基于云计算技术的智能环境监控系统设计简析

基于云计算技术的智能环境监控系统设计简析

焦云

江苏省连云港市 连云港市环境监测监控中心 222000 摘要：随着信息技术的不断发展和进步，物联网、云计算等信息技术被衍生出来。从目前的环境检测现状来看，在控制上还存在着许多的不足，从而提出了要应用云计算服务平台来对远程智能环境进行监控。利用传感器来对室内的温度、气压等进行采集和检测，如果某一参数超出了相应的标准，那么就可以应用无线通信的方式对其外围设施进行有效控制，并采取相应的安全措施，与此同时，还可以应用手机APP来对其进行远程控制。

关键词：云计算技术 智能环境监控系统 设计

目前，国内外水质污染、安全隐患、以及相应的供电部门提出了应用无线监控体系，但要把无线通信、智能控制以及计算机等进行有机结合应用到工业生产环境监测当中还比较少，而对于企业日常生产中产生的粉尘、有毒气体造成的资源浪费和环境污染进行自动监测更是寥寥无几。我国的环境监测控制体系起步较晚，只局限于本地的监控控制，还不能把相关数据融入到互联网当中。

1、系统结构

系统主要是把无线通信、智能控制等技术进行有机结合，然后和云计算、物联网以及模拟仿真核心技术进行融合，研制一套专业的工业生产环境智能监控软件体系，能够对日常工业生产当中产生的有毒气体、粉尘等数据进行实时的采集、检测、监控、报警等，并且，能对风阀排出的粉尘、有毒气体进行自动控制，对每一个厂房的环境可以进行远程监测与管理^【1】。系统主要包含三个部分：第一，端采集设施。主要有空气湿度、有害气体浓度以及粉尘浓度等各类数据，以采集终端为依托，通过M2M模块获取环境数据，进而传递到相关的采集设施上。第二，集中控制器。通信模块M2M可以对终端采集设施当中的一些网络节点路由进行自动管理，然后由中央处理器模块接收传感器传递的信息，并对其进行存储、分析和整理，然后依据模型来发送指令，对外围的设施进行相应的控制和操作。通过液晶屏来显示相关的数据信息，再由RJ-45网络终端把相关数据信息传到相应的云端管理体系当中。第三，基于云计算架构的管理体系。可以对许多个集中控制器所输送的环境数据进行管理和监控。

2、新型监控体系的优势

第一，打破传统网络的约束，能够随时随地对视频进行查看。第二，安装更加的简单、便捷，更容易操作，还可以进行DIY。第三，不仅缩短了建设周期，而且还减少了成本输出。第四，可以通过平台实现日常的经营与运作。第五，云计算、大数据的有效融入，增添了许多的智能功能，如人脸识别、视频压缩、动检报警等。

3、环境智能监测体系的总体任务

在对环境智能监测体系进行使用时，由于它自身有着较低的集成化，应用时不容易操作，这致使多数用户出现了不良的使用体验。物联网技术的有效应用，在很大程度上对这种现象进行了有效解决，同时，也给人们提供了更加舒适的生活环境^【2】。在对环境智能监测体系进行应用时，不但要对其环境进行全面分析，还要对经济要求进行充分考虑。

4、硬件设计

系统的硬件主要有传感器采集终端和网络集中控制器。在传感器采集终端的选择上，应用了光敏、粉尘浓度、温度等相应的传感器。并且，在每一个传感器上都分别装置了一个节点模块Zigbee，并把它作为数据收集的终端设施。当传感器对相应的数据信息进行采集之后，再由Zigbee模块上的处理器依照相关程序把数据信息传递到协调器上。在Zigbee模块上安装了系统芯片，然后再应用芯片上的I/O接口或是A/D接口与传感器相连^【3】。为了能够使不同类型的传感器与CC2530芯片进行连接，在对硬件进行设计的过程当中，要应用可插拔式模块的统一接口，即能够与开关量、传感器进行直接相连的IO接口、能够与模拟量传感器连接的ADC接口以I2C接口。网络集中控制器主要有网络接口模块，也就是有线或是无线的WiFi和Zigbee协调器模块。

5、软件设计

传感器的终端应用的是IT公司十分成熟的Zigbee协议站，即使是功率较低的状态下也能对Zigbee网络进行自动的组织和管理，这是它的一个明显优势。同时，在相同的网络当中，可以通过路由器的节点容纳六千多个节点，主要适用于大型的室内环境，并且传感器节点较多的场合。如图所示，Zigbee的网络示意图，其中包括协调器、路由器和终端设施。由此可知，在Zigbee的网络当中，协调器只有一个。Zigbee体系的协调器就是网络集中管理器，它的主要功能就是对Zigbee体系进行组织和管理，然后采集相应的环境数据信息，与此同时，它也是上层服务器的数据接口，把采集到的环境数据信息利用统一的数据协议格式发送到服务器终端。服务器软件的主要功能是对传感器当中的数据信息进行存储、分析和整理，同时，也包括后台数据库和相应的服务与应用软件^【4】。服务应用软件的主要功能是：第一，对每一节点上报的传感器数据进行分析，看其是否在规定的范围之内。如果超出安全值，就会发出警报。第二，对下任节点上报的传感器数据信息进行记录，然后绘制出相应的环境变化曲线图，方便用户的查阅与应用。第三，控制室还包括相应的安全措施装置，主要有电器电路体系、消防安全水阀、通风换气阀等。

图 Zigbee网络示意图

6、环境智能监测体系设计应注意的问题

首先，要对室内环境的二氧化碳浓度、温湿度以及光照强度进行综合的分析；其次，尽可能的减少智能住宅系统的成本投入，提高产品的价值；最后，最好是能应用在不同类型的房屋当中，而且安装方面，连线简单，不需要对其进行规模较大的线路改造。

7、环境智能监测体系的设计方案

在对环境智能监测体系进行设计的过程当中，要对不同层次关系进行科学合理的设计。从物联网的角度以及应用范围上来讲，可以对智能住宅环境监测体系进行如下设计：第一，在对环境监测体系进行搭建时，可以通过温湿度传感器来监测室内的温湿度，然后应用二氧化碳浓度传感器和光传感器对室内的二氧化碳含量和光线强度进行采集。第二，对于智能住宅环境智能监测体系的成本来讲，若是应用物联网技术，可以大大降低成本输出，而且，设计上也更加的简单便捷，容易操作。第三，在对环境智能监测体系进行安装时，可以把物联网无线传输技术应用其中，对相关的数据信息进行采集和传递，尽可能的应用最少的线路数量来完成输送工作，确保室内整体的干净、美观。

结束语：

综上所述，随着物联网技术的不断发展和进步，智能室内控制监控体系应运而生。通过对传感器终端进行科学合理的设置，对相应的环境数据信息进行采集，然后通过网络上传到云端服务器对数据进行分析、存储和整理，实现了“端-管-云”的综合运用。同时，还具有持续性、实时性等特点，能对各种检测信息进行自动传递，有着较大的传输范围。不但能使工业生产的环境信息监测需求得到满足，而且还节约能源，推动社会的可持续发展。

参考文献：

[1]赵英,王蓉.基于云计算技术的智能环境监控系统设计[J].科教导刊(上旬刊),2018(10):19-20.

[2]徐波. (2017). 基于云计算的视频监控系统的设计与实现. (Doctoral dissertation, 齐鲁工业大学).

[3]汪琛龙. 基于物联网技术的环境智能监测系统设计[J]. 郑州铁路职业技术学院学报, 2020, 32(2):3.