CN105446228B - 一种环境监测的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种环境监测的方法及系统，所述方法包括：环境监测设备获取周边环境参数，将所述环境参数上传至远程服务器；显示设备从远程服务器获取所述环境参数并显示，获取用户触发的手动控制指令，并发送所述手动控制指令给控制设备；控制设备根据所述控制指令执行控制操作。本发明可以实时获取周边环境参数，通过显示设备显示实时环境参数给用户，同时设置有控制设备，检测到环境出现异常，用户可以手动控制控制设备的开启或关闭，以实现当前环境的改善。

Description

一种环境监测的方法及系统
技术领域
本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种环境监测的方法及系统。
背景技术
随着空气质量的恶化，雾霾天气的频繁出现，空气环境开始越来越收到人们的重视。市面上出现了一些实时监测环境的监测仪，但现有的环境监测仪都只有监测环境的功能，没有相应的应急处理功能。
发明内容
本发明提供一种环境监测的方法及系统，以解决现有技术中没有针对在监测到环境质量不达标时应急处理的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种环境监测的方法，所述方法包括：
环境监测设备获取周边环境参数，将所述环境参数上传至远程服务器；
显示设备从远程服务器获取所述环境参数并显示，获取用户触发的手动控制指令，并发送所述手动控制指令给控制设备；以及
控制设备根据所述控制指令执行控制操作。
本发明实施例的另一目的在于提供一种环境监测的系统，所述系统包括：
环境监测设备，用于获取周边环境参数；
远程服务器，用于接收环境监测仪上传的所述环境参数；
显示设备，用于从远程服务器获取所述环境参数并显示，获取用户触发的手动控制指令，并发送所述手动控制指令给控制设备；以及
控制设备，用于根据所述控制指令执行控制操作。
在本发明是实施例中，环境监测设备获取周边环境参数，将所述环境参数上传至远程服务器；显示设备从远程服务器获取所述环境参数并显示，获取用户触发的手动控制指令，并发送所述手动控制指令给控制设备；以及控制设备根据所述控制指令执行控制操作。本发明可以实时获取周边环境参数，通过显示设备显示实时环境参数给用户，同时设置有控制设备，检测到环境出现异常，用户可以手动控制控制设备的开启或关闭，以实现当前环境的改善。
附图说明
图1是本发明实施例提供的环境监测的方法流程图。
图2是本发明实施例提供的SD卡离线保存的方法流程图。
图3是本发明实施例提供的环境监测系统的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的环境监测的方法流程图，详述如下：
在步骤S101中，环境监测设备获取周边环境参数，将所述环境参数上传至远程服务器；
在本发明实施例中，环境监测设备包括环境监测仪，可以是一个环境监测仪，也可以包括两个以上的环境监测仪，环境监测仪内置有Zigbee模块，ZigBee模块有三种不同类型的设备，分别叫做协调节点、路由节点、终端节点。协调节点有且只有一个，是组建网络的核心，可创建自己的ZigBee无线网络，允许路由和终端节点加入此网络。路由节点和终端节点通过信道号以及唯一PANID加入网络，与协调节点形成自组网。通过程序设置其中一个环境监测仪的Zigbee模块作为协调节点，协调节点设置PANID与信道，并定时广播自己的网络信息。终端节点全信道扫描，当在某个信道上扫描到网络信息，发送一个握手信号到协调节点，协调节点收到信号后，返回一个确认值，并分配一个网络地址，终端节点将自己的PANID修改成当前网络的PANID，即成功加入该网络。当环境监测设备包括两个以上的环境监测仪时，两个以上的环境监测仪之间通过Zigbee模块形成Zigbee无线自组网络。环境监测仪内集成有各种传感器，通过传感器采集空气环境参数，如果环境监测设备中的环境监测仪较多的话，还可以通过程序设置一个或多个路由节点，环境监测仪中的传感器获取到环境参数后，终端节点通过Zigbee无线自组网络将环境参数传输给路由节点，再由路由节点传输给协调节点，或者直接传输给协调节点。最终由协调节点将收集到的环境参数上传至远程服务器，形成整个城市的环境报告，可以通过对比查看数据，进行相应的城市环境改善与建设，构建更加美好的城市。
另外，作为本发明的优选实施例，如果远程服务器与环境监测设备的距离较近，环境监测设备与远程服务器可以直接采用Zigbee无线自组网络传输数据，即作为协调节点的环境监测仪通过数据线与远程服务器连接，直接将环境参数传输给远程服务器，传输距离短，效率高，丢包率低。
作为本发明的另一优选实施例，为了提高自组网效率，可以通过程序将环境监测设备中的所有Zigbee模块中的PAINID设置为相同，协调节点设置PANID与信道，并定时广播自己的网络信息后，终端节点不用扫描全信道，可以快速的找到Zigbee无线自组网络。
在本发明实施例中，环境监测仪内还集成有WIFI模块与3G模块，环境监测仪的传感器采集到环境参数后，可以通过WIFI模块或3G模块将环境参数上传至远程服务器，采用WIFI与3G的无线传输方式，在有WIFI的环境下可以采用WIFI模块传输数据，在WIFI覆盖不到的地方采用3G模块的传输方式，也可以在环境监测仪内集成4G模块，采用4G模块进行传输。这样在网络数据传输时极大地降低了丢包率，也减少了布线布网的成本，同时保证传输实时性。整个传输过程采用无线传输的方式，所有的监测点无论距离远近，数据均通过网络汇总到远程服务器，可通过后台远程获取各个监测点的实时数据，实现对所有监测点的统一管理以及维护。
在步骤S102中，显示设备从远程服务器获取所述环境参数并显示，获取用户触发的手动控制指令，并发送所述手动控制指令给控制设备；
在本发明实施例中，显示设备包括应用平台APP和/或WEB显示控制端。可以通过应用平台APP来显示并发送控制指令，也可以通过WEB显示控制端。来显示并发送控制指令，或者同时通过应用平台APP和WEB显示控制端来显示并发送控制指令。应用平台APP可以安装在手机、平板等智能终端，用户可以通过智能终端在应用平台APP实时的查看当前环境参数，作为优选实施例，用户还可以根据自身需要在应用平台APP上选择自动控制系统的控制设备，实现智能化环境管理。应用平台APP用户界面提供自动控制选项，用户在选择了自动控制选项后，从远程服务器提取到环境参数并实时显示，应用平台APP内设置有预设达标阈值，通过将获取到的环境参数与预设达标阈值进行对比，如果环境参数超过预设达标阈值，说明当前环境不达标，应用平台APP发送相应的控制指令给控制设备，开启或关闭控制设备的开关，改善当前环境。用户也可以手动对控制设备进行控制，在查看到当前环境参数后，根据提示或者根据经验选择是否开启或关闭控制设备的开关。
在本发明实施例中，也可以通过远程服务器中对环境参数进行数据分析，环境参数保存在远程服务器的数据库中，数据库中还保存有预设达标阈值，在获取到环境参数后，在数据库中对比环境参数与预设达标阈值，如果环境参数超过预设达标阈值，说明当前环境不达标，将对比数据发送给应用平台APP提示用户。
在本发明实施例中，应用平台APP可以通过两种方式查看环境参数，第一种：每台环境监测仪出厂时，都配备一个唯一的硬件编号，置于产品说明书上，用户可以通过应用平台APP添加环境监测仪的硬件编号，查看对应监测到的各项环境参数；第二种：用户通过应用平台APP直接连接环境监测仪的WIFI模块，加载环境监测仪监测到的环境参数。本发明支持通过监测仪的WIFI模块与智能终端直接连接，可以在任意一台环境监测仪的WIFI覆盖范围内，与智能终端连接，采用应用平台APP查看当前环境参数，实现随时随地查看周边环境参数的效果。
在本发明实施例中，通过WEB来显示环境参数以及控制控制设备的开启或关闭时，作为优选实施例，WEB显示控制端可以设置自动控制按钮，WEB显示控制端从远程服务器获取环境参数并显示，判断用户是否触发自动控制命令，是则根据环境参数判断当前环境是否超标，若是则发送相应的控制指令给控制设备；否则获取用户触发的手动控制指令，并发送手动控制指令给控制设备。实现了用户在网页上控制控制设备的开关。
另外，WEB显示控制端还可以在对比环境参数与预设达标阈值，若超标，则发送预警信息。例如，发送邮件给相关人员邮箱或发送短信到相关人员手机。
在本发明实施例中，环境监测仪内还集成有GPS芯片，用于获取环境监测仪的地理位置信息，并上传至远程服务器，在WEB显示控制端或应用平台APP显示。
在步骤S103中，控制设备根据所述控制指令执行控制操作。
在本发明实施例中，控制设备包括一个节点芯片CC2530、插座及插座的配套器件、两个继电器，控制设备接收从网关传送过来的控制指令（即开关命令），通过对继电器的操作达到开关盒内插座的电的通断，并定时向网关发送对应的开关状态。
WEB显示控制端或应用平台APP发送控制指令到环境监测仪的主板芯片，由主板芯片通过串口透传至网关，网关对节点芯片CC2530发送开关命令，节点芯片CC2530响应命令，通过继电器实时改变开关的状态，同时将当前开关状态传输给网关，由网关通过串口传送给主板芯片，再由主板芯片将开关状态回传至远程服务器，WEB显示控制端或应用平台APP获许控制设备的开关状态并显示。控制设备可以包括例如窗帘、窗户的开关等。
在本发明实施例中，环境监测仪内还集成有SD卡，用于离线或掉线时保存环境参数。当环境监测仪检测到掉线后，将传感器采集的环境参数整合后存储到SD卡中，如果是出现断电情况，可以通过太阳能或蓄电池给环境监测仪供电，将环境参数存储在SD卡中，待与远程服务器通讯正常后，再读取SD卡中的环境参数发送到远程服务器，用户也可以通过网页的历史数据查看到这个时间段的环境参数，图2示出了本发明实施例提供的SD卡离线保存的方法流程图，详述如下：
1.环境监测仪定时向远程服务器发送环境参数；
2.远程服务器接收环境参数，解析并存储；
3.远程服务器将环境参数回发给环境监测仪；
4.环境监测仪在发送下一次环境参数之前，判断是否收到远程服务器返回的环境参数，是则执行步骤5，否则执行步骤6；
5.环境监测仪对比发送给远程服务器的环境参数以及远程服务器返回的环境参数是否一致，是则执行步骤6，否则执行步骤7；
6.环境监测仪将前一次发送的环境参数标记时间保存在SD卡中，返回步骤1；
7.环境监测仪将SD卡中的全部环境参数提取出来发送给远程服务器，并返回步骤1。
图3示出了本发明实施例提供的环境监测系统的示意图，详述如下：
环境监测设备31，获取周边环境参数；
在本发明实施例中，环境监测设备31包括环境监测仪311，可以是一个环境监测仪311，也可以包括两个以上的环境监测仪311，环境监测仪311包括Zigbee模块3111、GPS模块3112、WIFI模块3113与3G无线模块3113，当环境监测设备31包括两个以上的环境监测仪311时，两个以上的环境监测仪311之间通过Zigbee模块3111形成Zigbee无线自组网络。环境监测仪311通过WIFI模块3113或3G无线模块3114将环境参数上传至远程服务器32，还可以包括4G无线模块。
环境监测仪311还包括主板芯片3115，型号为STM32，采集各个传感器的环境参数并通过WIFI模块3113或3G无线模块3114将采集的环境参数上传至远程服务器32。
环境监测仪311还包括SD卡3116判断当前网络是否掉线，是则将所述环境参数标记时间并保存到SD卡中，当网络连接后，将所述环境参数上传至远程服务器32；否则直接将所述环境参数上传至远程服务器32。关于SD卡3116的离线保存功能，在方法实施例中已经阐述，在此不再赘述。
环境监测仪311还包括传感器模块3117，传感器模块3117可以根据用途进行选择，例如温度传感器、湿度传感器、CO2传感器、甲醛传感器等。
环境监测仪311还包括网关3118，接收节点芯片CC2530发送的开关状态并将该开关状态透传至主板芯片3115，主板芯片3115将该开关状态通过WIFI模块3113或3G无线模块3114发送到远程服务器32；主板芯片3115接收到远程服务器32发送过来的开关命令后，将该开关命令透传至网关3118从而对节点芯片CC2530的开关状态进行控制。
环境监测仪311还包括电源模块3119，给环境监测仪311供电。
远程服务器32，接收环境监测仪上传的所述环境参数；
显示设备33，从远程服务器获取所述环境参数并显示，获取用户触发的手动控制指令，并发送所述手动控制指令给控制设备；作为优选实施例，还可以设置自动控制功能，判断用户是否触发自动控制命令，是则根据所述环境参数判断当前环境是否超标，若是则发送相应的控制指令给控制设备34；否则获取用户触发的手动控制指令，并发送所述手动控制指令给控制设备34；
在本发明实施例中，显示设备33包括应用平台APP331和/或WEB显示控制端332。应用平台APP331和WEB显示控制端332均可以获取用户触发的手动控制指令，并发送所述手动控制指令给控制设备，还可以设置自动控制功能。
WEB显示控制端332还可以在对比环境参数与预设达标阈值，若超标，则发送预警信息。例如，发送邮件给相关人员邮箱或发送短信到相关人员手机。通过应用平台APP331和/或WEB显示控制端332或控制控制设备的开关状态在方法实施例中已经详述，在此，不再赘述。控制设备34，根据控制指令执行控制操作。
在本发明实施例中，控制设备34包括控制设备包括一个节点芯片341、插座342及插座342的配套器件343、继电器344，继电器344有两个，控制设备34接收从网关3116传送过来的控制指令（即开关命令），通过对继电器344的操作达到开关盒内插座的电的通断，并定时向网关发送对应的开关状态。
本发明的环境监测方法可以监测室内环境，也可以监测室外环境，下面以室外环境监测为例：
室外环境监测仪包括主板模块和辅板模块，主板模块包括主板芯片、风速传感器、雨量传感器、光照传感器、WIFI模块、3G无线模块、SD卡、一个CC2530网关、电源模块，辅板模块包括辅板芯片、温湿度传感器、气压传感器、颗粒物传感器、SO2传感器、NO2传感器、CO传感器、O3传感器、GPS传感器，根据需要测量的数据，还可以增加其他传感器，各模块及传感器功能如下：
1、主板芯片：采集多种传感器数据并通过WIFI/3G网络发送到远程服务器。
2、风速传感器：用于检测室外风速大小，并通过定时器捕获将数据传递给主板芯片。
3、风向传感器：用于检测室外风向数据，并通过ADC接口传递给主板芯片。
4、雨量传感器：用于检测室外雨量大小，并通过定时器捕获传递给主板芯片。
5、光照传感器：用于检测室外光照强度大小，并通过ADC接口传递给主板芯片。
6、WIFI模块：传感器获取的环境参数、定位信息以及开关数据通过WIFI模块传给远程服务器，同时接收远程服务器传回的控制信息。
7、3G无线模块：附带3G卡，传感器获取的环境参数、定位信息以及开关数据可通过3G信号传给远程服务器，同时接收远程服务器传回的控制信息。
8、Zigbee模块：用于组成Zigbee网络，传输传感器获取的环境参数。
9、SD卡：用于存储掉线时间内的环境参数，并当网络正常连通后将该环境参数重新传给远程服务器。
10、网关CC2530：作为网关，环境监测仪的网关CC2530作为节点，接收节点发送的开关状态并将该状态透传至主板模块，主板模块将该状态通过无线模块（WIFI/3G）发送到远程服务器，主板模块接收到远程服务器发送过来的开关命令，透传至CC2530网关从而对节点开关状态进行控制。
11、电源模块：用于给主板模块和辅板模块供电。
12、辅板芯片：采集传感器数据，并通过串口发送到主板芯片上整合数据。
13、温湿度传感器：用于检测室外温湿度数据，并通过I2C接口传递给辅板芯片。
14、气压传感器：用于检测室外气体压力数据，并通过I2C接口传递给辅板芯片。
15、颗粒物传感器：用于检测室外PM10、PM2.5数据，并通过SPI接口传递给辅板芯片。
16、SO2传感器：用于检测室外SO2浓度数据，并通过ADC接口传递给辅板芯片。
17、NO2传感器：用于检测室外NO2浓度数据，并通过ADC接口传递给辅板芯片。
19、CO传感器:用于检测室外CO浓度数据，并通过ADC接口传递给辅板芯片。
19、O3传感器：用于检测室外O3浓度数据，并通过ADC接口传递给辅板芯片。
20、GPS模块：用于定位当前所处纬度、经度、高度，并通过串口接口传递给辅板芯片。
辅板模块采集环境参数后将其整合通过串口发送给主板模块的主板芯片，主板芯片接收到辅板模块发送过来的环境参数后，将其与自身传感器采集的环境参数进行整合，通过WIFI或3G无线模块发送到远程服务器上。GPS定位信息和节点对应的开关状态的数据直接通过WIFI或3G无线模块透传至远程服务器。
在硬件结构上，为了应对各种户外极端恶劣天气，室外环境监测仪加上避雷针，能够有效避免雷电。此外，所有气体传感器内置在封闭的电源箱里，通过空气泵把外部的气体抽到箱体内，达到既不与外部环境直接接触，又可以检测外部气体的效果，实现了抵御外部风霜雨雪等恶劣天气的。
在本发明是实施例中，环境监测设备获取周边环境参数，将所述环境参数上传至远程服务器；显示设备从远程服务器获取所述环境参数并显示，获取用户触发的手动控制指令，并发送所述手动控制指令给控制设备；以及控制设备根据所述控制指令执行控制操作。本发明可以实时获取周边环境参数，通过显示设备显示实时环境参数给用户，同时设置有控制设备，检测到环境出现异常，用户可以手动控制控制设备的开启或关闭，以实现当前环境的改善。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种环境监测的方法，其特征在于，所述方法包括：
环境监测设备获取周边环境参数，将所述环境参数上传至远程服务器；
显示设备从远程服务器获取所述环境参数并显示，获取用户触发的手动控制指令，并发送所述手动控制指令给控制设备；以及
控制设备根据所述控制指令执行控制操作；
所述将所述环境参数上传至远程服务器具体包括：
判断当前网络是否掉线，是则将所述环境参数标记时间并保存到环境监测仪的SD卡中，当网络连接后，将所述环境参数上传至远程服务器；否则直接将所述环境参数上传至远程服务器；
所述将所述环境参数标记时间并保存到环境监测仪的SD卡中，当网络连接后，将所述环境参数上传至远程服务器具体包括：
(1)环境监测仪定时向远程服务器发送环境参数；
(2)远程服务器接收环境参数，解析并存储；
(3)远程服务器将环境参数回发给环境监测仪；
(4)环境监测仪在发送下一次环境参数之前，判断是否收到远程服务器返回的环境参数，是则执行步骤(5)，否则执行步骤(6)；
(5)环境监测仪对比发送给远程服务器的环境参数以及远程服务器返回的环境参数是否一致，是则执行步骤(6)，否则执行步骤(7)；
(6)环境监测仪将前一次发送的环境参数标记时间保存在SD卡中，返回步骤1；
(7)环境监测仪将SD卡中的全部环境参数提取出来发送给远程服务器，并返回步骤(1)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显示设备包括应用平台APP和/或WEB显示控制端。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述环境监测设备包括两个以上的环境监测仪，所述两个以上的环境监测仪之间通过Zigbee模块形成Zigbee无线自组网络。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述环境参数上传至远程服务器通过环境监测仪的WIFI模块或3G无线模块。
5.一种环境监测的系统，其特征在于，所述系统包括：
环境监测设备，用于获取周边环境参数；
远程服务器，用于接收环境监测仪上传的所述环境参数；
显示设备，用于从远程服务器获取所述环境参数并显示，获取用户触发的手动控制指令，并发送所述手动控制指令给控制设备；以及
控制设备，用于根据所述控制指令执行控制操作；
所述环境监测仪还包括SD卡，用于判断当前网络是否掉线，是则将所述环境参数标记时间并保存到SD卡中，当网络连接后，将所述环境参数上传至远程服务器；否则直接将所述环境参数上传至远程服务器；
所述将所述环境参数标记时间并保存到环境监测仪的SD卡中，当网络连接后，将所述环境参数上传至远程服务器具体包括：
(1)环境监测仪定时向远程服务器发送环境参数；
(2)远程服务器接收环境参数，解析并存储；
(3)远程服务器将环境参数回发给环境监测仪；
(4)环境监测仪在发送下一次环境参数之前，判断是否收到远程服务器返回的环境参数，是则执行步骤(5)，否则执行步骤(6)；
(5)环境监测仪对比发送给远程服务器的环境参数以及远程服务器返回的环境参数是否一致，是则执行步骤(6)，否则执行步骤(7)；
(6)环境监测仪将前一次发送的环境参数标记时间保存在SD卡中，返回步骤(1)；
(7)环境监测仪将SD卡中的全部环境参数提取出来发送给远程服务器，并返回步骤(1)。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述显示设备包括应用平台APP和/或WEB显示控制端。
7.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述环境监测设备包括两个以上的环境监测仪，所述两个以上的环境监测仪之间通过Zigbee模块形成Zigbee无线自组网络。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述环境监测仪包括WIFI模块或3G无线模块，用于将所述环境参数上传至远程服务器。
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