走航監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1.1 監(jiān)測(cè)必要性

隨著城市化進(jìn)程的不斷加速推進(jìn)，城市環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題愈發(fā)顯得突出和緊迫?？諝庵械奈廴疚餄舛瘸掷m(xù)升高，粉塵顆粒物超標(biāo)現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，噪聲污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重，水質(zhì)污染更是頻頻發(fā)生。這些環(huán)境問(wèn)題不僅直接影響到廣大市民的身體健康，導(dǎo)致呼吸道疾病、心血管疾病等健康問(wèn)題的增加，同時(shí)也對(duì)城市的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)峻的威脅，阻礙了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的和諧發(fā)展。

通過(guò)對(duì)城市各個(gè)區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的走航監(jiān)測(cè)，精準(zhǔn)捕捉空氣質(zhì)量、道路積塵負(fù)荷、水質(zhì)、噪聲等各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)的變化情況。通過(guò)高科技手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染源頭，精準(zhǔn)定位污染源的具體位置和擴(kuò)散范圍，為環(huán)境管理部門和決策層提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

與此同時(shí)，走航監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還能對(duì)已采取環(huán)境治理措施的城市區(qū)域進(jìn)行客觀、全面的評(píng)估，分析各項(xiàng)措施的實(shí)際治理效果，判斷其是否達(dá)到了預(yù)期的治理目標(biāo)?；谶@些評(píng)估結(jié)果，相關(guān)部門可以及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化環(huán)境治理策略，確保治理措施的科學(xué)性和有效性。該系統(tǒng)在指導(dǎo)城市環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)改善方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，有助于逐步提升城市的整體環(huán)境水平，營(yíng)造更加宜居的城市環(huán)境。

1.2 系統(tǒng)整體概述

通過(guò)走航監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、智能分析與動(dòng)態(tài)預(yù)警。突破傳統(tǒng)人工采樣、定點(diǎn)監(jiān)測(cè)的局限。通過(guò)搭載多種環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、無(wú)線傳輸模塊、高清攝像頭、邊緣計(jì)算模塊及 GPS 定位設(shè)備的一體化集成。實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的 “實(shí)時(shí)采集 - 快速分析 - 精準(zhǔn)定位 - 動(dòng)態(tài)溯源” 全流程管理。該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)捕捉空氣中的各類污染物濃度數(shù)據(jù)，還能通過(guò)高清攝像頭記錄環(huán)境狀況，結(jié)合GPS定位設(shè)備精確標(biāo)記數(shù)據(jù)采集的地理位置。邊緣計(jì)算模塊的應(yīng)用，使得大量數(shù)據(jù)能夠在本地進(jìn)行初步處理和分析，大大提高了數(shù)據(jù)處理效率和響應(yīng)速度。無(wú)線傳輸模塊則確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳至云端，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，為環(huán)境管理提供了及時(shí)、準(zhǔn)確的信息支持。

1.3 系統(tǒng)組成部分

1.3.1 道路積塵負(fù)荷傳感器

道路積塵負(fù)荷傳感器采用先進(jìn)的激光散射法技術(shù)，能夠精確感知并測(cè)量道路表面的積塵量。通過(guò)對(duì)道路表面的積塵進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將積塵的物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，從而準(zhǔn)確反映道路積塵的負(fù)荷情況。

1.3.2 氣象傳感器

通過(guò)氣象傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、大氣壓氣象參數(shù)。通過(guò)對(duì)氣象數(shù)據(jù)的收集和分析，可以深入了解氣象因素與道路積塵負(fù)荷、環(huán)境空氣質(zhì)量污染程度之間的影響關(guān)系。

1.3.3 多參數(shù)氣體傳感器

通過(guò)高精度的監(jiān)測(cè)氣體傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣質(zhì)量中PM2.5、PM10、NO?、SO?、CO、O?等氣體污染濃度數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)空氣質(zhì)量污染濃度的精準(zhǔn)測(cè)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的環(huán)境污染問(wèn)題。

1.3.4 高清攝像頭

實(shí)時(shí)拍攝走航道路的圖像畫面，記錄道路積塵狀況、車輛行駛情況以及周邊環(huán)境狀況等信息。通過(guò)對(duì)高清攝像頭拍攝的圖像進(jìn)行分析，可以直觀地觀察到道路積塵的分布區(qū)域、積塵的厚度變化以及是否存在特殊的積塵源等情況。此外，高清攝像頭還可以用于監(jiān)測(cè)道路清潔作業(yè)的效果，為評(píng)估清潔工作的質(zhì)量提供可視化的依據(jù)。

1.3.5 采樣系統(tǒng)

在走航監(jiān)測(cè)過(guò)程中，全面精準(zhǔn)的采集各項(xiàng)環(huán)境空氣質(zhì)量的參數(shù)數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，為環(huán)境監(jiān)測(cè)和治理提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)依據(jù)支撐。

1.3.6 定位系統(tǒng)

定位系統(tǒng)采用高精度的衛(wèi)星定位技術(shù)，能夠準(zhǔn)確的確定監(jiān)測(cè)設(shè)備的地理位置。通過(guò)實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，將道路積塵負(fù)荷數(shù)據(jù)與具體的地理位置進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有明確的空間屬性。

1.3.7 操作平板終端

工作人員可以通過(guò)平板終端實(shí)時(shí)查看道路積塵負(fù)荷數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)以及攝像頭拍攝的圖像等信息。同時(shí)，還可以在平板終端上進(jìn)行各種操作，如設(shè)置監(jiān)測(cè)參數(shù)、啟動(dòng)或停止采樣系統(tǒng)、查看歷史數(shù)據(jù)記錄等。操作平板終端為工作人員提供了一個(gè)便捷、直觀的操作界面。

1.3.8 數(shù)據(jù)傳輸模塊

數(shù)據(jù)傳輸模塊負(fù)責(zé)將各個(gè)傳感器和設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)快速、穩(wěn)定地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。支持多種數(shù)據(jù)傳輸方式4G、5G、Wi-Fi等?？梢愿鶕?jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，選擇合適的數(shù)據(jù)傳輸方式，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行傳輸。

1.3.9 供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)是保障走航監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。為系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，確保監(jiān)測(cè)傳感器、高清攝像頭、采樣系統(tǒng)等設(shè)備模塊能夠持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理單元

將實(shí)時(shí)接收的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度的處理和分析，能夠?qū)Ψe塵負(fù)荷數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、氣體數(shù)據(jù)、視頻圖像數(shù)據(jù)等進(jìn)行整合分析，通過(guò)建立科學(xué)的數(shù)學(xué)模型和算法，計(jì)算出準(zhǔn)確的道路積塵負(fù)荷指標(biāo)。

1.4 系統(tǒng)功能特點(diǎn)

1.4.1 多參數(shù)同步監(jiān)測(cè)

根據(jù)實(shí)際走航監(jiān)測(cè)需求，可以通過(guò)搭載多種監(jiān)測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)道路積塵負(fù)荷、氣象狀況、環(huán)境空氣污染、有害氣體濃度等多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行同步、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)多參數(shù)同步監(jiān)測(cè)的方式，能夠全面、準(zhǔn)確地獲取道路環(huán)境信息，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和決策提供豐富、可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.4.2 數(shù)據(jù)可視化，趨勢(shì)更清晰

云端平臺(tái)支持 “軌跡回放 + 濃度曲線” 同步展示，在 GIS 地圖上回放走航巡檢車輛行駛軌跡，同時(shí)疊加對(duì)應(yīng)時(shí)段的污染物濃度變化曲線，直觀呈現(xiàn) “某路段、某時(shí)間點(diǎn)” 的污染峰值，便于分析污染與交通流量、周邊污染源的關(guān)聯(lián)關(guān)系?？梢陨?“空氣質(zhì)量月報(bào)”，包含 “各氣體污染物月均濃度、超標(biāo)天數(shù)、污染時(shí)段分布” 等指標(biāo)。

1.4.3 數(shù)據(jù)共享，管理更協(xié)同

支持與城市環(huán)境監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)互通：將走航監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至市級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)，與固定站數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)校準(zhǔn)，提升整體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)精度?？膳c交通管理平臺(tái)聯(lián)動(dòng)：當(dāng)監(jiān)測(cè)到某路段 NO?濃度持續(xù)超標(biāo)（超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 1.5 倍）時(shí)，自動(dòng)推送預(yù)警信息至交通部門，建議啟動(dòng)高排放車輛臨時(shí)限行措施，實(shí)現(xiàn) “環(huán)保 - 交通” 跨部門協(xié)同管理。

1.4.4 輕量化部署，適配性更強(qiáng)

整體采用模塊化設(shè)計(jì)，可快速安裝在環(huán)衛(wèi)車、市政巡查車、公交車等各類車輛上，無(wú)需對(duì)車輛進(jìn)行大規(guī)模改裝。同時(shí)支持多種供電方式，可接入車輛點(diǎn)煙器電源（12V/24V），也可配備可充電式鋰電池（續(xù)航≥8 小時(shí)），適配無(wú)固定電源的臨時(shí)巡檢車輛，靈活滿足不同場(chǎng)景的監(jiān)測(cè)應(yīng)用需求。

1.4.5 低功耗設(shè)計(jì)，運(yùn)維更便捷

采用邊緣計(jì)算本地化處理策略，僅將超標(biāo)數(shù)據(jù)與關(guān)鍵圖像上傳至云端，減少數(shù)據(jù)傳輸量，降低 4G/5G 流量消耗。通過(guò)云端平臺(tái)可實(shí)時(shí)查看傳感器工作狀態(tài)，若出現(xiàn)數(shù)據(jù)漂移，可遠(yuǎn)程發(fā)送校準(zhǔn)指令（無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)拆機(jī)），滿足精度要求，大幅降低運(yùn)維成本。

AI視覺(jué)識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.1 整體設(shè)計(jì)架構(gòu)

2.1.1 感知層

通過(guò)在車輛行駛過(guò)程中利用高清攝像頭實(shí)時(shí)捕獲路面圖像信息，并將圖像信息實(shí)時(shí)傳輸至AI視覺(jué)算法盒子終端。內(nèi)置的先進(jìn)識(shí)別算法會(huì)接收到的圖像信息數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的識(shí)別分析和處理，AI視覺(jué)算法盒子能夠生成結(jié)構(gòu)化程度極高的數(shù)據(jù)輸出，便于后續(xù)系統(tǒng)的進(jìn)一步處理和應(yīng)用。

2.1.2 傳輸層

利用4G/5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的高效傳輸能力，實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算層與云端計(jì)算層之間的數(shù)據(jù)交互。確保在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中即使出現(xiàn)中斷也能無(wú)縫續(xù)傳，而且能夠保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的完整性，防止任何數(shù)據(jù)丟失的情況發(fā)生。這樣的設(shè)計(jì)大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性，為用戶提供了更加流暢和無(wú)縫的數(shù)據(jù)交互體驗(yàn)。

2.1.3 云端層

包括AI模型訓(xùn)練平臺(tái)、數(shù)據(jù)管理平臺(tái)以及應(yīng)用展示平臺(tái)。AI模型訓(xùn)練平臺(tái)專注于算法的迭代與優(yōu)化，通過(guò)持續(xù)的訓(xùn)練和調(diào)整，不斷提升模型的性能和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)管理平臺(tái)則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與分析，確保數(shù)據(jù)的完整性和可用性，同時(shí)提供高效的數(shù)據(jù)處理能力，支持大規(guī)模數(shù)據(jù)的快速檢索和分析。應(yīng)用展示平臺(tái)則將訓(xùn)練和分析的結(jié)果以直觀、可視化的方式呈現(xiàn)出來(lái)，便于用戶理解和應(yīng)用，從而更好地把握AI模型的實(shí)際效果和應(yīng)用價(jià)值。