[发明专利]基于多源异构传感器数据融合的NB-IoT的工业污染物监测系统

说明书

本发明公开了基于多源异构传感器数据融合的NB‑IoT的工业污染物监测系统，该系统包括：感知层，用于定时采集感知工业生产过程中所排放的废气、废水、废渣、粉尘、恶臭气味等污染物数据信息；传输层，用于对感知层采集的污染物数据信息通过传输层的无线网侧发送到附近的通信基站；平台层，用于接收以及解析工业污染排放物监测数据信息和定位信息；应用层，用于向用户呈现友好界面，对工业污染物排放的可视化展示。通过对工业污染物数据信息采集经NB‑IoT通信传输至云平台数据监控中心进行数据解析，依靠建立的多源异构传感器数据融合模型，构建生态环保预测指标模型，从而给出工业生态环境保护的决策建议，协助政府治理污染。

技术领域

本发明涉及污染物监测技术领域，具体为基于多源异构传感器数据融合的NB-IoT的工业污染物监测系统。

背景技术

目前，大多数城市未能实现对工业污染物排放的实时在线监测，存在管控死角。在此背景下，开发一种具有低功耗快速检测工业污染物并能实时完成数据上传分析管理的信息管理系统，以帮助政府对工业污染物排放进行有效监管。

当前对工业污染物监测大多还是传统的传感系统。现有的各类传感系统，一般都是由多个厂商部署的，其数据传输标准、接口和数据格式不一，造成传感器数据的多源化和异构化，无法很好的对工业污染物监测数据进行规整，造成传感器数据信息的孤岛化，冗余化。

因此，本发明提出了一种基于多源异构传感器数据融合的NB-IoT的工业污染物监测系统，通过NB-IoT窄带物联网技术和嵌入式技术对工业污染物监测的传感器数据信息的收集汇总，建立多源异构传感器数据融合模型，在工业污染物排放监测预警大数据平台上根据非结构化指标数据来完善工业生态环境数据库，采用并行处理算法框架对工业污染排放物指标预警模型优化，利用数据挖掘和机器学习方法对工业生态环境实时监测数据进行分析、预测，最后给出工业生态环境保护的决策建议。

发明内容

本发明的目的在于提供基于多源异构传感器数据融合的NB-IoT的工业污染物监测系统，该系统包括：感知层，用于定时采集感知工业生产过程中所排放的废气、废水、废渣、粉尘、恶臭气味等污染物数据信息；感知层包括传感器模块、主控模块和NB-IoT通信模块；传感器模块是根据被测对象不同选取特定的传感器；主控芯片模块是对传感器采集的数据信息进行 AD 转换和数据过滤，完成多路数据的信号统一并传输至NB-IoT通信模块；NB-IoT模块则将整合的数据进行传送；传输层，用于对感知层采集的污染物数据信息通过传输层的无线网侧发送到附近的通信基站；传输层包括无线网侧和核心网，平台层，用于接收以及解析工业污染排放物监测数据信息和定位信息，并建立多源异构传感器数据的融合模型；平台层包括监控中心服务器和传感器数据融合引擎，应用层，用于向用户呈现友好界面，对工业污染物排放的可视化展示；将所有研究内容的结果和采集分析的数据详细直观地展示给用户；

通过传感器技术、NB-IoT窄带物联网技术和嵌入式技术对工业污染物监测的传感器数据信息的收集汇总，建立多源异构传感器数据融合模型，在工业污染物排放监测预警大数据平台，根据非结构化指标数据来完善工业生态环境数据库，采用并行处理算法框架对工业污染排放物指标预警模型优化，利用数据挖掘和机器学习方法对工业生态环境实时监测数据进行分析、预测，最后给出工业生态环境保护的决策建议。

优选的，感知层中传感器模块是针对监测工业污染物的不同而选取特定的传感器；主控模块采用STM32L4RCT微处理器为核心的主控模块；NB-IoT通信模块采用的是BC20通信模块，通过NB-IoT无线电通信协议，即3GPP Rel.13，BC20模块可与网络运营商的基础设备建立通信。

优选的，传输层包括无线网侧和核心网，无线网侧是用于实现NB-IoT通信模块与移动通信网络信道之间连接，核心网是用于NB-IoT通信模块的访问，负责将感知层采集的工业污染物数据信息转发到物联网平台。