Atualmente, os dispositivos de computação periférica tornaram-se uma ferramenta importante para a proteção do ambiente e a gestão dos recursos hídricos. Tradicional sistemas de controlo da qualidade da água recorrem normalmente à computação em nuvem para o armazenamento e análise de dados. No entanto, depara-se com problemas de atraso e perda de dados quando se depara com áreas remotas ou ambientes de rede instáveis.
Para resolver os problemas de tempo real e precisão insuficientes, bem como o elevado consumo de energia, os métodos de previsão da qualidade da água e de alerta precoce baseados em computação periférica surgiram. Combina tecnologias IoT e de computação periférica para formular um modelo de monitorização e alerta da qualidade da água em linha. O sistema melhora a precisão da deteção com base no pré-processamento dos dados de origem recolhidos. Além disso, os fluxos de dados e os recursos computacionais podem ser poupados através da introdução da tecnologia de computação periférica para a análise preliminar e o processamento dos dados recolhidos nas estações de monitorização.
1. o que causa a poluição da água?
A água é o recurso mais importante para os seres humanos. No entanto, com o aumento das descargas de esgotos, das descargas industriais, da rega agrícola e das descargas urbanas, a água contaminada ameaça a segurança da água potável. Os principais contaminantes da água incluem vírus, bactérias, fertilizantes, parasitas, produtos farmacêuticos, pesticidas, nitratos, resíduos fecais, fosfatos, substâncias radioactivas e plásticos. Estas substâncias não alteram a cor da água, mas podem ser poluentes difíceis de eliminar. Por conseguinte, a segurança dos recursos hídricos é uma questão urgente.
2. Arquitetura do sistema de monitorização da qualidade da água baseado em computação periférica
Camada de aquisição de dados: utilizando sensores recolher indicadores físicos, químicos e biológicos na massa de água. Tais como o pH, o oxigénio dissolvido, a turbidez, a temperatura, etc. Os sensores transmitem estes dados para os dispositivos de computação periféricos.
Camada de computação periférica: o dispositivo de borda efectua o processamento de dados e a análise preliminar perto do ponto de recolha de dados, incluindo a limpeza de dados, a deteção de anomalias e o aviso em tempo real. Este processamento localizado permite a rápida identificação de anomalias na qualidade da água e acciona alarmes quando necessário.
Camada de análise da nuvem: Os dados pré-processados pela computação periférica são transferidos para a nuvem para análises mais complexas e comparação de dados históricos. Por exemplo, análise de fontes de poluição e previsão de tendências da qualidade da água. Este modelo garante um processamento de dados eficiente e inteligente.
3. Vantagens da utilização da computação periférica nos ensaios de qualidade da água
Os modelos tradicionais têm muitas limitações quando confrontados com dados complexos e problemas não lineares. Nos últimos anos, tem-se registado um aumento gradual da investigação sobre a monitorização da qualidade da água utilizando tecnologias avançadas, como as redes de sensores sem fios e a Internet das Coisas (IoT). Embora esses sistemas tenham melhorado a eficiência do monitoramento, eles ainda enfrentam novos desafios na transmissão e no processamento de dados.
O sistema de controlo da qualidade da água utiliza plenamente o poder de computação da camada periférica para processar os dados de deteção da qualidade da água recolhidos na camada de perceção. O processamento de dados de computação periférica divide oportuna e rapidamente os diferentes recursos hídricos, de modo a clarificar a relação entre os recursos hídricos e o ambiente ecológico.
A computação periférica pode resolver eficazmente os problemas de alta latência, rede instável e baixa largura de banda na computação em nuvem. Foi aplicado a transportes inteligentes, cidades inteligentes, rede eléctrica deteção e conservação da água domínios, etc.
Resumir
À medida que os dispositivos de computação periférica se tornam mais amplamente adoptados, os sistemas de monitorização e alerta da qualidade da água estão a registar avanços significativos. Os modelos tradicionais de computação em nuvem, confrontados com atrasos e perdas de dados em áreas remotas, são efetivamente resolvidos através da computação periférica. Esta abordagem não só melhora a monitorização e a precisão em tempo real, como também reduz o consumo de energia através de técnicas de pré-processamento. Ao integrar a IoT, este método inovador permite que os sistemas de monitorização da qualidade da água identifiquem rapidamente anomalias e emitam alertas atempados, garantindo a segurança da água potável. Além disso, a arquitetura em camadas do sistema optimiza o fluxo de dados e melhora a utilização dos recursos. No futuro, à medida que esta tecnologia continua a avançar, a computação periférica desempenhará um papel cada vez mais vital na gestão dos recursos hídricos, proporcionando uma base sólida para o desenvolvimento sustentável.
