CN102812501A - 多模态气候传感器网络 - Google Patents

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Abstract

公开了用于监测多个室内和室外气候参数并将监测到的数据无线发送至网络以供在线分析和传播的技术和系统。在一个方面，监测设备包括多个传感器以监测空气质量模态并生成相应的监测到的空气质量数据。监测设备包括处理器，处理器与多个传感器通信以接收和处理从多个传感器生成的监测到的空气质量数据。此外，监测设备包括显示单元，显示单元与处理器通信以显示处理的空气质量数据。监测设备包括数据通信单元，以将处理的空气质量数据发送至服务器。服务器存储并通过交叉校准优化数据并使数据可被已经购买了监测设备并希望在社交网路上共享数据的人使用。

Description

多模态气候传感器网络
对优先权的要求
本申请要求于2009年12月29日提交给美国专利商标局的题为“MULTIMODAL CLIMATE SENSOR NETWORK（多模态气候传感器网络）”的第61/290,628号美国临时专利申请的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
本申请涉及对空气质量的监测。
空气质量监测器通常每一次只感测空气质量的单个参数。从空气质量监测器获得的监测数据被绑定至HVAC系统以调节或控制HVAC系统。还存在为供空气质量专业人员设计的便携类型的监测器。这些便携式监测器通常很昂贵，并且仅用于短期采样。其它监测器诸如烟雾探测器操作为具有具体阈值的警报。
发明内容
公开了用于实施能够连续监测多个室内和室外气候参数的多模态气候传感器网络（MCSN）的技术、系统和装置。
在一个方面，监测设备包括监测设备包括：传感器机架，传感器机架包括多个传感器以监测空气质量模态并生成相应的监测到的空气质量数据。处理器与多个传感器通信以接收并处理从多个传感器生成的监测到的空气质量数据。此外，显示单元与处理器通信以显示处理的空气质量数据。此外数据通信单元可将处理的空气质量数据发送至服务器。
实施可任选地包括下列特征中的一个或多个。在监测设备中，多个传感器可包括以下项中的至少两种：光传感器、温度传感器、湿度传感器、噪声传感器、CO2传感器、以及挥发性有机化合物（VOC）传感器。在监测设备中，传感器机架包括多个电路板。各传感器可设置在多个电路板中的相应电路板上。在监测设备中，传感器机架可包括接口插槽以接纳具有相应传感器的多个电路板。此外，接口插槽可被配置为可互换地接纳具有相应传感器的不同电路板。在监测设备中，可包括显示单元以呈现各个监测到的空气质量模态的水平。显示单元可包括被布置为示出各个监测到的空气质量模态的水平的发光二极管（LED）。监测设备可包括位置检测器以检测监测设备的位置变化。
在另一个方面，一种系统包括服务器以接收和存储监测到的空气质量数据。多个监测设备与服务器通信以监测空气质量模态。各监测设备可包括多个传感器以监测空气质量模态并生成相应的空气质量数据。处理器与多个传感器通信以接收并处理从多个传感器生成的空气质量数据。显示单元与处理器通信以显示处理的空气质量数据。数据通信单元将处理的空气质量数据发送至服务器作为监测到的空气质量数据；并且存储媒介包括交叉校准程序，交叉校准程序将多个传感器之一的数据作为因素计入其它传感器的校准中。
实施可任选地包括下列特征中的一个或多个。服务器被配置为提供网页界面以允许用户回顾来自多个监测设备的监测到的空气质量数据。网页界面包括第一图形用户界面小部件以将多个监测设备组织为一个或多个组。将多个监测设备组织为一个或多个组的图形用户界面小部件可包括：各组的总污染的指示；以及各组中的各监测设备的贡献。网页界面可包括第二图形用户界面小部件以显示监测到的空气质量模态中至少一个的时间依赖方式。网页界面可包括第三图形用户界面小部件以允许用户进行在线讨论。
在另一个方面中，一种方法可包括在服务器处接收来自多个传感器设备中每一个的监测到的空气质量数据。来自传感器设备中至少一个的监测到的空气质量数据可包括使用多个传感器监测到的多个空气质量模态。在交叉校准系统处将来自传感器之一的信息作为因素计入其它传感器的校准中以确认所有传感器的精度。在服务器处存储所接收的监测到的空气质量数据。从服务器呈现图形用户界面以接收用户输入以将所接收的监测到的空气质量数据组织为一个或多个组。基于所接收的用户输入将来自多个传感器设备的所接收的监测到的空气质量数据组织为一个或多个组。显示被组织为一个或多个组的所接收的监测到的空气质量数据。
实施可任选地包括下列特征中的一个或多个。显示被组织为一个或多个组的所接收的监测到的空气质量数据的步骤可包括：显示各组的总污染的指示；以及显示各组中的各传感器设备对总污染的贡献。
显示被组织为一个或多个组的所接收的监测到的空气质量数据的步骤可包括显示不同空气质量模态的分解。多个传感器可被配置为监测以下项中的至少两种：光、温度、湿度、噪声、CO2、以及挥发性有机化合物（VOC）。图形用户界面可包括小部件以允许两个或更多个用户进行在线讨论。图形用户界面可包括小部件以将多个监测设备组织为一个或多个组。将多个监测设备组织为一个或多个组的图形用户界面小部件可包括：各组的总污染的指示；以及各组中的各监测设备的贡献。该方法还可包括显示监测到的空气质量模态中的至少一个的时间依赖方式。
本说明书中所描述的主题能够提供下列优点中的一个或多个。多模态气候传感器网络（MCSN）系统，可用于对室内、仓库、办公室、学校、商店、旅店、停车场、用于空中、海上和太空旅行的封闭容器和人类呼吸的其它位置处的气候和空气质量提供联网的、合作的室内和室外监测。此外，所述MCSN系统可实施多个传感器以在某一时刻感测多个空气质量参数。监测到的空气质量参数可被广播至在线社交网络并与其它用户共享。环境显示可被提供以共享数据。MCSN系统能够通过交叉校准以低成本和增加的精度提供连续监测。交叉校准使用来自感测以支持其它传感器性能校准的一个传感器的数据（例如，温度）随温度经受变化。此外，MCSN系统可表达人-空气互动方式的方式。
附图说明
图1A是示出多模态气候传感器网络（MCSN）系统的示例性代表的框图。
图1B是示出示例性传感器设备的图示。
图1C是示出传感器设备的不同组件之间的通信的框图。
图1D示出具有用于空气质量显示的LED灯配置的示例性传感器设备。
图2是示出用于传感器设备的功率级的示例性印刷电路板（PCB）的图示。
图3示出用于传感器设备的计算级、传感器级和显示级的示例性PCB的图示。
图4是用于在传感器设备与服务器之间通信的示例性界面的图示。
图5是示出具有用于气候数据计划的示例性社交界面的MCSN的图示。
图6是示出被呈现为比例图的示例性领域环的屏幕截图。
图7是示出具有社交界面（例如，聊天、评论和感兴趣领域）的空气质量数据的屏幕截图。
图8是示出用于监测和共享空气质量模态的方法的方法流程图。
图9是示出用户试图在游戏期间增加传感器设备上的CO2水平的图900。
在不同附图中，相同的参考标号和名称指示相同的元件。
具体实施方式
本申请中所描述的技术和系统能够用于实施能够连续监测多个室内和室外气候参数的多模态气候传感器网络（Multimodal ClimateSensor Network，MCSN）。监测到的数据能够无线地发送至网络以供在线数据分析。例如，监测到的数据能够实时地共享至社交网络网站以用于越过地理学边界的协作和基于游戏的气候监测和评估。
MCSN能够被实施为低成本的个人和超本地传感器网络以监测多个空气质量参数并以类似于社交网络和在线游戏的格式制作可在线访问的数据。例如，MCSN可包括本地的无线激活的传感器单元以监测各种形式的环境空气污染物（CO、CO2、Nox、PM 2.5、tVOC）和环境参数（温度、湿度、光、噪声、振动）以供本地显示。监测到的数据能够上传至中央服务器以用于存储、历史趋势研究、与其它用户共享、以及社交互动以共享知识和允许人们为了健康改变个人习惯和气候变化管理。MCSN中所使用的传感器能够集中于记录人-空气相互作用的方式。通过执行能够经由社交网络共享的连续、私人的监测，数据能够被提供给用户以认识到他们自己的行为和他们对环境的影响。
多模态气候传感器网络（MCSN）
图1A是示出多模态气候传感器网络（MCSN）系统的示例性代表的框图。MCSN系统100可包括通过网络130与服务器设备120通信的监视器或传感器设备110。MCSN系统100能够与从各种位置获得传感器数据的多个传感器设备110通信。网络130可包括各种类型的网络，诸如因特网、虚拟专用网络（VPN）、广域网（WAN）、局域网（LAN或VLAN）等。传感器设备110可通过网络130将传感器数据无线地发送至服务器设备120。服务器设备120可包括本地存储设备140以存储与从传感器设备110接收的传感器数据相关联的数据。此外，服务器设备120能够与外部存储设备150通信以存储传感器数据。
传感器设备
图1B是示出了示例性传感器设备的图示。传感器设备110可被实施为用于监测室内或室外环境的环境空气的气体/颗粒/环境传感器。此外，传感器设备110可操作为通信设备或输入/输出设备，或二者均可。传感器设备110可包括公共组件，公共组件包括支持多个传感器160的电源、时钟、数据存储设备、显示器和上传数据的网络通信协议。例如，传感器设备110可在一个操作单元中集成气候感测、数据显示、存储和数据传输功能。
传感器设备110可包括传感机架（sensory bay）101，传感机架101具有用于接纳多个电路板102（诸如母板108、各种可互换板、诸如传感器板112、114、116、118和119、显示板和遥测板）的多个接口槽103a、103b、103c、103d、103e和103f。传感机架中的各槽包括用于接收并电连接相应电路板的接口105a、105b、105c、105d、105e或105f。可互换板可连接至母板，并且母板可在各种可互换板之间中继消息，提供电力和恒定空气流并且本地预处理数据。例如，母板可包括基本传感器（诸如加速计和温度/湿度传感器）作为标准配置。此外，母板可包括遥测单元。所有可互换传感器板都可共享公共数据和电力总线，公共数据和电力总线可由母板管理。未处理或预处理的数据可使用收发器（例如，WiFi、WiMax、以太网、GSM、蓝牙等）发送至远程服务器，收发器可定位于母板上或存在于插入板之一上。
传感器设备110包括进气机构104以将空气样本接收至传感器设备110内。进气机构104可包括将空气样本吸入传感器设备的风扇106。进气机构104可被构造为形成空气路径以供空气样本流过传感器设备110。当空气样本穿过不同传感器板时，传感器板可检测样本中的相应气体、颗粒、环境物质等。
母板108可包括微处理器，微处理器对单独的可互换板进行轮询以确定各板的性质并确定该板是否是源（例如，获取数据的传感器、遥测器）或输出设备（例如，数据传输、视觉和听觉显示）。在图1B所示的示例中，传感器160使用多个可互换传感器板112、114、116、118和119实施，可互换传感器板112、114、116、118和119能够向母板108提供与监测到的传感器数据相对应的模拟信号，并且母板108能够使用例如微控制器使模拟信号数字化。此外，传感器板112、114、116、118和119可向母板108提供与监测到的传感器数据相对应的数字信号。数字信号可由相应的传感器元件生成或由包含在传感器板112、114、116、118和119中的模数转换器（ADC）生成。
母板108和单独的可互换板诸如传感器板112、114、116、118和119可通过使用遥测接口来进行配置。例如，用户可直接连接至母板，或通过后端服务器上的配置选项连接至母板。远程服务器可通过所使用的遥测机制的性质所确定的推或拉机制向母板108传送数据。基于已安装的板和外部配置，母板108中的微处理器能够对来自传感器板或内置于母板108中的传感器的查询数据进行协调，并且向可视化板和/或遥测接口（位于可互换板中或内置于母板中）发送合适的数据。数据可使用序列化格式发送，或以更高级协议诸如XML封装。除了管理信息之外，母板还能够处理功率管理问题，诸如控制传感器的采样速率以及不使用时使传感器进入低功率状态。
可互换传感器板112、114、116、118和119能够允许用户实施传感器的自定义组合。例如，哮喘病人可选择传感器设备，氧化氮（NOX）传感器116、氡传感器114、挥发性有机化合物（VOC）传感器112、湿度传感器、颗粒物质传感器118和CO2传感器119。当用户的需求变化时，用户可实施新的传感器以增加或替换旧传感器。某些传感器可能具有有限的寿命（例如，2年），因此可能需要定期更换。某些传感器可能需要偶尔重新校准。此外，传感器板能够由更新的板替换。
传感器设备110与具体通信机制不相干，并且能够实施可互换板以指定不同的通信机制。MCSN监测设备能够被实施为无线或有线的基于以太网的空气质量设备，基于无线蜂窝电话的空气质量设备，或者二者均可。对于基于蜂窝电话的设备，可使用利用文本消息发送服务计划的SMS通信。对于有线或无线的基于以太网的设备，可使用不引发每单位操作成本的以太网通信系统。
在某些实施中，一个可互换板可被组装到GSM蜂窝调制解调器和本地微控制器中，本地微控制器能够获取数据流，包装数据流，并经由蜂窝调制解调器发送数据流。另一个板可被组装到以太网模块中并能够向用户提供RJ45连接器以将数据中继至远程服务器。这种配置允许传感器具有冗余遥测机制的能力，并支持目前难以利用的通信机制诸如WiMax。
当传感器设备110被用于固定位置时，用户可经由网页接口提供位置细节。如上所述，传感器设备110可包括位于通信板上的加速计以记录振动并指示传感器设备110的位置变化。传感器设备110的位置的每个变化（超过用户定义的重要性的阈值）均能够触发提示被生成并被发送至用户以进入传感器设备110的新的位置。当传感器设备110被用作移动的、电池供电的单元时，传感器设备110可配备有全球定位卫星（GPS）板以提供地理坐标作为中继至后端服务器（例如，中央服务器）的数据流，就好像地理坐标是测量的环境参数。当处理传感器数据时，后端服务器可使用位置信息。
图1C是示出传感器设备的不同组件之间的通信的框图。如图1B所示，传感器设备110可包括多个传感器160，诸如光、温度（Temp）、湿度（Hum）、声音（dB）、CO2和VOC。传感器板112、114、116、118和119上的传感器160可与位于母板108上的微处理器109通信。微处理器109可包括ADC和存储设备。此外，可包含单独的传感器存储设备169以与微处理器109通信。微处理器109可与显示单元162通信以输出可显示的数据，诸如来自传感器160的监测数据。此外，微处理器109可通过使用通信端口164向传感器设备110提供网络连接，诸如与以太网的串行网络连接。以太网连接可使用物理连接或无线连接166（诸如5类双绞线连接）实施。通过使用由微处理器109提供的网络连接，传感器设备110可通过网络（诸如因特网）与服务器120通信。此外，传感器设备110可包括为传感器设备110中的所有组件供电的电源168。例如，电源168可为微处理器、各种传感器160以及空气风扇106供电。
集成的传感器模态
传感器设备110可被实施为在一个操作单元中集成多种传感器功能，诸如气候感测、数据显示、存储和数据传输功能。传感器设备110可跟踪气候感测的多个模态，包括：（1）光、（2）温度、（3）湿度、（4）噪声、（5）CO2、以及（6）VOC（挥发性有机化合物）。此外，该设备还可包括振动和颗粒物质传感器。
这些示例性模态代表经典的健康和应激（stress）因素，可相当容易地测量，并且能够直接受本地人类活动影响。可视和不可视的模态的多种组合可被合并到传感器设备110中。用户可验证可视和可听模态并获得监测器正在正确地跟踪不可视模态的信心。此外，用户可通过施加影响传感器的多种输入来立即影响读出结果，诸如通过对监测器大喊（噪声模态）、将光照在监测器上（光模态）、或握住监测器下方的耐久性记号笔（permanent marker）。这些相互作用可向用户提供传感器设备正在工作并且可靠地响应环境变化的保证。
光传感器可监测自然光或人造光。此外，光传感器可监测自然光和人造光对生理节律的影响。光传感器还可监测并揭露人类活动方式。温度传感器可用作位置（室内/室外）和HVAC系统的存在的强指示器。噪声传感器可监测和示出人类和机器活动。此外，噪声传感器可充当环境应激的强指示器。CO2感测可用于示出呼吸、燃烧、和封存，完全的CO2循环。挥发性有机化合物感测可示出清洁剂、汽油、家具、建材、溶剂和酒精的存在。
传感器显示
传感器显示可增加人们对监测器的信任，并且建立环境存在，当用户寻求信息时，环境存在清楚地传达空气质量，但不引起不恰当的关注。显示单元可被配置为示出任何数量的传感器模态。例如，具有5级指示器的模态中的5个可被显示以保持显示干净和简洁，即使在传感器设备正在跟踪多于5个模态。显示单元可被配置为不包括文本以鼓励用户在向其它人示出显示器时更倾向于对显示作出解释。这些等级的低分辨率支持不需要读数的简单的环境读取。
图1D示出具有用于空气质量显示的LED灯配置的示例性传感器设备。传感器设备110可包括位于传感器设备110的外表面上的显示单元111。例如，外部显示器单元111可包括显示特征（例如，被称为Cloudy McPufferson的卡通云），显示特征具有LED“眼”113，LED“眼”允许传感器数据的更加环境化的、直观的且有感情的读取。传感器数据可使用网络通信发送至网站，在网站上用户可回顾并比较空气污染的方式。
图2是用于传感器设备的功率级200的示例性印刷电路板（PCB）的图示。此外，图3示出用于传感器设备的计算级、传感器级和显示级300的示例性PCB的图示。PCB可被实施以使功率和通信板200与感测、处理和显示板300分离。例如，Atmel芯片可用于运行该设备的程序和存储。两个板200和300可垂直地堆叠以允许板间的气流以进行冷却和采样。
传感器之间的交叉校准
此外，各传感器设备110可包括交叉校准系统，交叉校准系统可通过将一个传感器的信息作为因素计入其它传感器的连续校准来确定传感器设备110中所有传感器的精度。连续监测校准可包括在设定时段（例如，每分钟、每小时、每天等或在每天的特定时间校准等）定期校准传感器、每当获得传感器读数时校准传感器，或每当用户或服务器请求校准时进行校准。例如，来自温度传感器的数据可用于支持其它传感器性能的校准，因此其它传感器可随着温度经受改变。类似的交叉校准能够用于任何传感器。交叉校准系统可使用交叉校准程序实施，交叉校准程序存储于存储设备（诸如本地传感器存储设备169）并由母板108上的中央处理器或任何传感器板112、114、116、118和119中任意一个上的微处理器109执行。此外，交叉校准系统可被存储为与中央服务器设备120通信的外部存储设备150（或服务器120本地的存储设备140）上的程序并且可由中央服务器设备执行。因此，交叉校准系统可在各传感器设备110本地执行或在中央服务器120处针对所有传感器设备110中央地实行。
中央服务器
中央服务器120从传感器设备112、114、116、118和119接收单独的传感器设备数据并把数据存档到存储设备（例如，140或150）的数据库中。服务器120可提供网页接口以允许不同传感器设备的用户回顾他们自己的数据的历史趋势并认识到活动方式与污染方式之间的相互关系。传感器数据可在社交网络的框架中呈现给用户。社交网路允许用户共享和评论彼此的数据。MCSN将社交互动的动态与空气质量数据评估有效地联系在一起。通过社交互动的驱动，用户可增加空气质量的意识，共享与个人的空气污染（主要是室内空气污染）的观察和管理有关的知识，并为他们自己建立清洁的空气声望。
存档和历史趋势能力
服务器120能够以任何速率（即，每天一次或每秒10次）接受数据，并且服务器120可将数据存储在多个位置，诸如纯文本文件、XML文件，或存储在一个或多个数据库中。为了节省空间，历史数据可以被平均化，其中平均值被存储，并且初始数据可被丢弃。服务器120可与用户共享未处理数据或已处理/平均化的数据。未处理数据和已处理/平均化的数据可由各种各样的应用诸如绘图应用或网页浏览器访问，以生成实时可视显示。历史趋势应用可使用缩放功能允许用户以各种时间分辨率回顾他们自己的传感器设备的数据。缩放功能允许用户认识空气质量的图案。可视化接口可以是连接至服务器120、由服务器提供服务的静态或动态网页的单独应用，或者是运行于网页浏览器内的应用（诸如flash），或作为可集成至现有网络内的小部件（诸如Facebook）。
回顾其它传感器设备的实时和历史读数的能力：
图4是用于在传感器设备与服务器之间进行通信的示例性界面的图示。服务器120可包括社交空气质量界面200，社交空气质量界面200为各传感器单元用户提供简介和登录。图4所示的示例代表邻域仪表板在线社交网络界面（Neighborhood Dashboard Online SocialNetwork Interface）的实施。界面400可包括被配置为实行不同功能的各种区域。例如，界面400可包括简介和菜单区410以通过用户信息（诸如用户位置、兴趣、以及空气质量关注）定期维护用户简介。与相应用户有关的传感器单元110可用来自传感器单元110的数据完善用户简介。用户可将他们的简介连接至其它用户的简介，从而创建空气质量监测器的虚拟邻域。这些自发创建的虚拟邻域可基于地理的、专业的、医学的、社交和其它关系。
社交网络格式，使用户能够讨论和张贴与观察到的传感器数据有 关的Q&A并能够有助于习惯改变以实现更好的本地和基于板的空气 质量
空气质量监测器的虚拟邻域的成员可对彼此的数据进行回顾和评论。这些成员可共享关于空气质量和健康问题的建议。此外，这些成员还可以社交地聊天，并可以共同分析和解决空气质量问题。通过围绕聚合的微数据（micro-data）组织社区，MCSN系统可提供合作平台以解决空气质量问题，在该平台中用户可构建他们的声望并成为邻域领导者。
界面400可包括数据图形和评论区420以提供论坛，供用户通过比较彼此的数据来检测空气质量方式来进行合作。此外，界面400可包括聊天区430以提供论坛，例如，供用户在财政上、智力上或情感上支持其他用户解决他们的空气质量问题。这些过程可由用户界面支持，用户界面具有多个窗口以同时示出在线聊天对话、传感器位置的图像、用户图片、以及数据图形和图表。例如，用户可使用数据图形和评论区中的可编辑字段直接将文本写入彼此的数据图表。
这些文本可以是评论、询问和答案。声望跟踪系统可针对每个用户跟踪这些文本公布的数量和等级。声望跟踪系统还可跟踪具体数据流生成多少个评论和询问。由声望跟踪系统所收集的数据可产生一类元数据，元数据建立用户作为公民科学家并作为邻域领导者的信誉度和声望。通过作为邻域领导者的先进状态，用户可获得特权，诸如启动新的邻域，筹集资金以帮助其他人解决空气质量问题，并请求对所提供的空气质量监测服务的设计作出改变。先进用户还可组织针对网站日程表上的行动的非虚拟的真实世界的事件、研讨会、以及空气质量改善呼吁。针对行动的真实世界呼吁可以通过界面400的邻域仪表板区440中的新工具记录和跟踪。新工具链接至空气质量数据图表，以完善测量、分析、补救之间的反馈环路。使用该反馈环路，针对行动的呼吁与测量的空气质量结果之间的相互关系可进一步增加用户的声望。这些基于声望的奖励能够将对空气质量网络的参与定义为使用户长期从事服务的恒定的更具挑战性和更有益的社会经验。
例如，传感器设备110可被置于每个房屋、办公室、学校或工厂的关键房间中，并将从各位置监测到的数据广播至服务器所管理的网站，在网站上，用户能够在解决室内空气质量问题中比较、建议和支持彼此。通过该网站，用户还可通过使用空气质量数据的游戏彼此交战以提供乐趣。例如，社交界面可被实施为帮助用户与空气质量数据结合，并刺激用户朝着改善的空气质量的目标追求持久、独创和独立的转变。
通过该网站，用户可回顾并比较来自全世界的监测器或传感器设备的数据，并彼此提出关于空气质量的建议。因此，该网站可提供工具以允许来自不同地理位置的用户彼此比较多模态空气质量数据。通过这种比较，污染的重复方式可变得显而易见。当用户改变他们的行为以影响这些污染方式时，他们在监测器主人的社区中的声望增加。增加的社会地位的这种奖励可提供为了空气质量的利益而继续进行和维护行为变化的强烈动机。
图5是具有用于气候数据计划的示例性社交界面的MCSN的图示。MCSN 300包括与相应传感器设备或监测器512和522相关联的各种主人或用户510和520。传感器设备512和522可实行多个空气质量参数的连续监测并通过网络（诸如以太网540）将监测到的数据发送至服务器。监测到的数据可存储在存储设备诸如数据库530中。此外，用户可使用网站与所存在的社交界面550通信以与其它用户共享监测到的数据。
如上所述，社交网络网站可被实施为允许用户回顾、比较和与他们的虚拟邻域中的成员讨论他们自己的空气质量数据。各用户可基于各种目录（诸如地理、专业活动、主张或密切关系）组织并创建一个或多个虚拟邻域。单个用户可以是多个虚拟邻域中的成员。一个或多个用户所创建的各个虚拟邻域包括用户的监测数据和来自包含在虚拟邻域中的其它用户的传感器设备的监测数据。在一个用户的邻域中包括邻居的数据可包括获得传感器设备的主人的允许。邻域还可交换排放权，或收集排放权以与其它邻域交易。在单独用户能够相对于历史上建立的排放基准线降低CO2或其它污染物的排放时，出现排放权。这种单独的排放权可在邻域内聚集以有助于在碳补偿市场上的交易。
图6是呈现为比例图形的示例性邻域环的屏幕截图。屏幕截图600包括邻域环610，邻域环610标识包含在用户的邻域中的传感器设备，并对作为邻域总输出百分比的各位置的贡献进行比较。点击图形将用户带到传统的时间序列曲线图窗口620，时间序列曲线图窗口620可揭露具体模态的方式。在时间序列曲线图窗口620中，用户可比较不同时间帧、不同位置和不同模态中的数据。用户还可对任何监测器位置进行评论并继续进行空气质量有关的社交互动。在图6所示的屏幕截图中，时间序列曲线图620可用于比较温度和VOC。
在社交界面网站上，用户可对他们自己的数据以及他们邻域成员的数据进行评论。用户可讨论罕见事件、污染降低策略、健康和安全问题，当然，他们还可以进行基于邻域数据的推理游戏、侦探游戏和其它在线游戏。
图7是示出具有社交界面（例如，聊天、评论和所关心领域）的空气质量数据的屏幕截图。屏幕截图700包括邻域环710，邻域环710标识包括在用户的邻域中的传感器设备并将作为邻域的总输出百分比的各位置的贡献进行比较。此外，时间序列曲线图720示出不同时间帧中比较的数据。此外，屏幕截图700包括聊天窗口730以允许用户就所关心领域彼此通信。
图8是示出用于监测和共享空气质量模态的方法800的方法流程图。交叉校准系统可将一个传感器的信息作为因素计入其它传感器的校准以确认所有传感器的精度（810）。校准可以如上所述是连续的。该系统可从多个传感器设备中的每一个接收监测到的空气质量数据（820）。从各传感器设备接收的监测到的空气质量数据可包括来自监测不同空气质量模态的多个传感器的监测数据。系统可存储所接收的监测到的空气质量数据（830）。所存储的数据可被分析以例如用于历史数据跟踪。系统可呈现图形化用户界面以接收用户输入，以将所接收的监测到的空气质量数据组织为一个组或多个组（840）。系统可基于所接收的用户输入将来自多个传感器设备的所接收的监测到的空气质量数据组织为一个或多个组（850）。该系统可显示被组织为一个或多个组的所接收的监测到的空气质量数据（860）。
在将所接收的监测到的空气质量数据显示为所组织的一个或多个组时，该系统可显示各组的总污染。此外，可显示各组中的各传感器设备对总污染的贡献。在将所接收的监测到的空气质量数据显示为所组织的一个或多个组时，该系统可显示不同控制质量模态的分解。多个传感器可被配置为监测光、温度、湿度、噪声、CO2或挥发性有机化合物（VOC）中的至少两种。此外，图形用户界面可包括小部件以允许两个或多个用户进行讨论。
监测器以及试图增加CO 2 水平的用户的示例
网站可被实施为提供用于交替真实游戏的游戏板。游戏目的可包括一个小组捕获尽可能多的隐藏监测设备。图9是示出试图在游戏期间增加传感器设备上的CO2水平的图900。
基于初始实施方式的案例研究
用户1：利用单个家用传感器单元，发现室内的VOC水平在深夜反复出现尖峰。在夜间，相关的VOC与燃烧固体石蜡蜡烛的习惯等同。切换至大豆基蜡烛并随后观察到室内VOC水平显著降低。
用户2：利用单个家用传感器单元，发现当主妇开始工作时，家庭清洁用品白天在室内在VOC水平中产生周期尖峰。切换至“绿色”清洁用品并观察到VOC水平尖峰减少。
用户3：利用来自自身和本地区域传感器单元，发现本地空气污染的趋势与最近的十字路口处的早通勤交通相关。将早上对家里进行通风的习惯变为在夜间通风，从而实现室内CO水平的显著降低。
用户4：利用在线门户，基于监测到的本地空气质量评价日托提供者的选择。向较低质量空气的日托提供者提供反馈，促使日托提供者投资空气净化/过滤技术以保持竞争性。
用户5：不确定为什么他们的室内空气质量在冬季月份一直很差，从中央网站的另一个成员处接收建议以检查他们的家用炉灶。在随后的检查之中，发现中央气体加热器的排气管稍微移位，从而将某些燃烧产物排入阁楼空间，这些燃烧产物随后在使用加热器的较冷月份以逐渐恒定的方式迁移至居住空间。修复加热器的排气装置并观察到室内污染水平的显著降低。
用户6：安装在旅馆中的设备将展示实时和历史的空气质量信息，所述信息能够在消费者选择旅馆时给予消费者更多信息。
用户7：哮喘患者在工作中、在家中、以及在家庭成员的家中具有传感器。比较这三个地方的空气质量，用户能够确定哪个位置在给定时间内是最健康的，并且用户还能够观察空气质量方式以预测哪一个地方在什么时间内是健康的。
用户8：多个用户已经形成空气质量邻域，因为他们全部具有就读于相同学校的小孩。他们将传感器放在学校并放在他们家里并注意到小孩前往学校的时间与最糟日常空气污染的时间相一致。他们请求学校将上学时间延迟30分钟以避免学生暴露于污染。结果，学生之中哮喘发作的百分比显著降低。
用户9：在应对关于位于高速公路通道附近的学校中的室内空气污染的最近新闻报道中，学校教师在她的教室装配空气污染传感器以经由“微博客（Twitter）”消息广播报告。经由教师的每月电子邮件更新，他告知父母教室传感器具有微博客账号。对于许多在工作中无法访问因特网但能够经由微博客SMS接收更新的父母来说，这特别方便。
文中描述的主题的各种实施可在数字电子电路、集成电路、特别是被设计的ASIC（专用集成电路）、计算机硬件、固件、软件和/或上述的组合中实现。这些实施可包括一个或多个计算机程序中的实施，该一个或多个计算机程序能够在可编程系统上执行和/或解释，可编程系统包括至少一个可编程处理器（可以是专用或通用），该至少一个可编程处理器被联接以从存储系统、至少一个输入设备、以及至少一个输出设备接收数据和指令，以及向存储系统、至少一个输入设备、以及至少一个输出设备发送数据和指令。
这些计算机程序（又称为程序、软件、软件应用、或代码）包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以高级程序和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言实施。如上所述，术语“信息载体”包括“机器可读媒介”，机器可读媒介包括用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、装置和/或设备（例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑设备（PLD）），包括接收机器指令作为机器可读信号、以及传送的机器可读信号的机器可读媒介。术语“机器可读信号”涉及用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。
为了提供与用户的交互，文中所述的主题可以在计算机上实施，该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备（例如，CRT（阴极射线管）或LCD（液晶显示）监视器）和可供用户向计算机提供输入的键盘和指向设备（例如，鼠标或轨迹球）。其它类型的设备也可用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感觉反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或触觉反馈）；并且来自用户的输入可以以任何形式被接收，包括声音、语音、或触觉输入。
文中所述的主题可在包括反馈端组件（例如，作为数据服务器）的计算系统、或包括中间件组件（例如，应用服务器）的计算系统、或包括前端组件（例如，具有可供用户与文中所述的主题的实施交互的图形用户界面或网页浏览器的客户端计算机）的计算系统，或这种后端组件、中间件组件、或前端组件的任意组合中实施。该系统的组件可通过数字数据通信的任何形式或媒介（例如，通信网络）互连。通信网络的示例包括局域网（LAN）、WAN、和因特网。
计算系统可包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远隔并通常通过通信网络交互。客户端和服务器的关系依靠运行在各自计算机上且彼此间具有客户端-服务器关系的计算机程序发生。
虽然本说明书包含许多细节，但这些细节不应被解释为对任何发明或所要求内容的范围的限制，而应被解释为针对具体发明的具体实施方式的特征的描述。在单独的实施方式的背景下的本说明书中所描述的某些特征还可被组合在单个实施方式中实施。相反，在单个实施方式的背景下描述的各种特征也可单独或任何合适的子组合在多个实施方式中实施。此外，虽然特征可在上面被描述为在某些组合中起作用并且甚至最初被要求为如此，但来自所要求组合的一个或多个特征在某些情况下能够从该组合切离，并且所要求的组合可以针对子组合或子组合的变型。
类似地，虽然操作在附图以具体顺序描绘，但这不应被理解为需要以所示具体顺序或以连续顺序执行这种操作、或需要执行所有示出的操作来实现期望的结果。在某些情况下，多重任务和平行处理可能是有利的。此外，各种系统组件在上述实施方式中的分离不应被理解为在所有实施方式中都需要这种分离。
仅少量实施方式和示例被描述，并且可基于本申请中所述和所示的内容进行其它实施、增强和变型。

Claims (21)

1.一种监测设备，包括：
传感器机架，包括多个传感器以监测空气质量模态并生成相应的监测到的空气质量数据；
处理器，与所述多个传感器通信以接收并处理从所述多个传感器生成的所述监测到的空气质量数据，以及
显示单元，与所述处理器通信以显示处理的空气质量数据；
数据通信单元，将所述处理的空气质量数据发送至服务器。
2.如权利要求1所述的监测设备，其中，所述多个传感器包括以下项中的至少两种：光传感器、温度传感器、湿度传感器、噪声传感器、CO2传感器、以及挥发性有机化合物（VOC）传感器。
3.如权利要求1所述的监测设备，其中，所述传感器机架包括多个电路板，其中各个传感器被设置在所述多个电路板中的相应电路板上。
4.如权利要求3所述的监测设备，其中，所述传感器机架包括接口插槽以接纳具有相应传感器的所述多个电路板，以及
其中所述接口插槽被配置为可互换地接纳具有相应传感器的不同电路板。
5.如权利要求1所述的监测设备，包括显示单元以呈现各个监测到的空气质量模态的水平。
6.如权利要求5所述的监测设备，其中，所述显示单元包括发光二极管（LED），所述发光二极管被布置为示出各个监测到的空气质量模态的水平。
7.如权利要求1所述的监测设备，还包括位置检测器以检测所述监测设备的位置变化。
8.一种系统，包括：
服务器，用于接收和存储监测到的空气质量数据；
多个监测设备，与所述服务器通信以监测空气质量模态，每个监测设备包括：
多个传感器，用于监测所述空气质量模态并生成相应的空气质量数据；
处理器，与所述多个传感器通信以接收并处理从所述多个传感器生成的空气质量数据；
显示单元，与所述处理器通信以显示处理的空气质量数据；以及
数据通信单元，将所述处理的空气质量数据发送至服务器作为监测到的空气质量数据；以及
存储媒介，包括交叉校准程序，所述交叉校准程序将所述多个传感器之一的数据作为因素计入其它传感器的校准中。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述服务器被配置为提供网页界面以允许用户回顾来自所述多个监测设备的所述监测到的空气质量数据。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述网页界面包括：
第一图形用户界面小部件，将所述多个监测设备组织为一个或多个组。
11.如权利要求10所述的系统，其中，将所述多个监测设备组织为一个或多个组的所述图形用户界面小部件包括：
各组的总污染的指示；以及
各组中的各监测设备的贡献。
12.如权利要求10所述的系统，其中，所述网页界面包括：
第二图形用户界面小部件，显示监测到的空气质量模态中至少一个的时间依赖方式。
13.如权利要求9所述的系统，其中所述网页界面包括：
第三图形用户界面小部件，用于允许用户进行在线讨论。
14.一种方法，包括：
在服务器处接收来自多个传感器设备中每一个的监测到的空气质量数据，其中来自所述传感器设备中至少一个的所述监测到的空气质量数据包括使用多个传感器监测到的多个空气质量模态；
在交叉校准系统处将来自所述多个传感器之一的信息作为因素计入其它传感器的校准中以确认所有传感器的精度；
在所述服务器处存储接收的监测到的空气质量数据；
从所述服务器呈现图形用户界面以接收用户输入以将所述接收的监测到的空气质量数据组织为一个或多个组；
基于所接收的用户输入将来自所述多个传感器设备的所述接收的监测到的空气质量数据组织为一个或多个组；以及
显示被组织为一个或多个组的所述接收的监测到的空气质量数据。
15.如权利要求14所述方法，其中，显示被组织为一个或多个组的所述接收的监测到的空气质量数据的步骤包括：
显示各组的总污染的指示；以及
显示各组中的各传感器设备对所述总污染的贡献。
16.如权利要求15所述方法，其中，显示被组织为一个或多个组的所述接收的监测到的空气质量数据的步骤包括：
显示不同空气质量模态的分解。
17.如权利要求14所述方法，其中，所述多个传感器被配置为监测以下项中的至少两种：光、温度、湿度、噪声、CO2、以及挥发性有机化合物（VOC）。
18.如权利要求14所述方法，其中，所述图形用户界面包括小部件，用于允许两个或更多个用户进行在线讨论。
19.如权利要求14所述方法，其中，所述图形用户界面包括：
小部件，将所述多个监测设备组织为一个或多个组。
20.如权利要求19所述方法，其中，将所述多个监测设备组织为一个或多个组的所述图形用户界面小部件包括：
各组的总污染的指示；以及
各组中的各监测设备的贡献。
21.如权利要求14所述方法，包括：显示监测到的空气质量模态中至少一个的时间依赖方式。
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