Tegenwoordig zijn randcomputers een belangrijk hulpmiddel geworden voor milieubescherming en het beheer van waterbronnen. Traditionele bewakingssystemen voor waterkwaliteit vertrouwen meestal op cloud computing voor gegevensopslag en -analyse. Dit heeft echter te maken met vertragingen en gegevensverlies in afgelegen gebieden of onstabiele netwerkomgevingen.
Om de problemen van onvoldoende real-time en nauwkeurigheid en een hoog energieverbruik op te lossen, zijn methoden voor het voorspellen van de waterkwaliteit en vroegtijdige waarschuwing op basis van randverwerking zijn ontstaan. Het combineert IoT- en edge computing-technologieën om een online bewakings- en waarschuwingsmodel voor waterkwaliteit te formuleren. Het systeem verbetert de detectienauwkeurigheid op basis van de voorbewerking van verzamelde brongegevens. Bovendien kunnen gegevensstromen en computermiddelen worden bespaard door edge computing-technologie te introduceren voor de voorafgaande analyse en verwerking van gegevens die zijn verzameld bij meetstations.
1.Wat veroorzaakt watervervuiling?
Water is de belangrijkste hulpbron voor de mens. Maar met de toename van rioolwaterlozing, industriële lozing, landbouwbesproeiing en stedelijke lozing, bedreigt verontreinigd water de veiligheid van drinkwater. De belangrijkste verontreinigingen van water zijn virussen, bacteriën, meststoffen, parasieten, geneesmiddelen, pesticiden, nitraten, fecaal afval, fosfaten, radioactieve stoffen en kunststoffen. Deze stoffen veranderen de kleur van water niet, maar ze kunnen moeilijk te verwijderen verontreinigende stoffen zijn. Daarom is de veiligheid van waterbronnen een dringende kwestie.
2. Architectuur van Edge Computing gebaseerd bewakingssysteem voor waterkwaliteit
Gegevensverwervingslaag: met sensoren om fysische, chemische en biologische indicatoren in het waterlichaam te verzamelen. Zoals pH, opgeloste zuurstof, troebelheid, temperatuur, enz. De sensoren verzenden deze gegevens naar de randcomputers.
Laag voor randverwerking: het randapparaat voert gegevensverwerking en voorlopige analyse uit in de buurt van het punt waar de gegevens verzameld worden, inclusief het opschonen van gegevens, detectie van uitschieters en real-time waarschuwingen. Deze lokale verwerking zorgt voor een snelle identificatie van afwijkingen in de waterkwaliteit en activeert zo nodig alarmen.
Cloud Analyse Laag: De door edge computing voorbewerkte gegevens worden overgebracht naar de wolk voor complexere analyses en vergelijking van historische gegevens. Bijvoorbeeld bronanalyse van vervuiling en trendvoorspelling van waterkwaliteit. Dit model zorgt voor efficiënte en intelligente gegevensverwerking.
3. Voordelen van het gebruik van edge computing voor het testen van de waterkwaliteit
Traditionele modellen hebben veel beperkingen wanneer ze worden geconfronteerd met complexe gegevens en niet-lineaire problemen. De laatste jaren is er een geleidelijke toename van onderzoek naar waterkwaliteitsmonitoring met behulp van geavanceerde technologieën zoals draadloze sensornetwerken en het Internet of Things (IoT). Hoewel deze systemen de efficiëntie van de monitoring hebben verbeterd, hebben ze nog steeds te maken met nieuwe uitdagingen op het gebied van gegevensoverdracht en -verwerking.
Het waterkwaliteitscontrolesysteem maakt volledig gebruik van de rekenkracht van de randlaag om de waterkwaliteitsdetectiegegevens te verwerken die zijn verzameld in de perceptielaag. De edge computing gegevensverwerking deelt tijdig en snel de verschillende waterbronnen in, zodat de relatie tussen waterbronnen en ecologische omgeving duidelijk wordt.
Edge computing kan de problemen van hoge latentie, onstabiele netwerken en lage bandbreedte in cloud computing effectief oplossen.. Het is toegepast op intelligent vervoer, slimme stad, elektriciteitsnet opsporing en waterbehoud veldenenz.
Samenvatten
Nu edge computing-apparaten steeds breder worden toegepast, beleven systemen voor het monitoren en waarschuwen van waterkwaliteit belangrijke doorbraken. Traditionele cloud computing modellen die geconfronteerd worden met gegevensvertragingen en -verliezen in afgelegen gebieden worden effectief aangepakt met edge computing. Deze aanpak verbetert niet alleen de real-time monitoring en nauwkeurigheid, maar vermindert ook het energieverbruik door middel van voorbewerkingstechnieken. Door IoT te integreren, stelt deze innovatieve methode monitoringsystemen voor waterkwaliteit in staat om snel afwijkingen te identificeren en tijdig waarschuwingen af te geven, waardoor de veiligheid van drinkwater wordt gegarandeerd. Bovendien optimaliseert de gelaagde architectuur van het systeem de gegevensstroom en verbetert het het gebruik van bronnen. Naarmate deze technologie zich verder ontwikkelt, zal edge computing in de toekomst een steeds belangrijkere rol spelen in het beheer van waterbronnen en een solide basis vormen voor duurzame ontwikkeling.
