一种用于在线监测的VOCS监测系统的制作方法

一种用于在线监测的vocs监测系统
技术领域
1.本发明涉及环境监测技术领域，特别涉及一种用于在线监测的vocs监测 系统。


背景技术：

2.目前，vocs(volatile organic compounds，挥发性有机物)；常温下饱 和蒸汽压大于70pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件 下，蒸汽压大于或者等于10pa且具有挥发性的全部有机化合物。通常分为非 甲烷碳氢化合物(简称nmhcs)、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、 含硫有机化合物等几大类。vocs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其 对区域性大气臭氧污染、pm2.5污染具有重要的影响。大多数vocs具有令人不 适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及 甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。vocs是导致城市灰霾和光化学烟雾的重 要前体物，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等 过程。
3.但是对于环境监管部门对于vocs的监管还是主要通过群众投诉，并不能 及时应对vocs排放问题，以及对vocs排放的有效监管。


技术实现要素：

4.本发明目的之一在于提供了一种用于在线监测的vocs监测系统，实现环 境监管部门对监管区域内的vocs的实时监管，提高了应对vocs异常问题的响 应速度。
5.本发明实施例提供的一种用于在线监测的vocs监测系统，包括：
6.多个数据采集终端，一一对应与各个企业的监测平台通讯连接，用于采集 各个企业的监测平台的企业内的第一vocs监测数据；
7.多个第一数据监测终端，用于设置在企业外的第一位置或企业附近的居民 区的第二位置，用于监测空气中的第二vocs监测数据；
8.服务器，分别与数据采集终端和第一数据监测终端通讯连接，用于获取第 一vocs监测数据和第二vocs监测数据并基于第一vocs监测数据和第二vocs 监测数据构建可视化监控界面。
9.优选的，第一数据监测终端包括：
10.第一壳体，一侧设置有安装结构，另一侧设置有进气口；
11.vocs传感器，设置在第一壳体内的检测腔；检测腔与进气口连通；
12.第一处理器，设置在第一壳体内，与vocs传感器电连接；
13.第一无线通讯模块，设置在第一壳体内，与第一处理器电连接，用于与服 务器通讯连接；
14.第一定位模块，设置在第一壳体内，与第一处理器电连接。
15.优选的，数据采集终端包括：
16.第二壳体；
17.通讯接口，设置在第二壳体的一侧，用于与监测平台的第二通接口通过数 据线连
接；
18.第二处理器，设置在第二壳体内，与通讯接口电连接；
19.第二无线通讯模块，设置在第二壳体内，与第二处理器电连接，用于与服 务器通讯连接；
20.第二定位模块，设置在第二壳体内，与第二处理器电连接。
21.优选的，用于在线监测的vocs监测系统，还包括：
22.第一报警终端，与第一数据监测终端一一对应且设置在企业外的第三位置 或企业附近的居民区的第四位置，与服务器通讯连接。
23.优选的，第一报警终端包括：
24.多个报警器；
25.控制器，分别与多个报警器通过数据线连接；
26.第三无线通讯模块，与控制器电连接，用于与服务器通讯连接。
27.优选的，服务器执行如下操作：
28.获取企业通过监测平台上传的企业的vocs相关设备的分布图；
29.解析分布图，确定各个vocs相关设备的关键参数及设置位置；
30.获取与各个vocs相关设备对应的监测区域确定库；
31.基于各个vocs相关设备的关键参数及其对应的监测区域确定库，确定各 个vocs相关设备对应的监测区域；
32.基于各个vocs相关设备的设置位置将监测区域映射至分布图，确定布控 区域；
33.基于布控区域，确定企业内各个第二数据监测终端的设置位置；
34.其中，基于各个vocs相关设备的关键参数及其对应的监测区域确定库， 确定各个vocs相关设备对应的监测区域，包括：
35.对关键参数进行特征提取并构建关键向量；
36.将关键向量与监测区域确定库中的标识向量相匹配，获取监测区域确定库 中与关键向量相匹配的标识向量所对应关联的监测区域；
37.基于布控区域，确定企业内各个第二数据监测终端的设置位置，包括：
38.步骤s11：统计分布图中的布控区域并编号，构建布控区域列表；
39.步骤s12：确定布控区域列表中的布控区域是否存在重叠区域；当存在时， 确定重叠区域对应的布控区域的第一数目；
40.步骤s13：将第一数目大于预设的阈值的重叠区域筛选剔除，
41.步骤s14：确定重叠区域之间的关联性，并进行分组，获取多个关联组；
42.步骤s15：提取各个关联组中第一数目最大的重叠区域，以提取的重叠区 域的中心位置为第一待选位置；
43.步骤s16：将第一待选位置对应的重叠区域所对应的布控区域从布控区域 列表中删除；
44.步骤s17：重复执行步骤s12至步骤s16，直至布控区域列表中的布控区 域不存在重叠区域；
45.步骤s18：当布控区域列表不为空时，从布控区域列表中的布控区域中提 取任意一个位置作为第二待选位置；
46.步骤s19：将第一待选位置和第二待选位置作为第二数据监测终端的设置 位置。
47.优选的，服务器还用于确定第二位置，具体步骤如下：
48.获取监测区域的城市规划图；
49.确定各个企业的监控中心点在城市规划图中的第一位置点；
50.确定各个居民区的几何中心点在城市规划图中的第二位置点；
51.以第二位置点为中心，预设的影响区域半径，确定对各个居民区影响的企 业；
52.基于各个居民区对应的第二位置点和对各个居民区影响的企业对应的第 一位置点，构建各个居民区对应的影响向量列表；
53.获取各个居民区外周的多个可布控的第三待选位置并确定第三待选位置 在城市规划图中的第三位置点；
54.基于各个居民区对应的第三位置点和第二位置点，构建各个居民区对应的 布控向量列表；
55.依次提取影响向量列表中的影响向量，并将提取的影响向量与布控向量列 表中的布控向量进行匹配，确定布控向量列表中与提取的影响向量相匹配的布 控向量；
56.将所有与影响向量列表中的影响向量相匹配的布控向量列表中的布控向 量对应的第三待选位置作为第二位置。
57.优选的，服务器还用于确定第一位置，具体步骤如下：
58.获取监测区域的城市规划图；
59.确定各个企业的各个vocs相关设备的设置位置对应城市规划图上的第四 位置点；
60.获取各个企业外的多个可布控的第四待选位置并确定第四待选位置在城 市规划图中的第五位置点；
61.计算第五位置点至各个第四位置点的距离总和；
62.确定各个企业的几何中心点在城市规划图中的第六位置点；
63.基于距离总和最小的第五位置点和第六位置点，确定参考向量；参考向量 为第六位置点指向距离总和最小的第五位置点；
64.基于其他的第五位置点和第六位置点，确定比较向量；比较向量为第六位 置点指向第五位置点；
65.计算参考向量和比较向量的夹角；
66.将夹角最大的比较向量对应的第五位置点和距离总和最小的第五位置点 作为第一位置。
67.优选的，当第一位置位于道路两侧时，在第一位置处设置第一报警终端的 一个报警器，在道路上位于第一位置两侧的每隔预设的间隔距离设置一个报警 器；
68.控制器执行如下操作：
69.将以第一位置对称的两个报警器进行关联，确定多个控制组；
70.将设置在第一位置的报警器，作为一个控制组；
71.获取服务器发送的报警级别划分规则；
72.基于控制组和报警级别划分规则，确定各个报警级别对应的报警模式；
73.其中，报警级别划分规则包括各个报警级别对应的报警阈值以及对应的控 制组
控制规则。
74.优选的，服务器基于第一vocs监测数据和第二vocs监测数据构建可视化 监控界面，包括：
75.获取监测区域的城市规划图；
76.将各个第一vocs监测数据和第二vocs监测数据映射标示至城市规划图对 应的监测位置；
77.当第一vocs监测数据或第二vocs监测数据正常时采用第一标示规则进行 标示；
78.当第一vocs监测数据或第二vocs监测数据异常时采用第二标示规则进行 标示。
79.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明 书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可 通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获 得。
80.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
81.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发 明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
82.图1为本发明实施例中一种用于在线监测的vocs监测系统的示意图；
83.图2为本发明实施例中一种服务器执行逻辑的示意图。
具体实施方式
84.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的 优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
85.本发明实施例提供了一种用于在线监测的vocs监测系统，如图1所示， 包括：
86.多个数据采集终端1，一一对应与各个企业的监测平台通讯连接，用于采 集各个企业的监测平台的企业内的第一vocs监测数据；
87.多个第一数据监测终端3，用于设置在企业外的第一位置或企业附近的居 民区的第二位置，用于监测空气中的第二vocs监测数据；
88.服务器2，分别与数据采集终端1和第一数据监测终端3通讯连接，用于 获取第一vocs监测数据和第二vocs监测数据并基于第一vocs监测数据和第 二vocs监测数据构建可视化监控界面。
89.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
90.数据采集终端1通过采集各个企业内现有的监测平台对于企业内的vocs 传感器的监测数据，实现对企业内的vocs排放或泄漏的监控；在企业外和居 民区设置多个第一数据监测终端3，对于企业向外泄漏或排放的监控，以及对 于居民区居民产生影响的vocs气体的监控，保证居民区的人员的身体健康； 服务器2设置在监管部门的监控室内，以实现实时监控；通过vocs监测数据 构建的可视化监控界面实现可视化监控。通过本发明的用于在线监测的vocs 监测系统，实现环境监管部门对监管区域内的vocs的实时监管，提高了应对 vocs异常问题的响应速度。
91.在一个实施例中，第一数据监测终端3包括：
92.第一壳体，一侧设置有安装结构，另一侧设置有进气口；安装结构方便将 第一壳体安装至安装柱上，例如：卡箍结构或安装孔等；进气口为壳体上预留 孔用于将被检气体从进气口中抽入检测腔进行检测；
93.vocs传感器，设置在第一壳体内的检测腔；检测腔与进气口连通；vocs 传感器为检测空气中挥发性有机物含量的核心部件；
94.第一处理器，设置在第一壳体内，与vocs传感器电连接；第一处理器主 要采集vocs传感器的监测数据并通过第一无线通讯模块向服务器2发送；
95.第一无线通讯模块，设置在第一壳体内，与第一处理器电连接，用于与服 务器2通讯连接；第一无线通讯模块包括：wi f i通讯模块、红外通讯模块、蓝 牙通讯模块、3/4/5g通讯模块其中一种或多种结合；
96.第一定位模块，设置在第一壳体内，与第一处理器电连接；在第一处理器 通过第一无线通讯模块向服务器2发送监测数据的时候同步向服务器2发送第 一定位模块的定位数据，通过第一定位模块的定位数据确定第一数据监测终端 3是否发生位置移动以及确定监测数据的真实有效。
97.在一个实施例中，数据采集终端1包括：
98.第二壳体；可以通过在第二壳体背部设置磁吸结构或粘贴结构，直接粘贴 至企业的监测平台的设备上；
99.通讯接口，设置在第二壳体的一侧，用于与监测平台的第二通接口通过数 据线连接；通过通讯接口与监测平台进行数据互联，从而通过监测平台获取企 业内的各个第二数据监测终端的第一vocs监测数据；通讯接口包括：usb接口、 rs484接口、rs232接口其中一种或多种结合；
100.第二处理器，设置在第二壳体内，与通讯接口电连接；
101.第二无线通讯模块，设置在第二壳体内，与第二处理器电连接，用于与服 务器2通讯连接；第二处理器通过通讯接口从监测平台上获取企业内的各个第 二数据监测终端的第一vocs监测数据，并通过第二无线通讯模块发送至服务 器2；
102.第二定位模块，设置在第二壳体内，与第二处理器电连接；在第二处理器 通过第二无线通讯模块向服务器2发送监测数据的时候同步发送第二定位模块 的定位数据，通过第二定位模块的定位数据确定数据采集终端1是否发生位置 移动以及确定监测数据的真实有效。
103.在一个实施例中，用于在线监测的vocs监测系统，还包括：
104.第一报警终端，与第一数据监测终端3一一对应且设置在企业外的第三位 置或企业附近的居民区的第四位置，与服务器2通讯连接。
105.其中，第一报警终端包括：
106.多个报警器；
107.控制器，分别与多个报警器通过数据线连接；
108.第三无线通讯模块，与控制器电连接，用于与服务器2通讯连接。
109.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
110.报警器可以采用扬声器、声光报警器、led报警灯其中一种或多种结合； 通过将第一报警终端与第一数据监测终端3一一对应关联，实现当第一数据监 测终端3检测的数据
异常时，输出报警，以提醒路过企业外部和居民区的居民 做好防护工作，避免吸入对人体有害的气体。
111.在一个实施例中，如图2所示，服务器2执行如下操作：
112.步骤s1：获取企业通过监测平台上传的企业的vocs相关设备的分布图； vocs相关设备包括产生vocs气体的设备、vocs气体净化设备、vocs气体收集 /输送的管路等；
113.步骤s2：解析分布图，确定各个vocs相关设备的关键参数及设置位置； 其中关键参数包括：表示vocs相关设备类型的参数、表示vocs相关设备形状 的参数、表示vocs相关设备体积的参数、表示vocs相关设备各个部位尺寸的 参数等；
114.步骤s3：获取与各个vocs相关设备对应的监测区域确定库；监测区域确 定库为事先经过大量试验数据分析构建的，即对应各种类型的vocs相关设备 都确定其对应的最佳有效的监测区域；例如输送管路的各个连接点周围1m区 域；产生vocs气体的设备周围两米的区域等；
115.步骤s4：基于各个vocs相关设备的关键参数及其对应的监测区域确定库， 确定各个vocs相关设备对应的监测区域；
116.步骤s5：基于各个vocs相关设备的设置位置将监测区域映射至分布图， 确定布控区域；
117.步骤s6：基于布控区域，确定企业内各个第二数据监测终端的设置位置；
118.其中，基于各个vocs相关设备的关键参数及其对应的监测区域确定库， 确定各个vocs相关设备对应的监测区域，包括：
119.对关键参数进行特征提取并构建关键向量；可以直接提取关键参数的参数 值作为特征值或将关键参数进行量化获取特征值的方式，然后将提取的特征值 按照既定的顺序进行排列确定关键向量；
120.将关键向量与监测区域确定库中的标识向量相匹配，获取监测区域确定库 中与关键向量相匹配的标识向量所对应关联的监测区域；其中，将关键向量与 监测区域确定库中的标识向量相匹配，可以采用相似度匹配方式，具体为：计 算关键向量与标识向量的相似度，计算公式如下：式中， p为相似度，γi为关键向量的第i个参数值；θi为标识向量的第i个参数值；n为 关键向量内参数总数或标识向量内的参数总数；当相似度为监测区域确定库内 的最大且大于预设的阈值时，确定关键向量与标识向量相匹配；
121.步骤s6：基于布控区域，确定企业内各个第二数据监测终端的设置位置， 包括：
122.步骤s11：统计分布图中的布控区域并编号，构建布控区域列表；
123.步骤s12：确定布控区域列表中的布控区域是否存在重叠区域；当存在时， 确定重叠区域对应的布控区域的第一数目；
124.步骤s13：将第一数目大于预设的阈值的重叠区域筛选剔除，当重叠区域 对应的布控区域太多时，不宜进行数据监测终端的设置，不利于企业根据监测 到数据异常的第二数据监测终端确定发生异常的设备，不利于监控的最终目的 的达成；因此，通过设置阈值，避免将此类位置作为第二数据监测终端设置的 位置，阈值可以设置为4或4以上的任一数
值；
125.步骤s14：确定重叠区域之间的关联性，并进行分组，获取多个关联组；
126.步骤s15：提取各个关联组中第一数目最大的重叠区域，以提取的重叠区 域的中心位置为第一待选位置；
127.步骤s16：将第一待选位置对应的重叠区域所对应的布控区域从布控区域 列表中删除；
128.步骤s17：重复执行步骤s12至步骤s16，直至布控区域列表中的布控区 域不存在重叠区域；
129.步骤s18：当布控区域列表不为空时，从布控区域列表中的布控区域中提 取任意一个位置作为第二待选位置；
130.步骤s19：将第一待选位置和第二待选位置作为第二数据监测终端的设置 位置。
131.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
132.通过重叠区域的中心位置，实现一台第二数据监测终端对多台设备进行监 控，降低了企业布控成本，并且将第二数据监测终端设置在设备的有效监测区 域内，保证监测的可靠。
133.在一个实施例中，服务器2还用于确定第二位置，具体步骤如下：
134.获取监测区域的城市规划图；
135.确定各个企业的监控中心点在城市规划图中的第一位置点；监控中心可以 是企业内的一个到各个设置的第二数据监测终端设置的位置的距离总和最短 的点或到各个设备的设置位置的距离总和最短的点；
136.确定各个居民区的几何中心点在城市规划图中的第二位置点；
137.以第二位置点为中心，预设的影响区域半径(例如4km)，确定对各个居 民区影响的企业；
138.基于各个居民区对应的第二位置点和对各个居民区影响的企业对应的第 一位置点，构建各个居民区对应的影响向量列表；影响向量列表由各个影响向 量组成，影响向量为从第二位置点出发指向第一位置点；
139.获取各个居民区外周的多个可布控的第三待选位置(采用距离采样法对居 民区的围墙进行采样确定)并确定第三待选位置在城市规划图中的第三位置点；
140.基于各个居民区对应的第三位置点和第二位置点，构建各个居民区对应的 布控向量列表；布控向量列表由各个布控向量组成，布控向量为从第二位置点 出发指向第三位置点；
141.依次提取影响向量列表中的影响向量，并将提取的影响向量与布控向量列 表中的布控向量进行匹配，确定布控向量列表中与提取的影响向量相匹配的布 控向量；
142.将所有与影响向量列表中的影响向量相匹配的布控向量列表中的布控向 量对应的第三待选位置作为第二位置。
143.其中，将提取的影响向量与布控向量列表中的布控向量进行匹配，采用余 弦夹角计算公式计算影响向量与布控向量的夹角，当夹角最小时，确定影响向 量与布控向量相匹配。
144.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
145.通过在居民区最先接触到从企业的排放的vocs气体的位置设置第一数据 监测终端3，从而实现第一时间确定异常，保证异常确定的及时性。
146.在一个实施例中，服务器2还用于确定第一位置，具体步骤如下：
147.获取监测区域的城市规划图；
148.确定各个企业的各个vocs相关设备的设置位置对应城市规划图上的第四 位置点；
149.获取各个企业外的多个可布控的第四待选位置并确定第四待选位置在城 市规划图中的第五位置点；
150.计算第五位置点至各个第四位置点的距离总和；
151.确定各个企业的几何中心点在城市规划图中的第六位置点；
152.基于距离总和最小的第五位置点和第六位置点，确定参考向量；参考向量 为第六位置点指向距离总和最小的第五位置点；
153.基于其他的第五位置点和第六位置点，确定比较向量；比较向量为第六位 置点指向第五位置点；
154.计算参考向量和比较向量的夹角；
155.将夹角最大的比较向量对应的第五位置点和距离总和最小的第五位置点 作为第一位置。
156.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
157.通过在企业外选取合理的布控点，实现对企业内的vocs的排放或泄漏情 况的监控，以距离总和最小的第五位置点做到及时高效地监测，但同时设置夹 角最大的比较向量对应的第五位置点相配合以应对风向等影响的vocs的排放 或泄漏的监测情况。
158.在一个实施中，当第一位置位于道路两侧时，在第一位置处设置第一报警 终端的一个报警器，在道路上位于第一位置两侧的每隔预设的间隔距离(50 米)设置一个报警器；
159.控制器执行如下操作：
160.将以第一位置对称的两个报警器进行关联，确定多个控制组；
161.将设置在第一位置的报警器，作为一个控制组；
162.获取服务器2发送的报警级别划分规则；
163.基于控制组和报警级别划分规则，确定各个报警级别对应的报警模式；
164.其中，报警级别划分规则包括各个报警级别对应的报警阈值以及对应的控 制组控制规则。
165.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
166.通过划分报警级别，以第一报警终端的报警模式进行vocs气体含量的高 度程度展示，提醒路过人员进行规避；例如：第一报警终端总共有5个报警器， 第一个报警器设置在第一位置，该报警器编号为1，此外两两一组分别设置在 距离第一位置50米处和100米处，设置在50米处的报警器编号为2和3，设 置在100米处的报警器编号为4和5。报警模式从低到高分为三级；其中，第 一级，轻度泄露，报警器工作的编号为1；第二级，中度泄露，报警器工作的 编号为1、2和3；第三级，严重泄露，报警器工作编号为1、2、3、4和5。
167.在一个实施例中，服务器2基于第一vocs监测数据和第二vocs监测数据 构建可视化监控界面，包括：
168.获取监测区域的城市规划图；
169.将各个第一vocs监测数据和第二vocs监测数据映射标示至城市规划图对 应的监测位置；
170.当第一vocs监测数据或第二vocs监测数据正常时采用第一标示规则进行 标示；
171.当第一vocs监测数据或第二vocs监测数据异常时采用第二标示规则进行 标示。
172.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
173.采用城市规划图作为监测背景，将各个监测点的数据标示出，实现直观的 数据监测，其中，第一标示为采用绿色字体进行显示，第二标示为采用红色字 体进行显示；更进一步地，可以基于异常数据的超出值对事故进行分级，每个 分级采用不同的颜色标示。此外，还可以在服务器2上连接第二报警终端，以 实现当数据异常时，进行报警提醒。
174.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。