智慧环保大气污染数据应用平台的设计与实现

发布时间：2021-11-10 19:08

　　物联网技术不断发展且日趋成熟,在环保行业各个领域得到了广泛的使用,将其运用在大气监测过程中,实现了大气污染物浓度的智能化监测转型。随着大气污染监测设备的增加和时间的推移,大气污染数据呈量级增长,给海量数据存储、管理带来了巨大的挑战。此外,如何合理应用数据,基于时间序列的空气质量数据进行分析、预测,挖掘数据背后的价值,给出指导生产生活的有用信息,已成为大气污染领域亟需解决的问题。本文主要工作如下:根据物联网数据的应用特点,本文设计了一种大气污染数据分级存储和检索共享的方案。在数据分级存储方案中,采用关系型数据库进行实时数据的存储,通过主从数据库分离的架构将对实时数据的频繁读写操作分开进行;定期采用数据迁移工具实现异构数据库间的数据迁移,完成历史数据的冗余备份,缓解实时数据库的存储压力,提高系统吞吐率。在数据检索共享方案中,使用HBase数据库的协处理机制和ElasticSearch分布式搜索引擎,优化分布式数据库的二级索引,实现了对平台数据的多条件检索;向平台内外提供WebService数据接口实现数据共享,允许用户采用符合RESTful标准的接口根据需求获取平台数据。基于平台大气污染数... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 大气污染环保数据应用研究现状
        1.2.2 物联网数据存储和共享研究现状
        1.2.3 智慧环保大气污染预测研究现状
    1.3 本文研究内容
    1.4 论文组织结构
第2章 智慧环保及数据应用相关技术研究
    2.1 智慧环保相关理论
        2.1.1 智慧环保物联网体系架构
        2.1.2 大气污染情况评价指标
    2.2 大数据应用相关技术
        2.2.1 分布式计算平台Hadoop
        2.2.2 分布式数据库HBase
        2.2.3 分布式搜索引擎ElasticSearch
    2.3 机器学习相关理论
        2.3.1 聚类算法
        2.3.2 时序预测算法
    2.4 本章小结
第3章 智慧环保大气污染数据应用平台总体设计
    3.1 大气污染数据应用平台设计目标
    3.2 大气污染数据应用平台总体分析
        3.2.1 用户特点分析
        3.2.2 功能性需求
        3.2.3 非功能性需求
    3.3 大气污染数据应用平台架构
    3.4 平台应用服务器系统架构
    3.5 平台数据来源介绍
    3.6 本章小结
第4章 平台数据分级存储和检索研究
    4.1 数据分级存储和检索方案体系结构
    4.2 数据分级存储
        4.2.1 实时数据存储
        4.2.2 历史数据存储
        4.2.3 异构数据库的数据迁移
    4.3 数据检索与共享
        4.3.1 HBase二级索引优化
        4.3.2 数据开放共享
    4.4 本章小结
第5章 基于S-LSTM的空气质量指数预测研究
    5.1 数据集预处理
    5.2 基于LSTM对 AQI的预测及局限
    5.3 S-LSTM空气质量指数预测算法
        5.3.1 S-LSTM算法的总体架构
        5.3.2 空间信息提取
        5.3.3 时间信息提取
    5.4 模型验证与结果分析
        5.4.1 实验环境
        5.4.2 评价指标
        5.4.3 实验结果分析
    5.5 本章小结
第6章 智慧环保大气污染数据应用平台的设计与实现
    6.1 平台开发与运行环境
        6.1.1 平台开发环境
        6.1.2 平台运行环境
    6.2 平台数据库设计
        6.2.1 关系型数据库设计
        6.2.2 分布式数据库设计
    6.3 平台核心模块详细设计与实现
        6.3.1 异构数据库迁移功能
        6.3.2 数据多条件检索功能
        6.3.3 数据开放共享功能
        6.3.4 数据预测预警功能
        6.3.5 数据可视化功能
    6.4 平台测试及结果分析
        6.4.1 平台的功能测试
        6.4.2 平台的性能测试
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]软件测试过程模型研究[J]. 刘凯,梁欣,张俊萍.  计算机科学. 2018(S2)
[2]Hadoop分布式存储架构的性能分析[J]. 王凌晖,解云月,周美华.  现代电子技术. 2018(18)
[3]“互联网+”智慧环保评价指标体系研究[J]. 刘锐,刘文清,卫晋晋,谢涛,王菲,李红华,杨靖文.  中国工程科学. 2018(02)
[4]单因变量PLS模型在PM2.5实时浓度预测中的应用[J]. 王治和,陈向宏,张强.  计算机仿真. 2017(10)
[5]基于灰狼群智能最优化的神经网络PM2.5浓度预测[J]. 石峰,楼文高,张博.  计算机应用. 2017(10)
[6]基于BP神经网络的大气污染物浓度预测[J]. 孙宝磊,孙暠,张朝能,史建武,钟曜谦.  环境科学学报. 2017(05)
[7]环保大数据及其在环境污染防治管理创新中的应用[J]. 詹志明,尹文君.  环境保护. 2016(06)
[8]天津地区环境监测点PM2.5量化分析模型[J]. 朱险峰,陈可意,余辉,唐邈,曲昌盛.  环境工程学报. 2015(10)
[9]物联网环境下基于上下文的Hadoop大数据处理系统模型[J]. 李敏,倪少权,邱小平,黄强.  计算机应用. 2015(05)
[10]物联网环境中数据存储与查询机制研究[J]. 何炎祥,喻涛,陈彦钊,李清安,范通让.  计算机科学. 2015(03)

硕士论文
[1]基于Elasticsearch的地名和POI数据检索系统的设计与实现[D]. 马鹏杰.西安电子科技大学 2018
[2]基于REST Web service的医院数据交换平台设计与实现[D]. 龚四勇.电子科技大学 2017



本文编号：3487785