文档介绍：化工厂环境监测系统设计应用研究
摘要：针对化工厂环境监测特点，设计了一种基于RS485/232有线通信以及LoRa无线通信相结合的厂内环境监测系统。该监测系统对于实现类似化工厂等特殊环境的环境监测具有良好的借鉴意盖范围、传输速度、抗干扰才能方面均优于如今常用的Sigfox、LTE-M、Zigbee等无线通信技术【6】，可到达远程监控、进步容错率的效果。监测节点位于监测区域内，将采集到的数据通过LoRa网络发送至会聚节点。会聚节点使用4G/Wi-Fi接入Internet网络，将数据传送至云效劳器，同时控制终端可以查询和设置效劳器上的各项参数，以此到达监测的目的。
2系统硬件介绍
本系统选用有线和无线结合方式，监测仪器与数据采集器之间使用RS485/232总线方式连接，数据采集器与数据集中器之间使用远间隔 无线传输〔LoRa〕方式连接。数据采集流程如图2所示，高精度固定式氨气检测仪、WBGT热指数监测仪和噪声统计分析仪检测当前车间环境数据，通过RS485/232总线将数据传输至数据采集器后，用LoRa无线连接到数据集中器，最终数据集中器通过4G网络连接到效劳器将数据上传至云端。
3软件设计
本系统软件设计分为五大层次，包括数据应用层、数据访问层、数据存储层、源数据存储层、数据通信层。〔1〕数据通信层：分布在化工厂的多个传感器对数据进展实时采样、分析，然后将监测数据封装后等待发送。数据通信层主要将无线传感器网络〔WSN〕监测站采集到的待发送的质量监测封包数据加载到数据通信效劳器上，然后按照指定的归并规那么将监测数据进展解包与压缩，最后将合并结果上传到分布式文件系统〔HDFS〕中进展存储。〔2〕源数据存储层：源数据存储层主要提供原始监测数据的存储与管理功能，通过将数据存储在HDFS中，不仅保证了数据存储的高可靠性、高可扩展性，还充分利用了HDFS在海量数据上的存储、备份、管理优势。数据的管理主要通过HDFS提供的各类文件操作接口实现详细的文件管理功能。〔3〕数据存储层：数据存储层是基于关系型数据库MySQL和分布式数据库HBase设计实现。利用关系型数据库MySQL提供的强大SQL查询语言以及数据多维分析才能，实时统计分析与多维展示最近一段时间内的监测数据。〔4〕数据访问层：数据访问层主要包括基于HBase的数据访问和基于MySQL的数据访问，其中通过HBase的数据访问方式可以访问所有历史时期的监测数据记录，而通过MySQL的数据访问方式只能访问到当前MySQL存储的近期监测数据记录。〔5〕数据应用层：面向终端用户提供监测数据的查询分析展示功能。数据查询功能根据监测站点、监测起始时间进展监测数据的查询；对采集到的监测数据进展标准化处理、综合计算，得出相应的评价等级。数据比照如图3所示，趋势预测根据积累的监测大数据绘制出各个监测指标的变化趋势图，从中分析环境监测指标的变化趋势，研究变化规律。选择一个或多个监测点、指定历史记录数据的起始时间、一个或多个监测因素进展趋势预测；超标报警功能是对监测数据的特殊情况进展报警提示，其中需要报警的情形包括：监测数据数值超过标准值、监测数据出现较大偏向及逻辑关系出现异常、预测趋势指明异常。假如发现某指标