CN104874505A - 一种基于pm2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备及其控制方法，包括自动喷雾主控制模块，与自动喷雾主控制模块配合连接的无线通信模块、空气PM2.5自动检测模块、定位模块、供电模块、继电器/阀门控制器驱动模块，继电器/阀门控制器与所述继电器/阀门控制器驱动模块相接并连接屋顶集成供水喷雾设施，自动检测和定位空气PM2.5并传输给自动喷雾主控制模块，自动喷雾主控制模块控制继电器/阀门控制器驱动模块来驱动继电器/阀门控制器使屋顶集成供水喷雾设施进行喷雾降霾工作。其采用集成化、模块化、智能化的设计，结构清晰、设计新颖合理，实现方便,成本较低，解决空中降霾的问题、提高减霾效果。

Description

一种基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种应用于城市治污减霾使用的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备及其控制方法。

背景技术

治污减霾是现在城市环境治理中的一项关注重点，随着工业排放、汽车尾气排放等的不断加剧，城市雾霾这一大气污染现象频频出现，已经严重威胁到人们的健康水平和城市的可持续发展。然而实现从根源上治理雾霾往往需要相当漫长的时间，因此开发一种切实有效的在雾霾发生时能够起到快速降霾效果的设备，实现减霾控制，是非常具有实际价值的。

目前通常使用的降霾方法主要是通过洒水喷雾等手段利用水对空气中PM2.5颗粒的吸附作用来实现的，但是目前的洒水喷雾降霾大都通过粗放式的方式来进行，由于没有跟雾霾监测数据进行联动，无法通过数据监测减霾效果，只是通过行政指令来进行操作，盲目性很大、对水资源的浪费很大。另一方面，现在的洒水喷雾措施主要在地面进行，能够进行减霾影响的空间范围很小，致使减霾效率很低。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明目的是提供一种结构简单、设计合理、实现方便、效果明显而且低成本、低资源消耗的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备，包括防水密闭的外壳，外壳由密封壳体和设置在密封壳体顶部的密封盖构成，设于密封壳体内的自动喷雾主控制模块，无线通信模块与自动喷雾主控制模块相接，分别与自动喷雾主控制模块输入端连接空气PM2.5自动检测模块、定位模块和供电模块，与自动喷雾主控制模块输出端连接的继电器/阀门控制器驱动模块，密封壳体上设有无线通信天线接插件、PM2.5检测传感器探头接插件、定位天线接插件、电源线接插件、继电器/阀门控制器接插件,其中，无线通信天线通过无线通信天线接插件与所述无线通信模块相接，PM2.5检测传感器通过PM2.5检测传感器探头接插件与所述空气PM2.5自动检测模块相接，定位天线通过定位天线接插件与所述定位模块相接，市电电源线通过电源线接插件与所述供电模块相接，继电器/阀门控制器通过继电器/阀门控制器接插件与所述继电器/阀门控制器驱动模块相接，所述继电器/阀门控制器与屋顶集成供水喷雾设施连接。

在上述技术方案中，所述无线通信模块上设置有用于安装移动电话SIM卡的SIM卡座。

在上述技术方案中，所述PM2.5检测传感器探头接插件和电源线接插件以及继电器/阀门控制器接插件分别配合设置有防水接插件。

在上述技术方案中，所述空气PM2.5自动检测模块中设置有定时检测触发器，按固定间隔时间触发所述PM2.5检测传感器对空气中PM2.5参数进行采集。

在上述技术方案中，所述供电模块连接有用于对设备加电或断电状态进行检测的告警电路模块，所述告警电路模块与所述自动喷雾主控制模块的输入端相接。

在上述技术方案中，所述无线通信模块为WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、WCDMA模块、CDMA2000模块、3G模块或4G模块中的一个或多个的组合。

在上述技术方案中，所述定位模块为北斗定位模块和GPS定位模块中的一个或两个的组合。

本发明还提供了一种实现简单、操作简便、智能管理、性能稳定可靠的，且具有节约资源、务实高效、功能完备的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：第一步，组装屋顶自动喷雾减霾设备并将组装后的设备与继电器/阀门控制器以及受继电器/阀门控制器控制的供水设备和屋顶集成供水喷雾设施连接，其包括：

首先，打开外壳密封盖，将手机SIM卡装入无线通信模块上的SIM卡座中，再将外壳密封盖盖好；

然后，将无线通信天线连接在无线通信天线接插件上，将定位天线连接在定位天线接插件上；

其次，将继电器/阀门控制器通过防水接插件连接在继电器/阀门控制器接插件上与自动喷雾主控制模块连接，将PM2.5检测传感器通过防水接插件连接在PM2.5检测传感器探头接插件上，将市电电源线通过防水接插件连接在电源线接插件上，屋顶自动喷雾减霾设备开始加电。

第二步，对所述屋顶自动喷雾减霾设备进行初始化；

首先，使用屋顶自动喷雾减霾设备初始化设置客户端软件通过数据设置接口连接需要初始化的屋顶自动喷雾减霾设备的自动喷雾主控制模块，在初始化设置客户端软件上选择该设备，设置“远程控制主机网络地址”、“PM2.5数据采集回传时间间隔”、“允许喷雾工作时间范围”、“PM2.5数据喷雾联动阈值”、“PM2.5数据喷雾联动启动条件判断时间间隔”、“每次喷雾持续时间”和“喷雾工作启动模式”；

然后，在初始化设置客户端软件上提交输入的初始化设置，客户端软件向该屋顶自动喷雾减霾设备的自动喷雾主控制模块发送设置数据，数据设置写入完毕后，该设备的自动喷雾主控制模块向客户端软件发送回复信息，通知客户端软件是否设置成功。

第三步，屋顶自动喷雾减霾设备的自动喷雾主控制模块依据步骤S2中的数据，启动空气PM2.5自动检测模块工作，空气PM2.5自动检测模块驱动PM2.5检测传感器实时采集PM2.5数据并输出给自动喷雾主控制模块，自动喷雾主控制模块将数据传输给远程控制主机；

第四步，远程控制主机通过互联网通道向屋顶自动喷雾减霾设备的自动喷雾主控制模块发送指令，自动喷雾主控制模块对指令信息进行解码分析，根据指令内容执行相应动作或回传相应信息；

第五步，当指令内容为“控制喷雾动作”时，自动喷雾主控制模块通过继电器/阀门控制器驱动模块驱动阀门或水泵的开启或关闭，进行自动喷雾主控制模块生成指令回复信息并通过无线通信模块自动向内置的远程控制主机地址发送回复信息，通知远程控制主机相应阀门或水泵的开启或关闭成功与否，自动喷雾减霾设备进行喷雾降霾工作。

在上述技术方案中，指令内容包括“控制喷雾动作”、“查询位置”、“查询设备编号”、“查询设备版本号”、“信息解码失败或不完整”。

在上述技术方案中，喷雾启动模式包括自动启动模式或远程控制启动模式，设置为自动启动模式时，设备将在远程控制主机不参与控制的情况下自动进行喷雾减霾工作。

本发明与现有技术相比，采用集成化、模块化、智能化的设计，结构清晰、设计新颖合理，实现方便其成本较低，解决了城市中空中降霾的问题、提高了减霾效果，填补了将雾霾监测和降霾措施精准联动的空白。

附图说明

图1为本发明屋顶自动喷雾减霾设备的电路原理框图；

图2为本发明屋顶自动喷雾减霾设备结构示意图；

图3为本发明屋顶自动喷雾减霾设备的屋顶集成供水喷雾设施结构示意图；

图4为本发明控制方法的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至4所示，本发明所述的一种基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备，包括自动喷雾主控制模块、无线通信模块、空气PM2.5自动检测模块、A/D转换模块、定位模块、继电器/阀门控制器驱动模块、供电模块。所述供电模块连接有用于对屋顶自动喷雾减霾设备加电或断电状态进行检测的告警电路模块，所述告警电路模块与所述自动喷雾主控制模块的输入端相接。

无线通信模块与自动喷雾主控制模块相接且用于与远程控制主机无线连接，空气PM2.5自动检测模块与自动喷雾主控制模块的输入端相接且用于通过A/D转换模块获取PM2.5检测传感器的数据，所述空气PM2.5自动检测模块中设置有定时检测触发器，按固定间隔时间触发所述PM2.5检测传感器对空气中PM2.5参数进行采集。

定位模块用于对所述的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备进行定位，所述定位模块为北斗定位模块和GPS定位模块中的一个或两个的组合。继电器/阀门控制器驱动模块与自动喷雾主控制模块的输出端相接并连接有用于控制喷雾设施供水喷雾启动或停止的继电器/阀门控制器。

供电模块接入220V市电电源并与自动喷雾主控制模块、无线通信模块、空气PM2.5自动检测模块、定位模块、继电器/阀门控制器驱动模块、告警电路模块相连接进行供电，告警电路与自动喷雾主控制模块和供电模块相接用于监控供电模块运行状态，所述无线通信模块上设置有用于安装手机SIM卡的SIM卡座，所述无线通信模块上接有无线通信天线，所述定位模块上接有定位天线。所述自动喷雾主控制模块卡用单片机来实现。

如图2所示，本实施例中，所述的自动喷雾主控制模块、无线通信模块、空气PM2.5自动检测模块、A/D转换模块、定位模块、继电器/阀门控制器驱动模块、告警电路模块和供电模块均设置在防水密封的外壳内，所述的防水密封外壳由密封壳体以及设置在密封壳体顶部的密封盖构成，所述密封壳体上设置有无线通信天线接插件、定位天线接插件、电源线接插件、继电器/阀门控制器接插件和PM2.5检测传感器探头接插件，所述无线通信天线通过无线通信天线接插件与所述无线通信模块相接，所述定位天线通过定位天线接插件与所述定位模块相接，所述电源模块通过电源线接插件和相配合的防水接插件与供电电源相接，所述继电器/阀门控制器驱动模块与继电器/阀门控制器通过继电器/阀门控制器接插件和相配合的防水接插件与屋顶集成供水喷雾设施相接，所述空气PM2.5自动检测模块通过PM2.5检测传感器探头接插件和相配合的防水接插件与PM2.5检测传感器探头相接。所述防水密封外壳、防水接插件的防水等级达到IP67，适合室外露天环境使用。

本实施例中，所述无线通信模块为WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、WCDMA模块、CDMA2000模块和3G、4G模块的一种或多种的组合。无线通信模块通信所使用的网络平台是GSM网络、GPRS网络、WCDMA网络、CDMA2000网络和3G、4G网络以及使用IP地址的网络中的一种或多种的组合。

如图2和图3所示，本实施例中所述的对屋顶集成供水喷雾设施，包括喷雾供水管道、雾化喷嘴和受控供水设备，受控供水设备通过继电器/阀门控制器接插件和相配合的防水接插件控制主机相连，喷雾供水管道铺设在屋顶屋檐四周并与受控供水设备相连接获得供水来源，雾化喷嘴以一定间距安装在喷雾供水管道上并朝向屋檐外侧。所述的受控供水设备根据屋顶供水条件，可以选择水泵或电磁阀门。

如附图4所示，本发明所述的一种基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾控制方法，包括以下步骤：

步骤一，组装屋顶自动喷雾减霾设备并将组装后的设备与继电器/阀门控制器以及受继电器/阀门控制器控制的供水设备和屋顶集成供水喷雾设施连接具体过程如下：

101，若使用无线通信运营商网络进行通信，需要打开密封盖，将手机SIM卡插入无线通信模块上的SIM卡座中，如果使用WIFI网络通信，则省去这一步；

102，将无线通信天线连接在无线通信天线接插件上，将定位天线连接在定位天线接插件上；

103，将继电器/阀门控制器通过防水接插件连接在继电器/阀门控制器接插件上与受控供水设备连接，将喷雾供水管道连接在受控供水设备上，将雾化喷嘴连接在供水管道上，将受控供水设备连接水源；

将PM2.5检测传感器通过防水接插件连接在PM2.5检测传感器探头接插件上，将市电电源线通过防水接插件连接在电源线接插件上，此时电源模块将市电220v电源通过电源适配转换与所述的自动喷雾主控制模块、无线通信模块、空气PM2.5自动检测模块、定位模块、继电器/阀门控制器驱动模块、告警电路模块接通，屋顶自动喷雾减霾设备开始加电准备工作。

步骤二，对所述屋顶自动喷雾减霾设备进行初始化，设置工作参数，具体步骤如下：

201，通过USB连接线将电脑和自动喷雾主控制模块进行连接，通过电脑上的专用设置软件发现该设备后，分别在“远程控制主机网络地址”栏目中输入远程控制主机互联网地址和端口、在“PM2.5数据采集回传时间间隔”栏目中输入设备回传PM2.5检测数据的时间间隔、在“工作时间范围”栏目中输入允许设备启动喷雾工作的时间段范围、在“PM2.5数据喷雾联动阈值”栏目中输入允许设备启动喷雾工作的最低PM2.5浓度数值、在“PM2.5数据喷雾联动启动条件判断时间间隔”栏目中输入设备进行PM2.5数据喷雾联动启动条件判断的间隔时间、在“每次喷雾持续时间”栏目中输入设备每次启动喷雾工作时的持续时间、在“喷雾工作启动模式”项目中进行自动启动模式或远程控制启动模式的选择。

具体的，设置指令由头标识、协议代码和协议内容三部分组成，如#LYZT#S01*1.1.1.1:80#S02*2.2.2.2:80#S03*WIFI*12345678*WPA2-PSK#S04*60#S05*00:00:00*05:00:00#S06*200#S07*60#S08*30#S09*Auto#，其中#LYZT为头标识，S01为协议代码，表示设置远程控制主机参数，1.1.1.1:80为协议内容，表示远程控制主机网络地址为1.1.1.1、通信端口为80；S02为协议代码，表示设置本机网络参数，2.2.2.2:80为协议内容，表示本机网络地址为2.2.2.2、通信端口为80；S03为协议代码，表示设置WIFI参数，WIFI*12345678*WPA2-PSK为协议内容，表示本机接入的WIFI网络的网络名称为WIFI、密码为12345678和加密方式为WPA2-PSK；S04为协议代码，表示设置PM2.5数据采集回传时间间隔，60为协议内容，表示设置PM2.5数据采集回传时间间隔为60分钟；S05为协议代码，表示设置工作时间范围，00:00:00*05:00:00为协议内容，表示设置工作时间范围为每天00:00:00到05:00:00之间；S06为协议代码，表示设置PM2.5数据喷雾联动阈值，200为协议内容，表示设置PM2.5数据喷雾联动阈值为200；S07为协议代码，表示设置PM2.5数据喷雾联动启动条件判断时间间隔，60为协议内容，表示设置数据喷雾联动启动条件判断时间间隔为60分钟；S08为协议代码，表示设置每次喷雾持续时间，30为协议内容，表示设置每次喷雾持续时间为30分钟；S09为协议代码，表示设置喷雾工作启动模式，Auto为协议内容，表示设置喷雾工作启动模式为自动模式；

202，在初始化设置客户端软件上提交输入的初始化设置，客户端软件向该屋顶自动喷雾减霾设备的自动喷雾主控制模块发送设置数据，数据设置写入完毕后，该设备的自动喷雾主控制模块向客户端软件发送回复信息，通知客户端软件是否设置成功。

步骤三，屋顶自动喷雾减霾设备自动回传PM2.5检测数据工作：屋顶自动喷雾减霾设备根据步骤二初始化时设定的参数，自动向远程控制主机回传PM2.5检测数据，具体过程如下：

301，屋顶自动喷雾减霾设备根据步骤二初始化时设定的“PM2.5数据采集回传时间间隔”参数，在间隔时间到达时，自动喷雾主控制模块启动空气PM2.5自动检测模块工作，空气PM2.5自动检测模块驱动PM2.5检测传感器实时采集PM2.5数据并输出给自动喷雾主控制模块，其中，检测PM2.5实时数据的PM2.5检测传感器通过防水接插件连接在PM2.5检测传感器探头接插件上；

自动喷雾主控制模块将数据传输给设备内安装的无线通信模块通过设备手机SIM卡、设备无线通信天线、移动通信运营商基站、互联网络、移动通信运营商数据网络传输给远程控制主机；

数据传输指令由头标识、设备编号、协议代码和协议内容四部分组成，如#LYZT#LY000001#R01*200*2015/04/16 12:00:00#，其中，#LYZT为头标识，LY000001为设备编号、R01为协议代码，表示回传PM2.5监测数据，200和2015/04/16 12:00:00为协议内容，表示在2015/04/16 12:00:00时刻监测数据值为200；

302，数据发送完毕后，自动喷雾主控制模块将空气PM2.5自动检测模块置为休眠状态，等待下一次时间间隔达到时再次启动。

步骤四，通过远程控制主机控制屋顶自动喷雾减霾设备进行喷雾降霾工作：使用远程控制主机并通过互联网通道向屋顶自动喷雾减霾设备发送“控制喷雾动作”、“查询位置”、“查询设备编号”和“查询设备版本号”指令，设备内安装的无线通信模块通过互联网络、移动通信运营商数据网络、移动通信运营商基站、设备无线通信天线和设备手机SIM卡接收远程控制主机发送的指令并传输给自动喷雾主控制模块，自动喷雾主控制模块对无线通信模块输出的指令信息进行解码分析，首先判断是否解码成功、指令是否完整，正确后再判断指令内容，进而按指令要求执行相应动作或回传相应信息，根据指令内容执行相应动作或回传相应信息的具体过程如下：

401，当指令内容为“控制喷雾动作”时，自动喷雾主控制模块通过继电器/阀门控制器驱动模块驱动阀门或水泵的开启或关闭，然后自动喷雾主控制模块生成指令回复信息并通过无线通信模块自动向内置的远程控制主机地址发送回复信息，通知远程控制主机相应阀门或水泵的开启或关闭成功与否；

回复信息由头标识、设备编号、协议编码和协议内容四部分组成，如#LYZT#LY000001#RA01*0*12345678#，其中，#LYZT为头标识、LY000001为设备编号、RA01为协议编码，表示对继电器/阀门控制器驱动模块的1号控制通道开启的回复，0*12345678为协议内容，表示开启成功；如#LYZT#LY000001#RA01*1*12345678#，其中，#LYZT为头标识、LY000001为设备编号、RA01为协议编码，表示对继电器/阀门控制器驱动模块的1号控制通道开启的回复、1*12345678为协议内容，表示开启失败；

402，当指令内容为“查询位置”时，自动喷雾主控制模块启动定位模块工作通过定位天线然后获取当前位置信息，然后自动喷雾主控制模块生成包含有定位信息的回复信息并通过无线通信模块自动向内置的远程控制主机地址发送回复信息；

回复信息由头标识、设备编号、协议编码和协议内容四部分组成，如#LYZT#LY000001#RB01*108.953673*34.276368#，其中，#LYZT为头标识、LY000001为设备编号、RB01为协议编码，表示对查询位置的回复、108.953673*34.276368为协议内容，表示当前设备经纬度信息；

403，当指令内容为“查询设备编号”时，自动喷雾主控制模块检索自身存储的设备编号信息，然后自动喷雾主控制模块生成包含有设备编号信息的回复信息并通过无线通信模块自动向内置的远程控制主机地址发送回复信息；

回复信息由头标识、协议编码和协议内容三部分组成，如#LYZT#RC01*LY000001#，其中，#LYZT为头标识、RC01为协议编码，表示对查询设备编号的回复、LY000001为协议内容，表示当前设备编号信息；

404，当指令内容为“查询设备版本号”时，自动喷雾主控制模块检索自身存储的设备软件版本号信息，然后自动喷雾主控制模块生成包含有设备软件版本号信息的回复信息并通过无线通信模块自动向内置的远程控制主机地址发送回复信息；

回复信息由头标识、设备编号、协议编码和协议内容四部分组成，如#LYZT#LY000001#RD01*1.0.0#，其中，#LYZT为头标识、LY000001为设备编号、RD01为协议编码，表示对查询设备版本号的回复、1.0.0为协议内容，表示当前设备的软件版本号信息。

405，当自动喷雾主控制模块接收到的指令信息解码失败或不完整时，自动喷雾主控制模块生成指令接收失败回复信息并通过无线通信模块自动向内置的远程控制主机地址发送指令接收失败回复信息。

回复信息由头标识、设备编号、协议编码三部分组成，如#LYZT#LY000001#RE01#，其中，#LYZT为头标识、LY000001为设备编号、RE01为协议编码，表示接受指令错误；

步骤五，通过屋顶自动喷雾减霾设备自动进行喷雾降霾工作：当屋顶自动喷雾减霾设备在步骤二的初始化设置中将“喷雾工作启动模式”设置为自动启动模式时，设备将在远程控制主机不参与控制的情况下自动进行喷雾减霾工作，具体过程如下：

501，在步骤二中初始化设置“允许喷雾工作时间范围”参数设定的时间范围内，当屋顶自动喷雾减霾设备到达步骤二中初始化设置“PM2.5数据喷雾联动启动条件判断时间间隔”参数设定的间隔时间时，自动喷雾主控制模块启动空气PM2.5自动检测模块工作，空气PM2.5自动检测模块驱动PM2.5检测传感器实时采集PM2.5数据并输出给自动喷雾主控制模块，自动喷雾主控制模块将实时PM2.5数据与步骤二中初始化设置“PM2.5数据喷雾联动阈值”参数设定的PM2.5与之范围进行比对，如果落在联动阈值范围内，则自动喷雾主控制模块控制继电器/阀门控制器开启，通过喷雾设施进行供水喷雾动作，同时在PM2.5检测结束后自动喷雾主控制模块将空气PM2.5自动检测模块至于休眠状态；

502，当步骤501中所述的检测获得的PM2.5实时数据落在联动阈值范围外，则自动喷雾主控制模块不进行动作，同时在PM2.5检测结束后自动喷雾主控制模块将空气PM2.5自动检测模块至于休眠状态；

503，在步骤501中所述的供水喷雾动作启动后，自动喷雾主控制模块在步骤二中初始化设置“每次喷雾持续时间”参数设定的持续时间到达时，自动关闭继电器/阀门控制器，停止喷雾动作。

上述的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾控制方法，其特征在于：步骤一中还需连接受继电器/阀门控制器控制的电控阀门或水泵，并将电控阀门或水泵与屋顶集成供水喷雾设施的供水管道相连接；

步骤一中将市电电源线通过防水接插件连接在电源线接插件上，屋顶自动喷雾减霾设备开始加电工作时，自动喷雾主控制模块生成设备加电启动回复信息并通过无线通信模块自动向内置的远程控制主机地址发送加电启动回复信息；

回复信息由头标识、设备编号、协议编码和协议内容四部分组成，如#LYZT#LY000001#R02*2015/4/16 12:00:00#，其中，#LYZT为头标识、LY000001为设备编号、R02为协议编码，表示设备加电启动、2015/4/16 12:00:00为协议内容，表示设备加电启动时间；

当设备断电停止工作时，告警电路模块利用电容蓄电电量生成设备断电关闭回复信息并通过无线通信模块自动向内置的远程控制主机地址发送断电关闭回复信息；回复信息由头标识、设备编号、协议编码和协议内容四部分组成，如#LYZT#LY000001#R03*2015/4/16 12:00:00#，其中，#LYZT为头标识、LY000001为设备编号、R03为协议编码，表示设备断电关闭、2015/4/1612:00:00为协议内容，表示设备断电关闭时间；

当自动喷雾主控制模块接收到的指令不是来源于远程控制主机的网络地址时，则自动喷雾主控制模块不执行相应指令，自动忽略；

不论在步骤二设备初始化过程中设置“喷雾工作启动模式”为自动启动模式或远程控制启动模式，均能进行步骤三的屋顶自动喷雾减霾设备自动回传PM2.5检测数据的工作；

步骤五中，只有在步骤二中初始化设置“允许喷雾工作时间范围”参数设定的时间范围内，屋顶自动喷雾减霾设备才能进行自动喷雾降霾的数据检测、条件判断和启动喷雾的工作；

不论在步骤二设备初始化过程中设置“喷雾工作启动模式”为自动启动模式或远程控制启动模式，均能进行步骤四的通过远程控制主机控制屋顶自动喷雾减霾设备进行喷雾降霾工作；

步骤四中通过远程控制主机控制屋顶自动喷雾减霾设备启动喷雾降霾工作后，即使远程控制主机未发送停止指令，自动喷雾减霾设备的自动喷雾主控制模块也会在步骤二中初始化设置“每次喷雾持续时间”参数设定的持续时间到达时，自动关闭继电器/阀门控制器，停止喷雾动作；

步骤四中远程控制主机向屋顶自动喷雾减霾设备发送的控制指令采用加密传输的方式，只有在屋顶自动喷雾减霾设备的自动喷雾主控制模块利用内置的解密密钥将加密传输的控制指令成功解密并验证完整性的情况下，自动喷雾主控制模块才会接受和执行相应的控制指令；

在以上步骤二、步骤三、步骤四和步骤五的全部工作过程中，电供电电源突然断电时，自动喷雾主控制模块自动生成设备断电关闭回复信息并通过无线通信模块自动向内置的远程控制主机地址发送断电关闭回复信息；

在以上步骤二、步骤三、步骤四和步骤五的全部工作过程中，当需要对屋顶自动喷雾减霾设备复位时，通过远程控制主机向屋顶自动喷雾减霾设备发送复位指令，自动喷雾减霾设备内安装的无线通信模块通过移动通信基站、无线通信天线和安装在SIM卡卡座上的手机SIM卡接收复位指令并输出给自动喷雾主控制模块，自动喷雾主控制模块成功解码解析复位指令内容后执行复位，自动喷雾减霾设备重新从步骤二开始执行。

上述的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾控制方法，其特征在于：步骤401中所述“控制喷雾动作”的指令内容由控制标识、协议名称和协议参数三部分组成，所述控制标识为远程控制主机生成的指令唯一编码，该控制标识包含在对应指令的回复信息中，所述协议名称对屋顶自动喷雾减霾设备执行启动还是停止的动作进行设定，所述指令参数对控制动作的执行时间进行设定。

综上所述，本发明为了使基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备正常工作，为该设备设计了一套完整的传输层协议，在协议中定义了“基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备”的指令格式、功能和安全策略，协议包括五大类：设置工作参数的设置类指令，“控制喷雾动作”、“查询位置”的控制类指令，“查询设备编号”、“查询设备版本号”的测试类指令，加电、断电的告警类指令，以及回复各种设置、控制和测试的回复类指令。当无线通信模块接收到指令时，自动喷雾主控制模块内的软件负责解码、解析并执行指令并给出相应回复。出于安全考虑，传输层协议制定了安全策略，设备内部内置了远程控制主机的地址信息，设备直接受该远程控制主机的指令控制，同时在传输时进行了加密，只有正确解密才能解析协议内容。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的屋顶自动喷雾减霾设备采用集成化、模块化、智能化的设计，结构清晰、设计新颖合理，实现方便其成本较低，解决了城市中空中降霾的问题、提高了减霾效果，填补了将雾霾监测和降霾措施精准联动的空白；

2、本发明中无线通信模块使用的网络平台可以是GSM网络、GPRS网络、CDMA2000网络、WCDMA网络以及其它移动通信运营商支持的3G和4G网络和使用IP地址的网络中的一种或多种的组合，由于这些网络已经在全国范围内实现联网和漫游，避免了专门铺设通信线缆带来的人力和物力的成本，因此本发明具有通信能力强、双线数据传输、性能稳定可靠、使用费用低廉等优点；

3、本发明支持多路继电器/阀门控制器的控制，可实现同时控制多路继电器/阀门控制器工作和停止的指令控制，能够扩展屋顶自动喷雾减霾设备的适用范围；

4、本发明定义了一套完整的传输层协议，在协议中定义了屋顶自动喷雾减霾设备指令的格式、功能与加解密认证方式，协议包括五大类别：设置类指令、动作类指令、测试类指令、回复类指令和告警类指令，自动喷雾主控制模块负责解码解析并执行指令，以及给出回复指令；

5、本发明设备内置有定位模块，定位数据可按照指令回传给远程控制主机，这个功能对城市雾霾状态的区域检测十分有利，利用数字地图系统可将城市雾霾状态分布清晰的现实在地图上；

6、本发明有一套完备的安全策略，按此策略，设备只接受和执行合法的远程控制主机的指令，设备回复信息也只有合法的远程控制主机能够接受和解析，按此策略可以避免非法指令的入侵，起到防止设备被非法利用的目的；

7、本发明中的空气PM2.5自动检测模块、A/D转换模块、供电模块和告警电路模块均安装在防水密闭的保护外壳内，且通过防水接插件连接外部供电线路，防水等级达到IP67，非常适合屋顶暴露在露天环境下的使用；

8、综上所述，本发明设计新颖合理，实现方法简便且成本较低，工作稳定可靠，具有可扩展性，功能完备，安全性高，具有操作简便，使用寿命长，维护成本低的优点，便于推广应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备，其特征在于：包括防水密闭的外壳，外壳由密封壳体和设置在密封壳体顶部的密封盖构成，设于密封壳体内的自动喷雾主控制模块，无线通信模块与自动喷雾主控制模块相接，分别与自动喷雾主控制模块输入端连接的空气PM2.5自动检测模块、定位模块和供电模块，与自动喷雾主控制模块输出端连接的继电器/阀门控制器驱动模块，密封壳体上设有无线通信天线接插件、PM2.5检测传感器探头接插件、定位天线接插件、电源线接插件、继电器/阀门控制器接插件,

其中，无线通信天线通过无线通信天线接插件与所述无线通信模块相接，PM2.5检测传感器通过PM2.5检测传感器探头接插件与所述空气PM2.5自动检测模块相接，定位天线通过定位天线接插件与所述定位模块相接，市电电源线通过电源线接插件与所述供电模块相接，继电器/阀门控制器通过继电器/阀门控制器接插件与所述继电器/阀门控制器驱动模块相接，所述继电器/阀门控制器与屋顶集成供水喷雾设施连接。

2.根据权利要求1所述的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备，其特征在于：所述无线通信模块上设置有用于安装移动电话SIM卡的SIM卡座。

3.根据权利要求1所述的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备，其特征在于：所述PM2.5检测传感器探头接插件，电源线接插件以及继电器/阀门控制器接插件分别配合设置有防水接插件。

4.根据权利要求1所述的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备，其特征在于：所述空气PM2.5自动检测模块中设置有定时检测触发器，按固定间隔时间触发所述PM2.5检测传感器对空气中PM2.5参数进行采集。

5.根据权利要求1所述的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备，其特征在于：所述供电模块连接有用于对设备加电或断电状态进行检测的告警电路模块，所述告警电路模块与所述自动喷雾主控制模块的输入端相接。

6.根据权利要求1所述的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备，其特征在于：所述无线通信模块为WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、WCDMA模块、CDMA2000模块、3G模块或4G模块中一个或多个的组合。

7.根据权利要求1所述的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾设备，其特征在于：所述定位模块为北斗定位模块和GPS定位模块中的一个或两个的组合。

8.一种基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、组装屋顶自动喷雾减霾设备并将组装后的设备与继电器/阀门控制器以及受继电器/阀门控制器控制的供水设备和屋顶集成供水喷雾设施连接，其包含：

S11、打开外壳密封盖，将手机SIM卡装入无线通信模块上的SIM卡座中，再将外壳密封盖盖好；

S12、将无线通信天线连接在无线通信天线接插件上，将定位天线连接在定位天线接插件上；

S13、将继电器/阀门控制器通过防水接插件连接在继电器/阀门控制器接插件上与自动喷雾主控制模块连接，将PM2.5检测传感器通过防水接插件连接在PM2.5检测传感器探头接插件上，将市电电源线通过防水接插件连接在电源线接插件上，屋顶自动喷雾减霾设备开始加电；

S2、对所述屋顶自动喷雾减霾设备进行初始化；

S21、使用屋顶自动喷雾减霾设备初始化设置客户端软件通过数据设置接口连接需要初始化的屋顶自动喷雾减霾设备的自动喷雾主控制模，在初始化设置客户端软件上选择该设备，设置“远程控制主机网络地址”、“PM2.5数据采集回传时间间隔”、“允许喷雾工作时间范围”、“PM2.5数据喷雾联动阈值”、“PM2.5数据喷雾联动启动条件判断时间间隔”、“每次喷雾持续时间”和“喷雾工作启动模式”；

S22、在初始化设置客户端软件上提交输入的初始化设置，客户端软件向该屋顶自动喷雾减霾设备的自动喷雾主控制模发送设置数据，数据设置写入完毕后，该设备的自动喷雾主控制模块向客户端软件发送回复信息，通知客户端软件是否设置成功；

S3、屋顶自动喷雾减霾设备的自动喷雾主控制模块依据步骤S2中的数据，启动空气PM2.5自动检测模块工作，空气PM2.5自动检测模块驱动PM2.5检测传感器实时采集PM2.5数据并输出给自动喷雾主控制模，自动喷雾主控制模将数据传输给远程控制主机；

S4、远程控制主机通过互联网通道向屋顶自动喷雾减霾设备的自动喷雾主控制模发送指令，自动喷雾主控制模对指令信息进行解码分析，根据指令内容执行相应动作或回传相应信息；

S5、当指令内容为“控制喷雾动作”时，自动喷雾主控制模通过继电器/阀门控制器驱动模块驱动阀门或水泵的开启或关闭，进行自动喷雾主控制模块生成指令回复信息并通过无线通信模块自动向内置的远程控制主机地址发送回复信息，通知远程控制主机相应阀门或水泵的开启或关闭成功与否，自动喷雾减霾设备进行喷雾降霾工作。

9.根据权利要求8所述的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾控制方法，其特征在于：在步骤S4中，指令内容包括“控制喷雾动作”、“查询位置”、“查询设备编号”、“查询设备版本号”、“信息解码失败或不完整”。

10.根据权利要求8所述的基于PM2.5检测的屋顶自动喷雾减霾控制方法，其特征在于：在步骤S21中，喷雾启动模式包括自动启动模式或远程控制启动模式，设置为自动启动模式时，设备将在远程控制主机不参与控制的情况下自动进行喷雾减霾工作。