,1.32和1.08，e表示为自然数，等于2.718，q_p1(h-1)表示为第h-1个高度段内空气温度数值，q_p1h_标准表示为第h个高度段内空气温度对应的标准数值，q'_p1h表示为第h个高度段内空气温度数值与第h-1个高度内空气温度数值间的差值，Δq_p1h,Δq_p2h,Δq_p3h,Δq_p4h,Δq_p5h分别表示为第h个高度段内车间空气温度、空气湿度、SO₂、NO₂、CO浓度与对应的当前天气第h个高度段内所对应的环境参数的标准数值间的差值，q_p1h_标准,q_p2h_标准,q_p3h_标准,q_p4h_标准,q_p5h_标准，分别表示为第h个高度段内车间空气温度、空气湿度、SO₂、NO₂、CO浓度所对应的标准数值；

预警级别判定规则定义如下：当环境比例系数处于0＜β＜ξ₁时，预警级别为0级，当环境比例系数处于ξ₁＜β＜ξ₂时，预警级别为Ⅰ级，当环境比例系数处于ξ₂＜β＜ξ₃时，预警级别为Ⅱ级，当环境比例系数处于ξ₃＜β＜ξ₄时，预警级别为Ⅲ级，其中ξ₁、ξ₂、ξ₃、ξ₄为管理数据库预设的数值；

所述环境参数采集模块由若干直线电动滑轨和若干个环境参数采集单元组成，直线电动滑轨均匀布置安装在车间的墙壁上，环境参数采集单元在直线电动滑轨上从下往上等间距布置，环境参数采集单元可在直线电动滑轨上进行位置高度的电控调节，每个环境参数采集单元包括传感器模组、采集基座、微型马达和导线轮组；传感器模组由温度传感器、湿度传感器和有害气体浓度传感器组成，且传感器模组通过微型马达安装在采集基座前端，传感器模组在微型马达驱动下进行周向旋转，采集基座后端开设有空腔，空腔敞口处设置有导轮，且采集基座安装在直线电动滑轨的电动滑块上，导线轮组安装在直线电动滑轨后端内部。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的工业环境实时监测系统，其特征在于：所述导线轮组包括支座、导线轮和连接弹簧，支座呈T字型结构，支座下端设置有导向筒，连接弹簧一端固定在支座下端的导向筒内，连接弹簧另一端固定在导线轮外壁上，导线轮采用两个工字轮通过连接架垂直相向布置连接而成。