基于物联网的室内微型健康环境监测分析系统

　　摘 要：本系统是基于一种基于物联网技术的室内微型健康环境监测分析系统，包括室内温度传感器、甲醛传感器、PM2.5\\10传感器、中央核心处理网关、网络服务器、B/S结构(Browser/Server，浏览器/服务器模式)等组成，所述的各种室内传感器采集的环境数据通过Zigbee 无线接口传送至室内中央核心处理网关，网关经过识别处理后，通过通信网络传送至网络服务器(可采用云平台服务器)。

　　通过物联网技术对室内的各种环境数据进行识别、记录、存储，并形成环境数据分析报告，实时获取室内环境情况，提供给人们进行实时管理居室环境。同时云平台服务器集数据汇集、统计分析为一体，可以独立记录单点居室数据，未来推广后也可做为汇聚层收集多个居室，跨区域居室的数据，有效了解城市不同区域环境情况，提供大数据分析参考依据。本系统具有效率高、成本低、使用便捷、推广前景广阔等优点。将来还可以构建智能家居管理平台，利用无线通信、自动控制技术、红外控制等有关技术进行功能拓展，通过现有室内家居的智能化实现家居、家电各设施的互联控制，实现健康、环保、节能的居住环境改善。

　　关键词：物联网;大数据;B/S结构;微型环境监测分析;智能家居;Zigbee;环境数据分析

　　1 概述

　　近来，空气环境质量一直是个热点话题。据调查京津冀周边地区是全国环境空气质量最差的地区，河北、山西、天津、河南、山东5省(市)优良天气比例仍不到60%。河南省在2017年新建了915个城市建成区网格微型监测站治理空气污染，并陆续出台了废气监测、工地扬尘治理等举措。就在前不久，国家生态环境部也启动“蓝天保卫战强化督查”，针对公众场合大气污染治理不断出台措施。同时由于人们大部分时间呆在室内，所以对办公室内及居室环境关注更多。比如室内空气长时间不流通，或者房屋装修后和购买新家具时会带来的甲醛污染等，如果无法及时掌握室内空气数据，会对人身健康带来较大危害。该系统能够实时采集室内空气数据，并可随时在智能终端上展现，提醒人们启动干预措施，创造出舒适、安全、环保的室内环境。该系统推广后可利用成熟的物联网技术，把采集的数据上传到云服务器，这样形成大数据后就能起到类似政府建设网格监测站的作用，统计分析出各小区或城市不同区域大概的室内空气数据，对政府将来制定空气治理措施也有参考意义。

　　2 系统概述

　　本系统涉及物联网、大数据应用领域，是指一种基于物联网、大数据的室内微型健康环境监测分析系统。系统采用物联网技术对房间内外的温度、甲醛传感器、PM2.5\\10数据进行识别、记录、存储，并形成房间内外环境数据分析报告和图例，实时获取居室環境情况。同时利用网络物联网服务器集数据采集、汇集为一体，可以独立记录单点居室数据，也可做为汇聚层收集多个居室，跨区域居室的数据，有效了解城市不同区域环境情况，提供环境大数据分析参考依据。未来还可以利用家居设备设施的智能化实现进行实时管理居室环境。

　　3 系统调研及可行性分析

　　3.1 系统调研

　　以往的空气环境监测更偏重于室外，但由于人们大多数时间是在室内，而且近期媒体传播的室内空气污染如甲醛等层出不穷，人们对室内环境的了解需求更迫切。本系统设计要实现的功能大致如下：

　　(1)实现房间的温度、甲醛、PM2.5\\10各项传感器数据的采集、上传。

　　(2)实现通过云端服务器平台对传感器各项数据进行识别、记录、存储。

　　(3)实现通过系统数据展现功能形成房间内外环境数据分析报告，实时获取居室环境情况，提供给人们进行实时管理居室环境。

　　(4)实现网络物联网服务器集数据采集、汇集为一体，可以独立记录单点居室数据，未来推广后也可做为汇聚层收集多个居室，跨区域居室的数据，有效了解城市不同区域内环境情况，提供环境大数据分析参考依据。

　　(5)将来还可以以此为基础，构建智能家居管理平台，利用无线通信、自动控制技术、红外控制等有关技术进行功能拓展，利用家居设施的智能化实现进行实时管理居室环境。

　　3.2 系统总体目标

　　本系统通过独特的视角提醒人们关注日常居室环境，避免室内污染对身体健康在不被感知的情况下造成的损害。采用方便、简单的设计实现室内环境数据的采集和呈现，并通过共享到云服务器为环境大数据分析提供依据。同时也考虑后期维护上比较容易，成本低、效率高。

　　3.3 技术可行性分析

　　本系统是一个以传感器数据采集、物联网窄带通信传输、数据库应用、网络平台分享为一体的数据采集、分析管理系统。通过各类传感器数据采集后进行汇聚，采用PHP+MYSQL技术实现本系统的开发。PHP语言简单、功能强大，而MYSQL是一个非常优秀的网络数据库系统，方便使用，性能稳定。国内外许多知名网站和应用均使用该数据库作为数据的存储。

　　4 系统分析

　　4.1 系统需求分析

　　经过上述对系统调研及可行性分析后，下面将对系统在功能设计上进行进一步的需求分析。

　　4.1.1功能需求

　　(1)系统管理功能。

　　系统管理功能初期设计的较为简单，以主要实现基本信息的管理以及系统参数设置，主要包括传感器信息、位置信息、区域信息、居室信息、用户信息等，可以对其各项信息进行添加、修改、删除操作。

　　(2)数据前台展示功能。

　　通过WEB应用服务器将设备数据存储至数据库中，并对各类数据，环境信息进行分析处理，形成区域、单居室、各小区的大数据环境平台。通过应用服务器将这些数据展现于互联网，供查看某区域、某居室、某小区的环境信息和设备状态，同时也可通过应用服务器一对一的远程控制设备的运行状态。

　　4.1.2性能需求

　　设备需求：PC机，Winxp、win7、win8、win10操作系统、android、ios系统智能手机、平板终端。

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文章名称： 基于物联网的室内微型健康环境监测分析系统

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