CN103336094A - 一种基于无线互联的室内气体浓度监测装置 - Google Patents

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CN103336094A CN2013102736320A CN201310273632A CN103336094A CN 103336094 A CN103336094 A CN 103336094A CN 2013102736320 A CN2013102736320 A CN 2013102736320A CN 201310273632 A CN201310273632 A CN 201310273632A CN 103336094 A CN103336094 A CN 103336094A
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施文灶
王平
黄晞
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Abstract

本发明涉及一种基于无线互联的室内气体浓度监测装置。装置由监控端和采集端组成，监控端由微处理器A、无线收发器A、键盘、液晶屏和声光报警电路组成，其中，无线收发器A、键盘、液晶屏和声光报警电路分别与微处理器A相连；采集端由微处理器B、无线收发器B和传感器模块组成，其中，无线收发器B和传感器模块分别与微处理器B相连，监控端与采集端之间分别通过无线收发器A和无线收发器B进行互联。本发明的有益效果是：设计合理、结构简单、灵活性好、操作简单，可在任何需要监测的位置部署采集端，并通过监控端进行集中处理。成果可用于各种类型的室内环境，特别是应用在智能家居环境中，如加以简单改进，也可用于矿井等领域。

Description

一种基于无线互联的室内气体浓度监测装置
技术领域
本发明涉及一种监测领域，具体说是一种基于无线互联的室内气体浓度监测装置。
背景技术
随着人民生活水平的提高和对环境问题及健康问题的日益重视，室内空气品质状况受到越来越多的关注。由于现代生活节奏的加快，人们在起居室、办公室等室内环境的滞留时间越来越长。如果把工作、居住和休闲的时间都加在一起，在西方工业发达国家人们在室内停留的时间己达全天的93%左右，而我国也超过了全天的85%。室内空气品质状况直接影响人们的身体健康。根据美国环境健康总署的调查，室内主要空气污染常常是室外空气污染浓度的2-3倍，在冬季缺乏通风，使用燃料取暖炉等情况下甚至高达100倍。一般家庭室内可检测到的污染物多达300种，而有68%的人体疾病与室内空气污染有关。目前关于气体浓度监测的解决方案有多种，如专利号为ZL201220006056.4的专利申请的一种气体浓度监测控制装置在确认为事故泄漏后，发出红光报警，同时启动应急处理程序，关闭阀门，切断气源，但只可用于燃气气体浓度检测和报警，专利号为ZL201020543448.5的专利申请的一种多种气体浓度监测报警仪，包括氧气传感器、甲烷浓度传感器、硫化氢浓度传感器和一氧化碳浓度传感器，四个传感器实时采集环境中空气中相应气体的浓度，并转换成电信号传递给处理器，处理器将得到的气体浓度值和预存的危险浓度阀值比对，当氧气浓度低于危险阀值时认为环境缺氧，激活告警系统，装置能准确地判断气体浓度的异常，但采集部分和处理部分结合在一起，不利于大范围的监测。
发明内容
本发明提供了一种基于无线互联的室内气体浓度监测装置，可克服目前气体浓度监测领域存在的监测对象单一、监测范围有限等问题，具有功能强大、监测准确、可扩展性强等优点。
为实现本发明的目标所采用的技术方案是：装置由监控端和采集端组成，监控端由微处理器A、无线收发器A、键盘、液晶屏和声光报警电路组成，其中，无线收发器A、键盘、液晶屏和声光报警电路分别与微处理器A相连；采集端由微处理器B、无线收发器B和传感器模块组成，其中，无线收发器B和传感器模块分别与微处理器B相连，监控端与采集端之间分别通过无线收发器A和无线收发器B进行互联。
所述的微处理器A和微处理器B均采用单片机STC89C52RC，无线收发器A和无线收发器B均采用工作于2.4GHz～2.5GHz，属于ISM频段的无线射频模块nRF24L01，液晶屏采用LCD1602。
所述的装置的工作电压有3.3伏和5伏两种，其中3.3伏电压用于为无线收发器A和无线收发器B供电，5伏电压用于为微处理器A、微处理器B、液晶屏、声光报警电路和传感器模块供电。
本发明的有益效果是：设计合理、结构简单、灵活性好，可在任何需要监测的位置部署采集端，并通过监控端进行集中处理。成果可用于各种类型的室内环境，特别是应用在智能家居环境中，如加以简单改进，也可用于矿井等领域。
附图说明
图1是本发明的系统结构框图。
图2是本发明的监控端的实施例电路图。
图3是本发明的采集端的实施例电路图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
图1中，装置由监控端和采集端组成，S101为微处理器A；S102为无线收发器A；S103为键盘；S104为液晶屏；S105为声光报警电路；C101为微处理器B；C102为无线收发器B；C103为传感器模块。无线收发器A（S102）、键盘（S103）、液晶屏（S104）和声光报警电路（S105）分别与微处理器A（S101）相连，无线收发器B（C102）和传感器模块（C103）分别与微处理器B（C101）相连。监控端与采集端之间分别通过无线收发器A（S102）和无线收发器B（C102）进行互联。应用时，在室内环境的每一房间内放置一采集端，每个采集端将采集的各种气体浓度通过无线收发器B（C102）传输至监控端，监控端通过将其与设定阈值进行比较，若超过阈值，则判定为气体浓度异常，启动声光报警电路；采集端可以通过无线收发器A（S102）控制采集端，实现设置采集端的采集时间间隔、读取特定种类气体浓度数值等功能。
图2中，U1为微处理器STC89C52RC单片机；U2为无线射频模块nRF24L01；C1、C2和C4为瓷介电容；C3为电解电容；Y1为晶振；R1、R2、R3和R4为电阻；K1、K2、K3和K4为常开按键；LCD-IF为液晶屏接口；N1为NPN三极管；LS为蜂鸣器；D1为发光二极管。
瓷介电容C1、C2和晶振Y1构成微处理器STC89C52RC单片机的外部振荡电路，常开按键K1、电解电容C3和电阻R1构成微处理器STC89C52RC单片机的复位电路，电阻R2、R4、NPN三极管N1、蜂鸣器LS和发光二极管D1构成声光报警电路。
微处理器U1的引脚1、2、3、4、5和6分别对应连接无线射频模块U2的引脚3、4、5、6、7和8；引脚18和19分别对应连接晶振Y1的两个引脚；引脚9连接常开按键K1的一端；引脚21、22和23分别对应连接常开按键K2的一端、K3的一端和K4的一端；引脚24连接电阻R4的一端；引脚25连接电阻R2的一端；引脚26、27、28、32、33、34、35、36、37、38和39分别对应连接液晶屏接口LCD-IF的引脚4、5、6、7、8、9、10、11、12、13和14；引脚20接地，引脚40连接5伏电源；
无线射频模块U2的引脚1接地，引脚2连接3.3伏电源；
晶振Y1的一端连接瓷介电容C1的一端，另一端连接瓷介电容C2的一端；
瓷介电容C1的另一端和瓷介电容C2的另一端分别接地；
常开按键K1的另一端连接5伏电源；
电阻R1的一端连接电解电容C3的负极，另一端接地；
电解电容C3的正极连接5伏电源；
接液晶屏接口LCD-IF的引脚1接地，引脚2和15分别连接5伏电源，引脚16连接电阻R3的一端；
瓷介电容C4的一端接地，另一端连接5伏电源；
电阻R3的另一端接地；
电阻R2的另一端连接NPN三极管N1的基极；
NPN三极管N1的发射极连接蜂鸣器LS的一端，集电极连接5伏电源；
蜂鸣器LS的另一端接地；
常开按键K2的另一端、K3的另一端和K4的另一端分别接地；
电阻R4的另一端连接发光二极管D1的负极；
发光二极管D1的正极连接5伏电源。
3.3伏和5伏电源由外部直流电源电路提供。
图3中，U1为微处理器STC89C52RC单片机；U2为无线射频模块nRF24L01；C1和C2为瓷介电容；C3为电解电容；Y1为晶振；R1为电阻；K1为常开按键；P1为传感器模块。
微处理器U1、无线射频模块U2、瓷介电容C1、C2、电解电容C3、晶振Y1、电阻R1和常开按键K1之间的连接和图2中监控端的实施例电路图的连接完全一致。
微处理器U1的引脚32、33、34、35、36、37、38和39分别对应连接传感器模块P1的引脚8、7、6、5、4、3、2和1。
根据需要可以通过传感器模块P1灵活选择和更换各种气体传感器，如用于检测液化气、天然气的QM-5传感器，用于检测丙烷、丁烷的QM-6传感器，用于检测一氧化碳的QM-7传感器，用于检测氢气的QM-8传感器，用于检测臭氧的QM131传感器，用于检测氨、硫化物和苯系的QM135传感器等。

Claims (3)

1.一种基于无线互联的室内气体浓度监测装置，其特征在于：装置由监控端和采集端组成，监控端由微处理器A、无线收发器A、键盘、液晶屏和声光报警电路组成，其中，无线收发器A、键盘、液晶屏和声光报警电路分别与微处理器A相连；采集端由微处理器B、无线收发器B和传感器模块组成，其中，无线收发器B和传感器模块分别与微处理器B相连，监控端与采集端之间分别通过无线收发器A和无线收发器B进行互联。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线互联的室内气体浓度监测装置，其特征在于微处理器A和微处理器B均采用单片机STC89C52RC，无线收发器A和无线收发器B均采用工作于2.4GHz～2.5GHz，属于ISM频段的无线射频模块nRF24L01，液晶屏采用LCD1602。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线互联的室内气体浓度监测装置，其特征在于装置的工作电压有3.3伏和5伏两种，其中3.3伏电压用于为无线收发器A和无线收发器B供电，5伏电压用于为微处理器A、微处理器B、液晶屏、声光报警电路和传感器模块供电。
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