CN104237459A - 便携式空气质量监测方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环保领域，尤其涉及一种便携式空气质量监测方法与系统。所述方法包括对空气质量信息的采集与发送、接收与上传、返回精确信息并进行可视化展示。所述系统包括便携式终端模块、智能手机应用模块和云后台模块。本发明提供的便携式空气质量监测方法与系统通过使用价格低廉、占用体积小的终端设备，完成了空气质量信息的实时监测，同时监测精确度高。

Description

便携式空气质量监测方法与系统
技术领域
本发明涉及环保领域，尤其涉及一种便携式空气质量监测方法与系统。
背景技术
如今环境空气质量逐渐成为人们生活的新话题，空气质量对健康的影响越来越被公众所重视，随时随地地获得身边空气质量信息成为了一种新的需求。目前实时空气质量的监测主要有几种途径，如通过最近的空气质量采集站得到大致的空气质量读数、通过购买像DustTrack、Dylos等气溶胶测量仪得到空气质量数据等。这些方式普遍存在如下问题：造价高昂，DustTrack、Dylos、ThermoPDR series这些传感器的造价分别在几千美金和几百美金不等，空气质量采集站更是十几万美金，普通大众在这样的价格上购买的几率非常低；不适合携带，就目前的各个空气检测系统而言，体积较为庞大，不适合携带；价格低廉的传感器精度不够，目前市场上在千元内的空气质量传感器（颗粒物传感器）精确度很低，普遍采用未经标定的廉价灰尘传感器，和固定的标定曲线，由于探测范围有限在很多情况下读书与实际值相差甚远。
在低成本和微型颗粒物传感器中，灰尘传感器是一种常见的解决方案，它主要使用在室内环境中，如在空气净化机中，或作为室内环境的浮尘监测。相比Dust-Track 或 Dylos 这样的专业产品，微型灰尘传感器在探测灵敏度、精度、一致性等方面有明显的劣势。
发明内容
针对背景技术中出现的问题，本发明提供了一种便携式空气质量监测方法，用于完成空气质量监测，所述方法包括以下步骤：
借助于便携式终端对空气质量信息进行采集并发送至智能手机应用；
借助于所述智能手机应用接收所述空气质量采集信息，并将所述信息上传至云后台；
借助于所述云后台接收所述智能手机应用上传的信息，并返回精确信息至所述智能手机应用；
借助于所述智能手机应用接收所述精确信息，并通过所述手机应用将所述精确信息进行可视化展示。
优选的是，所述便携式终端包括微型颗粒物传感器、微控制处理器和网络模块。
在上述任一方案中优选的是，所述微型颗粒物传感器包括灰尘传感器、湿度传感器中至少一种。
在上述任一方案中优选的是，借助于所述便携式终端对空气质量信息进行采集并发送至智能手机应用的方法包括以下步骤：
借助于所述微型颗粒物传感器对空气质量信息进行采集；
借助于所述微控制处理器对所述空气质量信息进行分析处理；
借助于所述网络模块完成对所述分析处理后的空气质量信息的发送。
在上述任一方案中优选的是，所述智能手机应用与所述云后台的数据传输和/或数据反馈通过网络完成。
在上述任一方案中优选的是，所述方法进一步包括：借助于所述智能手机应用将所述便携式空气质量监测终端上传的数据进行本地展示。
在上述任一方案中优选的是，所述网络模块的通讯方式包括蓝牙、WIFI中至少一种。
在上述任一方案中优选的是，所述蓝牙通讯方式用于户外移动时数据的传输。
在上述任一方案中优选的是，所述WIFI通讯方式用于在办公室和/或家庭内数据的传输。
在上述任一方案中优选的是，所述精确信息分析的数据源包括所述便携式空气质量终端上传的数据和/或所述便携式空气质量终端附近其它终端上传的数据。
在上述任一方案中优选的是，所述精确的空气质量信息包括PM2.5和/或空气质量指数。
在上述任一方案中优选的是，所述方法进一步包括：借助于所述云后台接收手机上传的用户状态，并结合本地和云端数据，对空气质量读数进行再次校准。
在上述任一方案中优选的是，所述用户状态通过手机自带传感器分析得出。
在上述任一方案中优选的是，所述用户状态包括用户所在环境和/或用户的实时行为。
在上述任一方案中优选的是，所述手机自带传感器包括加速度传感器数据、角速度传感器数据、光敏传感器中至少一种。
本发明还提供了一种便携式空气质量监测系统，用于完成空气质量监测，所述系统包括以下模块：
便携式终端模块，用于空气质量信息采集与发送；
智能手机应用模块，用于接收所述空气质量信息并上传；
云后台模块，用于接收所述智能手机应用上传的信息，并返回精确信息至所述智能手机应用。
优选的是，所述便携式终端模块包括微型颗粒物传感器、微控制处理器和网络模块。
在上述任一方案中优选的是，所述微型颗粒物传感器包括灰尘传感器、湿度传感器中至少一种。
在上述任一方案中优选的是，借助于所述微型颗粒物传感器对空气质量信息进行采集，借助于所述微控制处理器对所述空气质量信息进行分析处理，借助于所述网络模块完成对所述分析处理后的空气质量信息的发送。
在上述任一方案中优选的是，所述智能手机应用模块与云后台模块的数据传输和/或数据反馈通过网络完成。
在上述任一方案中优选的是，借助于所述智能手机应用模块将所述便携式空气质量监测终端上传的数据进行本地展示。
在上述任一方案中优选的是，所述网络模块的通讯方式包括蓝牙、WIFI中至少一种。
在上述任一方案中优选的是，所述蓝牙通讯方式用于户外移动时数据的传输。
在上述任一方案中优选的是，所述WIFI通讯方式用于在办公室和/或家庭内数据的传输。
在上述任一方案中优选的是，所述精确信息分析的数据源包括所述便携式空气质量终端模块上传的数据和/或所述便携式空气质量终模块端附近其它终端模块上传的数据。
在上述任一方案中优选的是，所述精确的空气质量信息包括PM2.5和/或空气质量指数。
在上述任一方案中优选的是，借助于所述云后台模块接收手机上传的用户状态，并结合本地和云端数据，对空气质量读数进行再次校准。
在上述任一方案中优选的是，所述用户状态通过手机自带传感器分析得出。
在上述任一方案中优选的是，所述用户状态包括用户所在环境和/或用户的实时行为。
在上述任一方案中优选的是，所述手机自带传感器包括加速度传感器数据、角速度传感器数据、光敏传感器中至少一种。
本发明所述便携式空气质量监测方法与系统，使用了体积小便于携带且价格低廉的终端设备，通过与其配对的智能手机应用和云后台服务得到了精确的空气质量信息，并进行了可视化展示。成本低廉，得到的监测信息十分精确，解决了当前监测数据精确价格昂贵以及价格低廉监测数据不准确的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
图1是本发明一示例性实施例示出的便携式空气质量监测系统的系统结构示意图。
图2是根据图1示出的便携式空气质量监测方法的流程图。
图3是根据图2示出的灰尘传感器通过蓝牙完成空气质量监测的流程图。
图4是根据图2示出的湿度传感器通过WIFI完成空气质量监测的流程图。
图5是根据图1示出的智能手机应用界面图。
图6是根据图1示出的利用手机GPS和自带加速度传感器增加空气质量监测精确度的流程示意图。
图7是根据图1示出的利用手机GPS和自带角速度传感器增加空气质量监测精确度的流程示意图。
图8是根据图1示出的利用手机GPS和自带光敏传感器增加空气质量监测精确度的流程示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作了详细说明。但是，显然可对本发明进行不同的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本发明更宽的精神和范围。因此，以下实施例具有例示性的而没有限制的含义。
如图1所示，是本发明一示例性实施例示出的便携式空气质量监测系统的系统结构示意图，便携式终端101为一种小体积，价格低廉的终端设备，终端内部包含微型颗粒物传感器、微控制处理器以及网络模块，其中微型颗粒物传感器包含各种传感设备用于空气质量信息的采集，为控制处理器用于对所采集的信息进行初步分析处理，并通过网络模块发送至智能手机应用102，所述智能手机应用102与所述便携式终端101配对的使用。所述智能手机102将所述便携式终端101发送的空气质量信息上传至云后台103，所述云后台103对空气质量信息进行校准，其中，校准数据还包括了其它客户端104上传的数据，避免了单一数据的误差造成数据不精确的可能。所述云后台103对信息进行校准后，将所述校准信息返回至智能手机应用102并进行可视化展示。
本实施例的有益效果：云端服务整合的数据源不仅为单一智能手机上传的原始数据，还进一步包括了其它客户端上传的数据，将分析数据由单一性变的多样化，使得数据精度得到大幅提升。
如图2所示，是根据图1示出的便携式空气质量监测方法的流程图，微型颗粒物传感器201对周围环境信息进行采集，并通过微控制处理器202完成数据的初步加工，所述微控制处理器202将加工完毕的数据通过网络模块203发送至智能手机应用204，所述智能手机应用204将数据传输至云后台205，云后台205通过算法计算出精确的空气质量监测信息并将所述信息发送至智能手机终端204进行可视化显示。
本实施例有益效果：采用低成本、小体积的微型颗粒物传感感器作为空气质量监测的采集设备，由于它体积小的特点，成为了作为便携式空气质量传感器的必要条件，而且在成本上，微型颗粒物传感感器有着不可比拟的优势，具有良好数据特性的传感器市场价格在50人名币左右。本示例性实施例采用廉价的终端设备得到了精确的空气质量信息。
如图3所示，根据图2示出的灰尘传感器通过蓝牙完成空气质量监测的流程图，如图所示，灰尘传感器301对周围环境信息进行采集，并通过微控制处理器302完成数据的初步加工，所述微控制处理器302将加工完毕的数据通过蓝牙303发送至智能手机应用304，所述智能手机应用304将数据传输至云后台305，云后台305通过算法计算出精确的空气质量监测信息并将所述信息发送至智能手机终端304进行可视化显示。
本实施例有益效果：采用低成本小体积的灰尘传感器进行数据采集，通过蓝牙模式与智能手机应用进行数据的传输方便户外进行空气质量监测，同时通过云后台返回精确的空气质量信息至手机应用完成可视化展示。
如图4所示，根据图2示出的湿度传感器通过WIFI完成空气质量监测的流程图，如图所示，湿度传感器401对周围环境信息进行采集，并通过微控制处理器402完成数据的初步加工，所述微控制处理器402将加工完毕的数据通过WIFI模块403发送至智能手机应用404，所述智能手机应用404将数据传输至云后台405，云后台405通过算法计算出精确的空气质量监测信息并将所述信息发送至智能手机终端404进行可视化显示。
本实施例有益效果：采用低成本小体积的湿度传感器进行数据采集，通过WIFI模式与智能手机应用进行数据的传输便于室内进行空气质量监测，同时通过云后台返回精确的空气质量信息至手机应用完成可视化展示。
如图5所示，是根据图1示出的智能手机应用界面图。界面信息包括空气质量监测数据和终端传感数据，所述空气质量监测数据分为本地数据以及云端数据，如图所示，空气质量指数（AQI）单位为微克每m3，本地数据的最小值为0，最大值为50，云端数据的最小值为45，最大值为N/A。所述终端传感器数据包括颗粒物、温度、湿度三项记录数数据，其中所述颗粒物浓度为0.29%，所述温度为30.80℃，湿度为49.01%。
本实施例的有益效果：通过界面可视化展示了终端采集数据与空气质量监测数据，其中，空气质量监测数据分为本地数据和云端数据，通过云端数据的展示，很好的克服了本地数据的不精确性。
如图6所示，是根据图1示出的利用手机GPS和自带加速度传感器增加空气质量监测精确度的流程示意图，用户所使用的智能手机通常搭载有各种传感器，智能手机通过自身嵌入的加速度传感器601收集用户活动的加速度值，并将所述加速度值通过GPS上传至云端，云端运行识别算法602判断所述加速度值是否大于设定阀值，如果大于，则判定用户处于运动604状态，如果小于设定阈值，则判定用户处于静止603状态。
本示例性实施例的有益效果：通过智能手机嵌入的加速度传感器，收集用户的加速度信息，通过云端识别算法对用户的活动状态做出判断，对空气监测质量数据进行辅助校准，同时得到用户的生活状态，可用于综合分析用户所处环境的空气质量信息。
如图7所示，是根据图1示出的利用手机GPS和自带角速度传感器增加空气质量监测精确度的流程示意图，用户所使用的智能手机通常搭载有各种传感器，智能手机通过自身嵌入的角速度传感器701收集用户活动的角速度值，并将所述角速度值通过GPS上传至云端，云端运行识别算法702判断所述角速度值是否大于设定阀值，如果大于，则判定用户处于工作704状态，如果小于设定阈值，则判定用户处于休息703状态。
本示例性实施例的有益效果：通过智能手机嵌入的角速度传感器，收集用户的角速度信息，通过云端识别算法对用户的活动状态做出判断，对空气监测质量数据进行辅助校准，同时得到用户的生活状态，可用于综合分析用户所处环境的空气质量信息。
如图8所示，是根据图1示出的利用手机GPS和自带光敏传感器增加空气质量监测精确度的流程示意图，用户所使用的智能手机通常搭载有各种传感器，智能手机通过自身嵌入的光敏传感器801收集用户所在场所的光照信息，并将所述光照值通过GPS上传至云端，云端运行识别算法802判断所述加速度值是否大于设定阀值，如果大于，则判定用户所处环境为室外，并收集室外信息804，如果小于设定阈值，则判定用户所处环境为室内，并收集室内信息803。
本示例性实施例的有益效果：通过智能手机嵌入的光敏传感器，收集用户所处环境的光照信息，通过云端识别算法对用户所处环境做出判断，对空气监测质量数据进行辅助校准，同时得到用户的生活状态，可用于综合分析用户所处环境的空气质量信息。

Claims (10)

1.便携式空气质量监测方法，用于完成空气质量监测，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
借助于便携式终端对空气质量信息进行采集并发送至智能手机应用；
借助于所述智能手机应用接收所述空气质量采集信息，并将所述信息上传至云后台；
借助于所述云后台接收所述智能手机应用上传的信息，并返回精确信息至所述智能手机应用；
借助于所述智能手机应用接收所述精确信息，并通过所述手机应用将所述精确信息进行可视化展示。
2.根据权利要求1所述的便携式空气质量监测方法，其特征在于，所述便携式终端包括微型颗粒物传感器、微控制处理器和网络模块。
3.根据权利要求2所述的便携式空气质量监测方法，其特征在于，所述微型颗粒物传感器包括灰尘传感器、湿度传感器中至少一种。
4.根据权利要求2所述的便携式空气质量监测方法，其特征在于，借助于所述便携式终端对空气质量信息进行采集并发送至智能手机应用的方法包括以下步骤：
借助于所述微型颗粒物传感器对空气质量信息进行采集；
借助于所述微控制处理器对所述空气质量信息进行分析处理；
借助于所述网络模块完成对所述分析处理后的空气质量信息的发送。
5.根据权利要求1所述的便携式空气质量监测方法，其特征在于，所述智能手机应用与所述云后台的数据传输和/或数据反馈通过网络完成。
6.根据权利要求1所述的便携式空气质量监测方法，其特征在于，所述方法进一步包括：借助于所述智能手机应用将所述便携式空气质量监测终端上传的数据进行本地展示。
7.根据权利要求2所述的便携式空气质量监测方法，其特征在于，所述网络模块的通讯方式包括蓝牙、WIFI中至少一种。
8.根据权利要求7所述的便携式空气质量监测方法，其特征在于，所述蓝牙通讯方式用于户外移动时数据的传输。
9.便携式空气质量监测系统，用于完成空气质量监测，其特征在于，所述系统包括以下模块：
便携式终端模块，用于空气质量信息采集与发送；
智能手机应用模块，用于接收所述空气质量信息并上传；
云后台模块，用于接收所述智能手机应用上传的信息，并返回精确信息至所述智能手机应用。
10.根据权利要求9所述的便携式空气质量监测系统，其特征在于，所述便携式终端模块包括微型颗粒物传感器、微控制处理器和网络模块。
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