CN104330528A - 一种基于无线技术的有害气体监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线技术的有害气体监测系统，该系统包括处理器模块，所述处理器模块的输入端连接有ZigBee无线收发模块，所述处理器模块的输出端分别连接有触摸显示模块、报警模块、语音模块、GSM模块、WIFI模块以及ZigBee无线网络，所述ZigBee无线收发模块的输入端连接有传感器模块，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器等传感器。本发明的监测系统采用ZigBee技术，可以无线部署，容易进行多点检测；采用新型传感器检测技术，可以24小时分析监控有害气体趋势，并评估在采取措施后是否有效；通过手机可以随时远程查看家里的有害气体含量并在超出阀值后自动报警。

Description

一种基于无线技术的有害气体监测系统

技术领域

本发明涉及一种室内有害气体监测系统，具体涉及一种基于ZigBee无线技术的室内有害气体实时监测和预警系统。

背景技术

智能家居是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。智能家居让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如通过家庭触摸屏、手机、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行现场操作，方便控制；另一方面，使用智能家居系统的室内，各种设备相互间可以通讯，即使没有用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。

目前研究智能家居的企业有很多。这些企业和制造商所开发的产品有一个共同的致命弱点就是需要布线，系统安装麻烦，接口复杂，因为布线都在墙内，安装时需要对现有的居室造成很大外观改动，也使维修很困难。

针对这些问题，有部分人也做了相关研究，中国专利局公开号CN101038492的发明专利，一种基于电话和ZigBee技术的智能家居控制系统，该系统由家庭控制中心和若干个基于ZigBee技术的无线通信控制模块构成，在家庭控制中心和每个控制模块上都接有一个ZigBee无线通信模块，通过这些无线通信模块，数据和指令在控制中心和控制模块之间传达，家庭控制中心与电话网络相连，通过家庭内部电话或远程电话实现整个系统的控制，但其在家中操作时受到限制；再比如公开号CN102195997A的发明专利，公开了一种基于WIFI及http技术的智能家居监控系统和运行方法，该系统包括主控制器和通过RS485数据总线与主控制器连接的远程操作终端、本地操作终端、电源控制部分和调控监视部分，该系统的运行方法包括硬件管理、设计任务、设计计划、设计规则、假日设置、任务执行、任务队列管理、硬件状况管理等过程。但其无法及时获得家中异常情况，并且通过网络控制比较麻烦。

随着现代技术的发展，现在的传感器技术、网络通信技术的发展日益强大，无线传输就是重点发展的一部分，而ZigBee就是趁此冒出头来的。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。此外，ZigBee技术还有较强的的抗干扰特性。此特性主要是指抗同频干扰，即来自共用相同频段的其他技术的干扰。对于同频干扰的抵御能力是极为重要的，因为它直接影响到设备的性能。ZigBee在2.4GHz频段内具备强抗干扰能力就意味着能够可靠地与WIFI、蓝牙、Wireless USB 以及家用的无绳电话和微波炉共存。因此，我们的居家型发明选用ZigBee。

数据处理显示用处理器模块，处理器模块的应用越来越广泛，在智能仪表、智能仪器、测控系统、数控系统、智能接口以及多机应用等产品中具有广阔的应用前景。应用处理器模块的数据处理控制显示、报警体现功能。

现在，市场上也有不少的室内空气检测装置，还有不同的形式。

a、有专门的空气质量检测单位上门采样、实验、再得出报告：

功能：可以对空气质量进行较为精确的检测与分析；

原理：公司内部人员在实验室利用各种化学实验与各种仪器进行各种繁琐的实验；

缺点：请专门的单位，比较麻烦而且价格昂贵；还需要带回实验室进行分析得出结果缓慢没有及时性，非常不方便。

b、非常普遍的是箱状的检测仪：

功能：里面的设备可以检测空气质量，得到一个结果就可以知道现在的空气质量；

缺点：不方便，检测到的也是暂时的空气质量，只有当我们用仪器进行了检测，才能知道现在的空气质量，不能在空气质量到达危险以后及时给用户提示。普通人家里也不会备有这种仪器，一般也是专业的人员才用的。

c、专门检测一种气体的检测仪：

功能：多是甲醛检测仪和一氧化碳等常见有毒有害气体的检测仪，常常是新房装修以后用来检测空气中的甲醛的含量，从而让户主知道什么时候可以入住进去；一氧化碳检测仪就是放在厨房检测厨房的一氧化碳是否过量；

原理：有采用红外传感器检测的，有用进口热导传感器和微控制器技术进行检测。利用这些气体传感器接受到室内空气的情况，再利用放大电路，放大数据，利用A ／ D 转换器把模拟量转化成数字量，输入到处理器模块处理再显示在液晶屏上或者数码管上；

缺点：单一性，不能检测多种气体，是仪器的适用范围变得狭隘。检测新装修的房子的甲醛含量很多都是请专门人士进行检测，十分的不方便。就算家中备有这种检测仪器也要拿着它一件一件的检测，费时费力。

d、基于ZigBee无线传输系统的室内空气监测：

功能：在室内布点进行检测，利用ZigBee无线传输送到上位机进行显示；

缺点：用ZigBee无线传输数据，用上位机显示数据，可是必须有人来看才有作用，而且这个专利旨在分析用户所处环境的舒适度，并没有有毒有害气体的检测及报警，安全度不高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中监测麻烦切布线复杂、不能实现实时监测和预警的不足，提供一种采用ZigBee无线布线方式、对室内环境进行实时监测并能将分析后的数据发送到只能终端的有害气体监测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：本发明所述的一种基于无线技术的有害气体监测系统，包括处理器模块，所述处理器模块的输入端连接有ZigBee无线收发模块，所述处理器模块的输出端分别连接有触摸显示模块、报警模块、语音模块、GSM模块、WIFI模块以及ZigBee无线网络，所述ZigBee无线收发模块的输入端连接有传感器模块，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、甲烷传感器、甲醛传感器、苯传感器以及可吸入颗粒物传感器。

进一步优化，所述GSM模块通过短信或拨号和手机、笔记本或其他控制终端进行远程通信，传递监测系统的报警信息并进行远程监控。

进一步优化，所述WIFI模块通过与WIFI智能通信终端软件连接，控制监测系统。

进一步优化，所述处理器模块的输出端还连接有控制驱动或继电器，所述控制驱动或继电器还连接有控制设备。

进一步优化，所述控制设备包括门、灯、空调、排风扇中的一种或多种的组合。

进一步优化，所述ZigBee无线网络包括依次连接的协调器和路由器。

本发明具有如下有益效果：

1. 本发明采用ZigBee无线收发模块，可以无线部署，由多个不同检测点检测不同的房间中有害气体含量；

2. 本发明采用新型传感器检测技术，可以24小时分析监控有害气体含量趋势，并评估在采取措施后是否有效；

3. 本发明的报警模块采用LED灯和报警铃显示检测结果和报警，还有短信提醒功能，当有害气体含量超标存在时，处理器模块会控制GSM模块或WIFI模块发送短信给用户，有助于出门在外的用户得知家中的情况。

附图说明

图1 为本发明的控制结构框图示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效。 

如图1所示的一种基于无线技术的有害气体监测系统，包括处理器模块，处理器模块的输入端连接有ZigBee无线收发模块，处理器模块的输出端分别连接有触摸显示模块、报警模块、语音模块、GSM模块、WIFI模块以及ZigBee无线网络，ZigBee无线收发模块的输入端连接有传感器模块，传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、甲烷传感器、甲醛传感器、苯传感器以及可吸入颗粒物传感器。

本系统中的处理器模块选用MT6575芯片，起到CPU、GPU和Modem 等作用；GSM模块选用MT6162芯片，起到WCDMA/GSM射频收发处理等作用；传感器模块中的各种传感器通过USB接口或RS232通信接口与处理器模块连接，与GSM模块或WIFI模块连接的手机或其他智能终端上同时安装有智能APP软件，可以实时监测室内监测的各项有害气体参数值，并且该APP软件还会对检测到的有害气体参数值进行智能分析，判断是否可以入住等。

本系统通过ZigBee无线传输到主机显示，让用户全面的掌握家中情况。由多个不同检测点检测不同的房间中的气体，多参数检测空气质量检测分3类：

第一类，环境舒适度：温度、湿度等；第二类，厨房安全：一氧化碳、甲烷等；第三类，装潢安全：甲醛、苯、二氧化碳、可吸入颗粒物等。不同的房间有不同针对的传感器，例如：厨房的传感器都是可燃性气体一氧化碳、甲烷等，房间了是甲醛、苯等有毒有害气体。

室内环境监控可以进行两个模式的设定：模式一：实时监控模式，采用传感器采集空气中的被监测气体的含量，给ZigBee无线传输收发器进行无线传输给处理器模块，进行显示；模式二：定时监控模式，在没有人居住的情况下调节到定时模式，每天定时给屋主手机或其他终端发送数据让屋主知道今天房屋里的空气质量情况。

本系统中的报警模块采用LED灯和报警铃显示检测结果和报警，还有短信提醒功能，当有危险存在处理器模块会控制GSM模块或WIFI模块发送短信给用，有助于出门在外的用户得知家中的情况。

处理器模块处理分为两种模式，有用户自由调节：

模式一：报警模式。

当处理器模块接收到来自于ZigBee无线传输收发器所接收到的一氧化碳和烟雾报警信号之后，处理器模块对信息进行处理并通过RS232串口向GSM模块或WIFI模块发送一条经过编码的短信，GSM模块或WIFI模块再通过内置的手机SIM卡借助现有的手机GSM网络向用户的手机传送该信息及时通知用户可能发生的危险。同时处理器模块将ZigBee无线传输收发器接收的气体含量信息进行处理之后将信息显示在真彩液晶屏上，处理器模块同时也与一个发声报警装置相连接，当一氧化碳和烟雾浓度过量时，处理器模块会控制发声报警装置发出大分贝的报警铃。

模式二：定时监测模式。

把仪器放在房屋内，有传感器监测数据传输到ZigBee无线传输收发器再无线传输到总机，每天定时传输数据到用户手机，显示当天的有毒有害气体含量。

本系统同时还具有有害气体排除的功能，当检测到有气体超标时，处理器模块连接的控制驱动或继电器控制控制设备进行运作，比如打开门、灯、空调、排风扇等；或采用系统中的ZigBee无线网络，该网络包括协调器和路由器，路由器连接有上述控制设备，同样可以进行有害气体排除。

Claims (8)

1.一种基于无线技术的有害气体监测系统，包括处理器模块，其特征在于：所述处理器模块的输入端连接有ZigBee无线收发模块；所述处理器模块的输出端分别连接有触摸显示模块、报警模块、语音模块、GSM模块、WIFI模块以及ZigBee无线网络；所述ZigBee无线收发模块的输入端连接有传感器模块；所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、甲烷传感器、甲醛传感器、苯传感器以及可吸入颗粒物传感器。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线技术的有害气体监测系统，其特征在于：所述GSM模块通过短信或拨号和手机、笔记本或其他控制终端进行远程通信，传递监测系统的报警信息并进行远程监控。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线技术的有害气体监测系统，其特征在于：所述WIFI模块通过与WIFI智能通信终端软件连接，控制监测系统。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线技术的有害气体监测系统，其特征在于：所述处理器模块的输出端还连接有控制驱动或继电器，所述控制驱动或继电器还连接有控制设备。

5.根据权利要求4所述的一种基于无线技术的有害气体监测系统，其特征在于：所述控制设备包括门、灯、空调、排风扇中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线技术的有害气体监测系统，其特征在于：所述ZigBee无线网络包括依次连接的协调器和路由器。

7.根据权利要求1所述的一种基于无线技术的有害气体监测系统，其特征在于：所述的一种基于无线技术的有害气体监测系统的工作步骤为：

在实时监控模式下：

a. 使用多种传感器自动采集空气中有害气体气体的含量；

b. 通过ZigBee无线收发模块将数据无线传输给处理器模块；

c. 当处理器模块接收到来自于ZigBee无线传输收发器所接收到的有害气体含量超限报警信号之后，处理器模块对信息进行处理并向GSM模块或WIFI模块发送一条经过编码的短信；

d. GSM模块或WIFI模块再通过内置的手机SIM卡借助现有的手机GSM网络向用户的手机传送该信息，通知用户可能发生的危险；

e. 处理器模块将ZigBee无线传输收发器接收的有害气体含量信息进行处理之后同时将信息显示在主机上，让用户全面的掌握家中情况，当有害气体超标时时，处理器模块会控制发声报警装置发出大分贝的报警铃。

8.在定时监控模式下：

a. 使用传感器定时采集空气中有害气体的含量；

b. 通过ZigBee无线收发模块将数据无线传输给处理器模块；

c. 用户通过GSM模块或WIFI模块将定时监测的各项有害气体的含量数值反馈到安装有智能APP软件的手机或其他智能终端上，并且该APP软件还会对检测到的数值进行智能分析比对，显示当天的空气质量报告； 

d. 当检测到有害气体超标时，处理器模块连接的控制驱动或继电器控制控制设备进行通风，以达到有害气体排除的目的；

e. 系统中ZigBee无线网络的路由器连接有上述控制设备，所以也可以通过ZigBee无线网络的协调器和路由器进行有害气体排除，得到相同的效果。