国民经济的持续高速发展带来了一系列生态环境问题。生活中来自城市交通和社会生活等方方面面的噪声污染以及由于光源和灯具不合理安装使用带来的光污染,对人们的身心健康和动物的生存繁衍造成极大威胁,严重破坏了生态系统平衡。现有的噪声和光污染监测系统存在网络部署麻烦,覆盖范围小和数据通信稳定性差等诸多弊端,且传统点亮度计测量视场角范围小,操作繁琐。噪声污染和光污染时间分布不连续且空间分布范围广,无法统一集中处理,为反映大范围区域内的噪声和光污染真实水平,需要布置分布式监测节点,对环境噪声和光污染全天候持续监测。本文提出了基于NB-IoT(Narrowband Internet of Things)的城市声光污染监测系统,系统主要由分布式布置的多个噪声和光污染监测终端模块及Web应用软件组成,利用NB-IoT无线通信技术,搭建声光污染监测网络,实现对噪声和光污染的全天候实时监测。论文研究内容主要分为以下几部分:1.设计了大视场角光亮度测量模块。传统亮度计测量视场角小,在此基础上加以改进并完成了大视场角亮度计的设计,可直接测量视场范围内的平均光亮度,同时借助可以俯仰旋转和水平旋转的全方位云台,实现对监测点周围光亮度水平多方向监测。2.基于噪声和光污染测量终端模块,提出利用NB-IoT技术搭建分布式噪声和光污染监测网络系统,并完成系统硬件平台设计。监测系统由传感检测、数据传输和应用软件三个层次组成,利用NB-IoT广覆盖、低功耗和大连接等特点,实现监测数据的上报和下发命令的接收功能。系统硬件电路采用模块化设计,包括基于STM32系列微处理器的核心控制器模块、NB-IoT无线通信模块和相关外围接口电路等部分,性能可靠,方便后期升级维护,为系统稳定运行提供了保障。3.设计了系统应用数据传输格式,并基于此完成了监测系统软件平台开发。系统软件主要包括嵌入式软件和服务器端Web应用软件两部分,其中嵌入式软件负责统一协调调度系统各硬件模块,以保证监测系统稳定有序工作;在系统服务器端,基于关系型数据库MySQL,完成了监测系统的数据库设计,Web应用软件实现了对用户信息的管理以及监测数据的存储和查询功能,同时基于地理信息系统,实现了噪声和光污染监测数据的可视化显示。
