CN105203722A - 基于can总线的分布式甲醛浓度监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置及监测方法，主要包括CAN总线通信模块、主机模块和多个检测节点，CAN总线通信模块分别连接主机模块和检测节点；监测方法包括：布置节点并通过CAN总线组建分布式网络；节点中的传感器采集环境中的甲醛浓度信息，并将信息进行A/D转化再通过CAN总线通信模块传送给主机进行处理；主机将接收到的信息处理并判断甲醛的浓度值是否超标，若超标则通过手机通信模块向主人发送提醒，并通过发声装置报警；若否，则手机通信模块定时向主人的手机发送室内甲醛的浓度值变化信息。本发明的检测装置方便组建和扩展、系统稳定性和执行效率高，适于全方位、复杂的室内环境的监测。

Description

基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及环境检测技术领域，特别是涉及一种基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置及监测方法。

背景技术

众所周知，新装修的房屋以及新买家具都具有较高的甲醛含量。甲醛的主要危害表现为对皮肤粘膜的刺激作用，甲醛在室内达到一定浓度时，人就有不适感。大于0.08m³的甲醛浓度可引起眼红、眼痒、咽喉不适或疼痛、声音嘶哑、喷嚏、胸闷、气喘、皮炎等。

所以对室内甲醛浓度的实时监测是一个值得关注的问题，而现有的甲醛浓度监测装置的主要针对局部小范围监测，无法对家庭环境进行全方位的监控或不适用于家庭的复杂环境中甲醛浓度的监测；有的甲醛浓度监测装置不易组建和扩展，稳定性差，执行效率不高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置及监测方法，用于解决现有技术中监测装置不易组建和扩展、系统稳定性差，执行效率不高、监测范围受限以及不利于复杂的室内环境的监测问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置，主要包括CAN总线通信模块、主机模块和多个检测节点，所述CAN总线通信模块分别连接所述主机模块和所述检测节点，并实现所述检测节点与所述主机模块之间的数据发送与接收功能；所述检测节点包括检测室内甲醛浓度的甲醛浓度检测传感器、模拟信号转换数字信号的A/D转换器和控制节点工作的节点控制模块；所述CAN总线通信模块包括控制CAN总线工作的CAN总线控制器、驱动CAN总线工作的CAN总线电平驱动器和传输信息通道的带屏蔽层的双绞线；所述主机模块包括接收信号并处理信号的单片机、发出报警信号的发声装置和传输信息到主人手机的手机通讯模块；所述节点控制模块与所述CAN总线控制器之间相互通信，所述CAN总线控制器与所述单片机之间互相通信。

于本发明的一实施方式中，所述主机模块还用于接收和处理所述CAN总线通信模块发送的数据，并判断甲醛的浓度值是否超标；所述主机模块还用于在检测所述检测节点和所述手机通信模块通信是否正常时，向所述检测节点发送遍历请求；所述主机模块还用于在检测节点和手机通信模块通信异常时，点亮异常信号灯。

于本发明的一实施方式中，所述手机通信模块还用于在室内甲醛浓度值超标时，向手机发送提醒信息，并同时激活所述发声装置报警；所述手机通信模块还用于在室内甲醛浓度值未超标时，定时向手机发送室内甲醛的浓度值变化信息。

于本发明的一实施方式中，所述手机通信模块还用于当所述检测节点通讯不正常时，向手机发送异常的所述检测节点的地址。

于本发明的一实施方式中，所述节点控制模块由单片机系统构成，其中运行有控制节点工作的程序。

本发明还提供一种基于CAN总线的分布式甲醛浓度的监测方法，所述检测方法包括：首先，布置所述检测节点，并通过所述CAN总线通信模块组建分布式网络；其次，所述检测节点中的所述甲醛浓度检测传感器采集环境中的甲醛浓度信息，所述检测节点中的所述A/D转换器将所述信息进行A/D转化，再通过所述CAN总线通信模块将信息传送给所述主机模块进行处理；最后，所述主机模块将接收到的信息进行处理并判断甲醛的浓度值是否超标，若是，则通过所述手机通信模块向手机发送提醒，并通过所述发声装置报警；若否，则所述手机通信模块定时向手机发送室内甲醛的浓度值变化信息。

于本发明的一实施方式中，还包括所述检测节点的通信异常检测和所述手机通信模块的异常检测过程。

于本发明的一实施方式中，所述检测节点的通信异常检测包括对所述CAN总线控制器和所述A/D转换器的初始化过程，若初始化成功，则所述节点控制模块接收所述主机模块的遍历请求并向主机模块发送遍历应答，之后所述A/D转换器对所述甲醛浓度检测传感器的数据进行A/D转换并发送给所述单片机处理，最后通过所述CAN总线控制器发送至所述手机通信模块；若初始化失败，则所述主机模块的异常信号灯点亮。

于本发明的一实施方式中，所述手机通信模块异常检测包括对所述CAN总线控制器和所述手机通信模块的初始化过程，若初始化成功，则所述主机模块向所述检测节点发送遍历请求，检查各所述检测节点通信是否正常，失败的所述检测节点通过手机通信模块向手机发送异常的所述检测节点，正常的所述检测节点接收数据并发送至所述主机模块进行处理，所述单片机判断甲醛浓度值是否正常，若超标，则通过所述手机通信模块向手机发送提醒，并激活所述发声装置报警，若未超标，则所述手机通信模块定时向手机发送室内甲醛的浓度值变化信息；若初始化失败，则所述主机模块的异常信号灯点亮。

于本发明的一实施方式中，当所述检测节点通讯不正常时，所述手机通信模块向手机发送异常的所述检测节点的地址。

如上所述，本发明的基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置及监测方法，具有以下有益效果：

1、本发明实现了家庭室内全方位、实时的甲醛浓度浓度检测，并根据其结果进行相应处理，甲醛浓度超标时发声提醒和发信息至手机通知主人，对家庭环境甲醛浓度进行全方位的监测；

2、本发明适合家庭复杂环境，分布式布局，易组建和扩展监测网络，稳定性高，执行效率高；

3.、本发明实现了家庭内各处甲醛浓度浓度监测分析，实现局部甲醛浓度超标事件报警。

附图说明

图1显示为本发明基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置于一实施例中的模块组成示意图。

图2显示为本发明基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测方法于一实施例中的节点控制模块工作流程图。

图3显示为本发明基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测方法于一实施例中的主机模块工作流程图。

元件标号说明

1检测节点

2CAN总线通信模块

3主机模块

11甲醛浓度检测传感器

12A/D转换器

13节点控制模块

21CAN总线电平驱动器

22CAN总线控制器

31单片机

32发声装置

33手机通信模块

S1～S9步骤

S1’～S12’步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

甲醛是一种毒性很大的气体，在我国有毒化学品优先控制名单上，甲醛高居第二位。甲醛对人体呼吸道粘膜和皮肤有强烈的刺激作用，室内空气中甲醛浓度达到0.06～0.07mg/m³时，儿童就会发生轻微气喘；达到0.1mg/m³时，就有异味和不适感；达到0.5mg/m³时，可刺激眼睛，引起流泪；达到0.6mg/m³时，可引起咽喉不适或疼痛；浓度更高时，可引起恶心呕吐，咳嗽胸闷，气喘甚至肺水肿；达到30mg/m³时，会立即致人死亡。国家卫生标准的甲醛最高允许浓度为0.08mg/m³(60ppb)。长期接触甲醛常会引起呼吸道疾病、鼻炎癌、结肠癌、月经紊乱、白血病、智力和记忆力下降等，对儿童、孕妇、老人的伤害更为严重。

由于甲醛被广泛用于生产脲醛树脂、含醛油漆等原料，而这些树脂用作粘合剂，在各种装潢材料及家具中大量使用。以脲醛树脂为原料的各种人造板(胶合板、纤维板、刨花板等)、脲醛树脂隔热材料(UFFI)、含醛类消毒防腐剂的水溶性材料是室内甲醛的主要来源。脲醛树脂是一种由尿素和甲醛缩聚而成的氨基树脂合成剂，它会慢慢的释放甲醛，高温和高湿下脲醛树脂会加快水解，甲醛释放量增多，夏季甲醛释放量会高出平时的20％～30％。室内装修所导致室内空气中的甲醛污染具有普遍性、潜在性和长期性。

所以对室内甲醛含量的监测是十分引人关注的问题。

本发明提供一种基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置及监测方法，易组建和扩展、系统稳定性好，可以全方位实时的监测复杂的室内环境的甲醛含量，及时通知房屋主人做相关处理措施。

请参阅图1，为本发明基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置的模块组成图，主要包括CAN总线通信模块2、主机模块3和若干检测节点1，所述CAN总线通信模块2分别连接所述主机模块3和所述检测节点1，并实现所述检测节点1与所述主机模块3之间的数据发送与接收功能。

所述检测节点1包括检测室内甲醛浓度的甲醛浓度检测传感器11、模拟信号转换数字信号的A/D转换器12和控制节点工作的节点控制模块13，且所述节点控制模块13由单片机系统构成，其中运行有控制节点工作的程序。所述CAN总线通信模块2包括控制CAN总线工作的CAN总线控制器22、驱动CAN总线工作的CAN总线电平驱动器21和传输信息通道的带屏蔽层的双绞线(图中未示出)；所述主机模块3包括接收信号并处理信号的单片机31、发出报警信号的发声装置32和传输信息到主人手机的手机通信模块33；所述节点控制模块13与所述CAN总线控制器22之间相互通信，所述CAN总线控制器22与所述单片机31之间互相通信。

请参阅图2，为本发明基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测方法于一实施例中的节点控制模块13工作流程图。所述检测节点1工作是通过甲醛浓度检测传感器11采集检测甲醛浓度浓度值，由A/D转换器12处理后通过CAN总线通信模块2发送出去，由节点控制模块13的单片机程序完成。在布置完检测节点1并通过CAN总线通信模块2组建分布式网络后，节点控制模块13工作的具体步骤如下：

步骤S1、开机后对CAN总线控制器22和A/D转换器12初始化；

步骤S2、判断初始化是否成功，若失败，则进入步骤S3；若成功则进入步骤S4；

步骤S3、主机模块3的异常信号灯点亮，结束流程；

步骤S4、判断检测节点1是否接收到主机模块3的遍历请求，若是，则进入步骤S5；若否，则进入步骤S6；

步骤S5、检测节点1向主机模块3发送遍历应答，进入S6；

步骤S6、判断A/D数据接收是否完毕，若是，则进入步骤S7；若否，则循环步骤S6的判断；

步骤S7、主机模块3对接收到的数据进行处理，并进入步骤S8；

步骤S8、节点控制模块13向CAN总线通信模块2发送数据，并进入步骤S9进行判断；

步骤S9、判断数据是否发送完成，若是，则进入步骤S6，循环接收A/D数据并处理和发送；若否，则循环步骤S9的判断。

请参阅图3，为本发明基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测方法于一实施例中的主机模块3的工作流程图。具体步骤如下：

步骤S1’、开机后对CAN总线控制器22和手机通信模块33进行初始化；

步骤S2’、判断初始化是否成功，若失败，则进入步骤S3’；若成功则进入步骤S4’；

步骤S3’、主机模块3的异常信号灯点亮，结束流程；

步骤S4’、主机模块3向检测节点1发送遍历请求，检测节点1向主机模块3发送遍历应答，并进入步骤S5’判断；

步骤S5’、判断遍历请求与应答是否正常，若否，进入S6’；若是，则进入S7’；

步骤S6’、向手机发送异常节点地址，进入S7’；

步骤S7’、判断CAN总线通信模块2接收数据是否成功，若否，则循环步骤S7’的判断，若是，则进入步骤S8’；

步骤S8’、主机模块3进行数据处理后进入步骤S9’进行判断；

步骤S9’、判断甲醛浓度值是否超标，若否，则进入步骤S10’；若是，则进入步骤S11’；

步骤S10’、手机通信模块33向主人的手机发送甲醛浓度状况；

步骤S11’、发声装置32激活，向手机发送甲醛浓度超标提醒，进入步骤S12’；

步骤S12’、判断数据发送是否完成；若是，则循环步骤S7’；若否，循环步骤S12’。

于本发明的另一实施方式中，所述CAN总线通信模块2可以由WiFi模块代替或者ZigBee模块代替，利用无线网络传输，在布局上更方便，但相对的增加系统成本，牺牲了系统的易扩展性。

综上所述，本发明实现了家庭室内全方位、实时的甲醛浓度浓度检测，并根据其结果进行相应处理，甲醛浓度超标时发声提醒和发信息至手机通知主人，对家庭环境甲醛浓度进行全方位的监测；本发明适合家庭复杂环境，分布式布局，易组建和扩展监测网络，稳定性高，执行效率高；本发明实现了家庭内各处甲醛浓度浓度监测分析，实现局部甲醛浓度超标事件报警。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置，其特征在于，主要包括CAN总线通信模块、主机模块和多个检测节点，所述CAN总线通信模块分别连接所述主机模块和所述检测节点，并实现所述检测节点与所述主机模块之间的数据发送与接收功能；

所述检测节点包括检测室内甲醛浓度的甲醛浓度检测传感器、模拟信号转换数字信号的A/D转换器和控制节点工作的节点控制模块；

所述CAN总线通信模块包括控制CAN总线工作的CAN总线控制器、驱动CAN总线工作的CAN总线电平驱动器和传输信息通道的带屏蔽层的双绞线；

所述主机模块包括接收信号并处理信号的单片机、发出报警信号的发声装置和传输信息到主人手机的手机通讯模块；

所述节点控制模块与所述CAN总线控制器之间相互通信，所述CAN总线控制器与所述单片机之间互相通信。

2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置，其特征在于，所述主机模块还用于接收和处理所述CAN总线通信模块发送的数据，并判断甲醛的浓度值是否超标；所述主机模块还用于在检测所述检测节点和所述手机通信模块通信是否正常时，向所述检测节点发送遍历请求；所述主机模块还用于在检测节点和手机通信模块通信异常时，点亮异常信号灯。

3.根据权利要求1所述的基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置，其特征在于，所述手机通信模块还用于在室内甲醛浓度值超标时，向手机发送提醒信息，并同时激活所述发声装置报警；所述手机通信模块还用于在室内甲醛浓度值未超标时，定时向手机发送室内甲醛的浓度值变化信息。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置，其特征在于，所述手机通信模块还用于当所述检测节点通讯不正常时，向手机发送异常的所述检测节点的地址。

5.根据权利要求1所述的基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置，其特征在于，所述节点控制模块由单片机系统构成，其中运行有控制节点工作的程序。

6.涉及权利要求1-5任一项所述的基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测装置的监测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

步骤S1，布置所述检测节点，并通过所述CAN总线通信模块组建分布式网络；

步骤S2，所述检测节点中的所述甲醛浓度检测传感器采集环境中的甲醛浓度信息，所述检测节点中的所述A/D转换器将所述信息进行A/D转化，再通过所述CAN总线通信模块将信息传送给所述主机模块进行处理；

步骤S3，所述主机模块将接收到的信息进行处理并判断甲醛的浓度值是否超标，若是，则通过所述手机通信模块向手机发送提醒，并通过所述发声装置报警；若否，则所述手机通信模块定时向手机发送室内甲醛的浓度值变化信息。

7.根据权利要求6所述的基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测方法，其特征在于，还包括所述检测节点的通信异常检测和所述手机通信模块的异常检测过程。

8.根据权利要求7所述的基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测方法，其特征在于，所述检测节点的通信异常检测包括对所述CAN总线控制器和所述A/D转换器的初始化过程，若初始化成功，则所述节点控制模块接收所述主机模块的遍历请求并向主机模块发送遍历应答，之后所述A/D转换器对所述甲醛浓度检测传感器的数据进行A/D转换并发送给所述单片机处理，最后通过所述CAN总线控制器发送至所述手机通信模块；若初始化失败，则所述主机模块的异常信号灯点亮。

9.根据权利要求7所述的基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测方法，其特征在于，所述手机通信模块异常检测包括对所述CAN总线控制器和所述手机通信模块的初始化过程，若初始化成功，则所述主机模块向所述检测节点发送遍历请求，检查各所述检测节点通信是否正常，失败的所述检测节点通过手机通信模块向手机发送异常的所述检测节点，正常的所述检测节点接收数据并发送至所述主机模块进行处理，所述单片机判断甲醛浓度值是否正常，若超标，则通过所述手机通信模块向手机发送提醒，并激活所述发声装置报警，若未超标，则所述手机通信模块定时向手机发送室内甲醛的浓度值变化信息；若初始化失败，则所述主机模块的异常信号灯点亮。

10.根据权利要9所述的基于CAN总线的分布式甲醛浓度监测方法，其特征在于，当所述检测节点通讯不正常时，所述手机通信模块向手机发送异常的所述检测节点的地址。