CN103760877A - 基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器及采集系统 - Google Patents

Abstract

一种基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器及采集系统，采集器有供电干线、网络线和用于控制末端设备的中心计算机，在室内设置有检测器和通过室内电线连接供电干线以及通过室内网络线连接网络线的第一电力网络桥接器，供电干线和网络线还连接有第二电力网络桥接器，第一电力网络桥接器的信号输入端连接检测器的数据信号输出端，第二电力网络桥接器的数据信号输出端连接中心计算机。器系统有在供电干线和网络线上连接有多个设置在不同室内的带有采集器的检测系统，和第二电力网络桥接器，所述的第二电力网络桥接器的数据信号输出端通过无线连接方式连接所述的中心计算机。本发明能通过集成的各种传感器能实现温度，湿度，二氧化碳和甲醛数据的采集和显示。

Description

基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器及采集系统

技术领域

本发明涉及一种空调控制系统。特别是涉及一种基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器及采集系统。

背景技术

根据调查显示，人一生中70％左右的时间要在室内度过，人均日吸入空气12立方米，而城市居民每天约70％—90％的时间在各种室内环境中度过，室内空气品质已经变成了影响人健康状况的重要因素之一。随着人们生活水平的不断进步，人们对住所的空气环境的要求也越来越高，这些要求包括热湿舒适度的要求、安全与健康的要求等。热湿舒适自不必说，在安全与健康方面，由于装修材料的使用，运行时间不长的房间内难免会存在许多对人体有害的气体物质，其中危害较大也较为人熟知的是甲醛气体，它容易诱发鼻咽癌、鼻窦癌、白血病等疾病，严重危害人体的健康。而为了及时检测室内空气中相关参数的具体数值以便提早应对，市面上已经出现了许多相关检测仪器仪表，其中有不少检测仪器是出自高校研究背景，可以预见的未来，这种多功能的检测控制仪是一种趋势。比如目前正在研发阶段的某公司家庭环境管家，其通过前期的研发已经可以检测甲醛，温湿度，二氧化碳和一些常规污染，而ikair尚未提及对于控制领域的研究。

但是实际生活中我们常需要多个环境检测仪测量一个房间或者建筑不同房间室内空气质量，以用于分析及空调净化系统控制。传统的仪器很少有进行相关领域的尝试，而即便是市面上有的类似设备采用的是无线蓝牙技术，早期的还有红外线技术，但因为红外线与电脑通讯较为复杂等原因已逐步淘汰，新式的仪器上有WIFI模块，但就目前而言，蓝牙技术传输数据量小，不稳定，传输距离有限，WIFI有其场所限制，同样不是很稳定，用于点对点的传输勉强说得过去，对于点和面之间的通讯难当重任。

控制技术的发展：无线传输技术的发展为远程控制提供可能。近年来流行的技术由蓝牙到3G网络再到wifi以及lifi的设想，有数据通讯便存在控制的可能。相关的国内软件有向日葵远程控制、网络人远程控制、协通XT800远程控制、同步专家远程版等，相关硬件不胜枚举。

电力网络桥接器：又名电力猫，是一种把网络信号调制到电线上，利用现有电线来解决网络布线问题的设备。目前，电力猫作为第三代网络传输设备，不仅具有网线的高速稳定也具备无线网络的移动便捷。例如家庭上网，一户家庭一般是一个网络接口。但是随着笔记本等便捷式网络终端的普及，固定的网络接口显然限制了其使用的地域，带来了极大不便。尤其是无线网络无法保证效果的情况下，电力猫就很好的解决了这一问题，它拥有即插即用的特点，用户无需安装任何软件和驱动程序，最大程度上的增加了其适用性。普通情况下200Mbps的传输速率的电力猫便可以满足普通家庭中的不同房间内通过高速宽带轻松实现上网及收看高清IPTV的需求。市场上和网络上都可以买到电力猫，截止到2013年国内已有多家电力猫生产厂商，最开始是以14Mbps打开市场，但是随着家庭网络带宽需要的提升，14Mbps逐渐被淘汰了，为了满足用户需求，和芯片厂商也陆续出来了高带宽的芯片，为了差异化需求，更是有穿透式无线电力猫，带插座，可以拓展插座资源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种通过多点测量进行数据的采集和传输，并最终实现多用户的数据采集和反馈运用的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器及采集系统。

本发明所采用的技术方案是：一种基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器，包括有供电干线、网络线和用于控制末端设备的中心计算机，在室内设置有用于检测室内空气品质的检测器和通过室内电线连接供电干线以及通过室内网络线连接网络线的第一电力网络桥接器，所述的供电干线和网络线还连接有接收所述的第一电力网络桥接器输出的数据信号的第二电力网络桥接器，所述的第一电力网络桥接器的信号输入端通过无线通信方式连接所述检测器的数据信号输出端，所述的第二电力网络桥接器的数据信号输出端通过无线通信方式连接所述中心计算机。

所述的检测器包括有由设置在室内不同位置的传感器构成的传感器组、与所述的传感器组的信号输出端相连，用于将传感器组输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换器，连接在所述模数转换器的信号输出端用于对模数转换器输出的数据信号根据设定的条件进行处理的单片机，所述的单片机的数据信号输出端无线连接第一电力网络桥接器的信号输入端，所述的单片机的显示信号输出端连接LED显示屏或LCD显示屏。

所述的传感器组包括有二氧化碳传感器、温湿度传感器、甲醛传感器和红外传感器。

所述的单片机的信号输出端与所述的第一电力网络桥接器的信号输入端是通过无线通信方式相连接，所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI。

所述的单片机的信号输出端还通过无线方式相连接远程服务器、小区基站和移动通信装置，所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI或电力网络桥接器。

一种基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器系统，包括有供电干线、网络线和用于控制设置在不同室内的多个末端设备的中心计算机，所述的供电干线和网络线上连接有多个设置在不同室内的用于检测室内空气品质的检测系统，还设置有通过供电干线和网络线接收检测系统输出的数据信号的第二电力网络桥接器，所述的第二电力网络桥接器的数据信号输出端通过无线连接方式连接所述的中心计算机。

所述的检测系统包括有检测器和与所述的检测器通过无线方式相连的第一电力网络桥接器，所述的第一电力网络桥接器的数据信号输出端分别通过室内电线连接所述的供电干线，通过室内网络线连接网络线。

所述的检测器包括有由设置在室内不同位置的传感器构成的传感器组、与所述的传感器组的信号输出端相连，用于将传感器组输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换器，连接在所述模数转换器的信号输出端用于对模数转换器输出的数据信号根据设定的条件进行处理的单片机，所述的单片机的数据信号输出端无线连接第一电力网络桥接器的信号输入端，所述的单片机的显示信号输出端连接LED显示屏或LCD显示屏，所述的传感器组包括有二氧化碳传感器、温湿度传感器、甲醛传感器和红外传感器。

所述的单片机的信号输出端与所述的第一电力网络桥接器的信号输入端是通过无线通信方式相连接，所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI。

所述的单片机的信号输出端还通过无线方式相连接远程服务器、小区基站和移动通信装置，所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI或电力网络桥接器。

本发明的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器及采集系统，具有以下几大特点：

1、数据采集。即通过每个控制仪的终端，通过相应的传感器，识别空气中化学物理成分并通过一起转换为数字信号存储在仪器内部，然后每隔一定的时间刷新和像数据终端上传。

2、独立控制。采用通过类似万能遥控器的智能匹配技术，实现对于市面上大部分家用和商用空调主机的通讯，进而实现控制功能。这一层面上的含义主要是将控制仪类比于家用空调遥控器，实现对一个用户的自主独立控制。（附图2）

3、数据中心。通过对于目前市面上可见的电力网络桥接器的运用，实现所有测量数据的云端存储，云端分析和云端社区共享互动。(见附图3)

4、集中智能控制。在2、3个目的实现的基础之上，由于数据可以传送至云端，同样云端数据也可以传送至检测仪，因此便可以由用户自主选择我们为不同环境编辑好的调节模式（类似于音乐不同的音效风格），用户只需要在电脑上进入智能控制模块，便可以由我们进行对某一户或者某一片特定区域的空气质量情况24小时监测和调控。

本发明的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器及采集系统，能通过集成的各种传感器能实现温度，湿度，二氧化碳和甲醛数据的采集和显示。具有如下有益效果：

1、实现了空气参数的实时分析和控制，让人们对于自己生存的环境有更切实的认识。

2、实现真正的空调的智能化，首先根据认得需求控制而不是根据统一死板的空气参数以及各种规范来确定，在认得主观缺失获得不准确的环境比如酒店，浴室，儿童居室，特种环境的控制。其次是由于有云端数据支撑，可以实现由有经验“专家调控”取代用户随自己的不全面的常识进行调控，更加健康安全。

3、大数据中心的建设，有效填补目前国内建筑相关行业面临的用户数据缺乏和不真实的情况，对于指导行业未来发展具有重要意义。

4、智能化小区的建设，由于有这样一个数据通讯和交换的平台，使远程家居协助成为可能，等于不同的人关心自己的家居环境的同时也在为别人提供经验。这样相当于把本来大家不太关心的空气具体质量的问题提升一个档次，由“各家自扫门前雪”，变成，提升自家的空气品质的同时为别人家庭提供经验，有利于数据调控终端的模式升级，更好的服务小区环境建设。

附图说明

图1是本发明第一实施例的构成框图；

图2是本发明中检测器构成框图；

图3是本发明第二实施例的构成框图；

图4是检测系统的构成框图；

图5是数据传输示意图。

图中

1：供电干线                2：网络线

3：检测器                  4：第一电力网络桥接器

5：第二电力网络桥接器      6：中心计算机

7：末端设备                8：远程服务器

9：小区基站                10：移动通信装置

11：检测系统               12：第二电力网络桥接器

13：中心计算机             14：末端设备

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器及采集系统做出详细说明。

如图1所示，本发明的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器，包括有供电干线1、网络线2和用于控制末端设备7的中心计算机6，在室内设置有用于检测室内空气品质的检测器3和通过室内电线连接供电干线1以及通过室内网络线连接网络线2的第一电力网络桥接器4，所述的供电干线1和网络线2还连接有接收所述的第一电力网络桥接器4输出的数据信号的第二电力网络桥接器5，所述的第一电力网络桥接器4的信号输入端通过无线通信方式连接所述检测器3的数据信号输出端，所述的第二电力网络桥接器5的数据信号输出端通过无线通信方式连接所述中心计算机6，所述无线通信方式蓝牙或WIFI。

如图2所示，所述的检测器3包括有由设置在室内不同位置的传感器构成的传感器组31、与所述的传感器组31的信号输出端相连，用于将传感器组31输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换器32，连接在所述模数转换器32的信号输出端用于对模数转换器32输出的数据信号根据设定的条件进行处理的单片机33，所述的单片机33的数据信号输出端无线连接第一电力网络桥接器4的信号输入端，所述的单片机33的显示信号输出端连接LED显示屏或LCD显示屏34。所述的传感器组31包括有二氧化碳传感器311、温湿度传感器312、甲醛传感器313和红外传感器314。所述的单片机33的信号输出端与所述的第一电力网络桥接器4的信号输入端是通过无线通信方式相连接，所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI。

所述的单片机33的信号输出端还通过无线方式相连接远程服务器8、小区基站9和移动通信装置10，所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI或电力网络桥接器。

检测器内置的温湿度、二氧化碳、甲醛等传感器能够对室内空气中的对应参数进行反应，根据具体的参数水平输出相应的数字信号或模拟信号，通过电路板上的模数转换模块把模拟信号转换成数字信号后输入ATmega169单片机，在单片机内对所得的数据进行处理，然后在LCD屏上进行显示相关指标的具体参数或数据处理结果。并且通过单片机与前期录入的各参数标准值进行比对，输出控制指令通过第一电力网络桥接器4和第二电力网络桥接器5输出到中心计算机完成检测和控制的过程。本发明可以直接将空调系统的探测范围扩展到人们身边，从而极大提高新型空调的控制精度和控制范围。这样的控制逻辑首先要考虑的就是不同设备间的设备通信。关于不同控制终端之间，以及终端与主机之间的数据通信，将采用电力网络桥接器（俗称电力猫）。

如图3所示，本发明的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集系统，包括有供电干线1、网络线2和用于控制设置在不同室内的多个末端设备14的中心计算机13，所述的供电干线1和网络线2上连接有多个设置在不同室内的用于检测室内空气品质的检测系统11，还设置有通过供电干线1和网络线2接收检测系统11输出的数据信号的第二电力网络桥接器12，所述的第二电力网络桥接器12的数据信号输出端通过无线连接方式连接所述的中心计算机13，所述无线通信方式是蓝牙或WIFI。

所述的检测系统11包括有检测器3和与所述的检测器3通过无线方式相连的第一电力网络桥接器4，所述无线通信方式是蓝牙或WIFI，所述的第一电力网络桥接器4的数据信号输出端分别通过室内电线连接所述的供电干线1，通过室内网络线连接网络线2。如图2所示，所述的检测器3包括有由设置在室内不同位置的传感器构成的传感器组31、与所述的传感器组31的信号输出端相连，用于将传感器组31输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换器32，连接在所述模数转换器32的信号输出端用于对模数转换器32输出的数据信号根据设定的条件进行处理的单片机33，所述的单片机33的数据信号输出端无线连接第一电力网络桥接器4的信号输入端，所述的单片机33的显示信号输出端连接LED显示屏或LCD显示屏34，所述的传感器组31包括有二氧化碳传感器311、温湿度传感器312、甲醛传感器313和红外传感器314。所述的单片机33的信号输出端与所述的第一电力网络桥接器4的信号输入端是通过无线通信方式相连接，所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI。

所述的单片机33的信号输出端还通过无线方式相连接远程服务器8、小区基站9和移动通信装置10，所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI或电力网络桥接器。

本发明中所述的单片机可以采用下述表格中给出的单片机，但不限这几种。

本发明中所述的模数转换器可以采用下述表格中给出的单片机，但不限这几种。

本发明中所述的各传感器型号如下表：

本发明的基于电线网络传输的多功能空气品质检测数据采集及控制系统，首先添加电力网络桥接器，电力网络桥接器又称电力猫，是一种把网络信号调制到电线上，利用现有电线来解决网络布线问题的设备。它利用电线传送高频信号，把载有信息的高频信号加载于电流上，然后用电线传输，接收信息的调制解调器再把高频信号从电流中“分解”出来，并传送到计算机或者其他网络终端上，从而在不需要重新布线的基础上实现上网、和收看高清IPTV、网络视频监控等多种应用。在使用电力网络桥接器的时候，最少需要2只才能组建一个家庭局域网络，将一只电力网络桥接器跟网络接入端连接，另一只插入家中需要上网附件的任何一个电源插座，就可以实现高达200Mbps或500Mbps的物理传输速率。

当检测器采集到信号以后，将把信号以无线信号的形式传送到第一电力网络桥接器4上面，第一电力网络桥接器4通过处理使用家用220v电源线携带网络信号，用普遍存在的电源线传送数据信号，到达第二电力网络桥接器5接受加载的数据信号，并将信号处理成中心计算机可以接受的信号向中心计算机传送。第一电力网络桥接器4和第二电力网络桥接器5其中之一理论上不必接入网线，为了保证能够相互的之间的通讯以及考虑到网络线布线的问题，因此图中显示是两个都接入网络。同样道理，可在整个系统中加入更多的检测器和中心计算机，从而实现一个检测器控制多个中心计算机以及多个检测器为一个中心计算机提供控制信号甚至多检测器控制多中心计算机，通过编写计算机软件和设置优先次序，这些功能都是可以实现的。

每个检测器本身既是发射器也是接收器，通过电力网络桥接器技术，检测器可以建立起和需控制对象——中心计算机之间的通讯，同时也可以将数据发送到云端，这样可以实现对于特定区域空气参数的定位，这对于精确控制和特殊环境如消防领域等的监控具有极其重要的意义。

用户将自己的数据上传到云端以后，在需要外出是除了使用手机等设备即时控制以外，还可以选择智能控制，由服务器匹配用户需求实现最佳的的运行调节，数据中心通过对于大量数据的采集和分析，可以提供均衡舒适和节能的最佳调节方案。通过这种方式数据中心可以实现对于单个用户及群体用户的控制，从而迈向云端智能小区建设的第一步。

Claims (10)

1.一种基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器，包括有供电干线（1）、网络线（2）和用于控制末端设备（7）的中心计算机（6），其特征在于，在室内设置有用于检测室内空气品质的检测器（3）和通过室内电线连接供电干线（1）以及通过室内网络线连接网络线（2）的第一电力网络桥接器（4），所述的供电干线（1）和网络线（2）还连接有接收所述的第一电力网络桥接器（4）输出的数据信号的第二电力网络桥接器（5），所述的第一电力网络桥接器（4）的信号输入端通过无线通信方式连接所述检测器（3）的数据信号输出端，所述的第二电力网络桥接器（5）的数据信号输出端通过无线通信方式连接所述中心计算机（6）。

2.根据权利要求1所述的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器，其特征在于，所述的检测器（3）包括有由设置在室内不同位置的传感器构成的传感器组（31）、与所述的传感器组（31）的信号输出端相连，用于将传感器组（31）输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换器（32），连接在所述模数转换器（32）的信号输出端用于对模数转换器（32）输出的数据信号根据设定的条件进行处理的单片机（33），所述的单片机（33）的数据信号输出端无线连接第一电力网络桥接器（4）的信号输入端，所述的单片机（33）的显示信号输出端连接LED显示屏或LCD显示屏（34）。

3.根据权利要求1所述的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器，其特征在于，所述的传感器组（31）包括有二氧化碳传感器（311）、温湿度传感器（312）、甲醛传感器（313）和红外传感器（314）。

4.根据权利要求1所述的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器，其特征在于，所述的单片机（33）的信号输出端与所述的第一电力网络桥接器（4）的信号输入端是通过无线通信方式相连接，所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI。

5.根据权利要求1所述的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器，其特征在于，所述的单片机（33）的信号输出端还通过无线方式相连接远程服务器（8）、小区基站（9）和移动通信装置（10），所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI或电力网络桥接器。

6.一种基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器系统，包括有供电干线（1）、网络线（2）和用于控制设置在不同室内的多个末端设备（14）的中心计算机（13），其特征在于，所述的供电干线（1）和网络线（2）上连接有多个设置在不同室内的用于检测室内空气品质的检测系统（11），还设置有通过供电干线（1）和网络线（2）接收检测系统（11）输出的数据信号的第二电力网络桥接器（12），所述的第二电力网络桥接器（12）的数据信号输出端通过无线连接方式连接所述的中心计算机（13）。

7.根据权利要求6所述的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器系统，其特征在于，所述的检测系统（11）包括有检测器（3）和与所述的检测器（3）通过无线方式相连的第一电力网络桥接器（4），所述的第一电力网络桥接器（4）的数据信号输出端分别通过室内电线连接所述的供电干线（1），通过室内网络线连接网络线（2）。

8.根据权利要求7所述的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器系统，其特征在于，所述的检测器（3）包括有由设置在室内不同位置的传感器构成的传感器组（31）、与所述的传感器组（31）的信号输出端相连，用于将传感器组（31）输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换器（32），连接在所述模数转换器（32）的信号输出端用于对模数转换器（32）输出的数据信号根据设定的条件进行处理的单片机（33），所述的单片机（33）的数据信号输出端无线连接第一电力网络桥接器（4）的信号输入端，所述的单片机（33）的显示信号输出端连接LED显示屏或LCD显示屏（34），所述的传感器组（31）包括有二氧化碳传感器（311）、温湿度传感器（312）、甲醛传感器（313）和红外传感器（314）。

9.根据权利要求1所述的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器系统，其特征在于，所述的单片机（33）的信号输出端与所述的第一电力网络桥接器（4）的信号输入端是通过无线通信方式相连接，所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI。

10.根据权利要求1所述的基于供电网络传输的空气品质检测数据采集器系统，其特征在于，所述的单片机（33）的信号输出端还通过无线方式相连接远程服务器（8）、小区基站（9）和移动通信装置（10），所述的无线通信方式为蓝牙或WIFI或电力网络桥接器。

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