CN105547368A - 一种家用空气质量监测系统 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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Abstract

本发明公开了一种家用空气质量监测系统，包括第一控制器、第一电源模块、粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器、第一无线传输模块第二控制器、显示模块、第二电源模块和第二无线传输模块。第一控制器与第一电源模块、粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器、第一无线传输模块电连接。第二控制器与显示模块、第二无线传输模块、第二电源模块电连接，第二无线传输模块与第一无线传输模块通信连接，其用于获取粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器的检测值。第二控制器控制显示模块显示出第二无线传输模块获得的检测值。本发明能够实时显示家中空气质量。

Description

一种家用空气质量监测系统
技术领域
本发明涉及空气质量监测技术领域，尤其涉及一种家用空气质量监测系统。
背景技术
近年来，由于工业的发展和汽车保有量的不断增加，空气质量严重下降，越来越多的雾霾天气出现，许多地方的空气质量因此变差，在开窗的同时对室内空气质量造成严重的影响，危害人们的身体健康。此外，家居装修材料中散发的甲醛，也是不停的产生环境污染的源头，厨房的天然气和一氧化碳等，也会给家庭健康安全带来影响。
随着人们生活质量的提高，室内空气质量也越来越受到人们的关注。如何对室内空气质量进行合理地监测，也正逐渐成为人们关心的问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种家用空气质量监测系统。
本发明提出的一种家用空气质量监测系统，包括检测单元和中央控制单元，检测单元与中央控制单元通信连接；
检测单元包括第一控制器、第一电源模块、粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器和第一无线传输模块；
粉尘传感器用于检测室内粉尘的含量；电化学空气传感器用于检测室内空气中有害化学物质的含量；温湿度传感器用于检测室内温度和湿度；
第一控制器与第一电源模块、粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器、第一无线传输模块电连接；第一电源模块用于给第一控制器、粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器和第一无线传输模块供电；第一控制器用于分别获取粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器的检测结果，并控制第一无线传输模块将各检测结果发送给中央控制单元；
中央控制单元包括第二控制器、显示模块、第二电源模块、第二无线传输模块和报警模块；第二控制器与显示模块、第二无线传输模块、第二电源模块电连接；第二电源模块用于给第二控制器、显示模块、第二无线传输模块供电；第二控制器用于控制第二无线传输模块通过第一无线传输模块从第一控制器获取粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器的检测值，并控制显示模块显示该检测结果，第二控制器将各检测值分别与第二控制器内预设的粉尘含量值、预设化学成分含量值、预设温度区间、预设湿度区间进行比较，并根据比较结果控制报警器报警。
优选的，所述的报警器为蜂鸣器，温湿度传感器为DHT11数字温湿度传感器，所述粉尘传感器模块为GP2Y1010AU0F粉尘传感器，第一无线传输模块和第二无线传输模块均为NRF24L01的无线收发器芯片。
优选的，第二控制器分别将粉尘传感器的检测值、电化学空气传感器的检测值、温湿度传感器的温度检测值、温湿度传感器的湿度检测值分别与第二控制器对应的预设粉尘含量值、预设化学成分含量值、预设温度区间、预设湿度区间进行比较，并根据比较结果控制报警模块发出警报；第二控制器在粉尘传感器的检测值大于预设粉尘含量值和/或电化学空气传感器的检测值大于预设化学成分含量值和/或温湿度传感器的湿度检测值位于预设温度区间之外和/或温湿度传感器的湿度检测值位于预设湿度区间之外时，第二控制器控制报警模块发出警报。
优选的，还包括可燃气体传感器和安装在燃气总管道上的电磁阀，可燃气体传感器与第一控制器连接，其用于检测厨房内可燃气体的含量，电磁阀与第二控制器连接，第二控制器控制第二无线传输模块从检测单元获取可燃气体传感器的检测值，将该检测值与第二控制器内的预设可燃气体浓度值比较，并根据比较结果控制电磁阀的工作状态。
优选的，第二控制器用于在可燃气体传感器的检测值小于第二控制器内的预设可燃气体浓度值时，控制电磁阀打开，在可燃气体传感器的检测值大于或者等于第二控制器内的预设可燃气体浓度值时控制电磁阀关闭。
优选的，还包括手持端，手持端可与第二无线传输模块通信连接，其用于根据需要通过第二无线传输模块获取粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器的检测值。
优选的，还包括换气装置、空气过滤装置、温度调节装置、加湿装置，第二控制器与换气装置、空气过滤装置、温度调节装置、加温装置电连接，第二控制器分别将粉尘传感器的检测值、电化学空气传感器的检测值、温湿度传感器的温度检测值、温湿度传感器的湿度检测值分别与第二控制器对应的预设粉尘含量值、预设化学成分含量值、预设温度区间、预设湿度区间进行比较；第二控制器用于在粉尘传感器的检测值大于预设粉尘含量值和/或电化学空气传感器的检测值大于预设化学成分含量值时控制换气装置进行换气，在温湿度传感器的温度检测值小于预设温度区间最小值时控制温度调节装置提高室内温度，在温湿度传感器的温度检测值大于预设温度区间最大值时控制温度调节装置降低室内温度，在温湿度传感器的湿度检测值小于预设湿度区间的最小值时控制加温装置工作。
优选的，手持端上设有定位模块，定位模块用于对使用人员的位置进行定位，并计算出与房屋的距离，手持端用于在该距离值小于预设的距离值且时，手持端向第二控制器发送调节室内空气的命令。
优选的，手持端为智能手机、平板电脑和/或智能手环。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明所公开的一种家用空气质量监测系统，通过粉尘传感器对室内空气中的粉尘的含量进行检测，通过电化学空气传感器对室内的甲醛等化学成分的含量进行检测，通过温湿度传感器对室内空气的温度和湿度进行检测，并通过第一控制器将各检测信号转化为数字信号；通过第一无线传输模块和第二无线传输模块将检测结果传输给第二控制器，第二控制器控制显示模块显示各个检测值。
此外，第二无线传输模块与手持端通信连接，手持端可实时获取粉尘传感器的检测值、电化学空气传感器的检测值、温湿度传感器的温度检测值和温湿度传感器的湿度检测值，便于使用者实时了解室内空气质量，并通过手持端控制对室内空气进行换气、调节温度和湿度，有利于提高居住环境。
附图说明
图1为本发明提供的一种家用空气质量监测系统的结构示意图；
图2为本发明提供的一种家用空气质量监测系统所公开的粉尘传感器的电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。
如图1所示，图1为本发明提出的一种家用空气质量监测系统的结构示意图，包括检测单元、中央控制单元、手持端、换气装置、空气过滤装置、温度调节装置、加湿装置，检测单元与中央控制单元通信连接。
检测单元包括第一控制器、第一电源模块、粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器和第一无线传输模块。
粉尘传感器用于检测室内粉尘的含量。电化学空气传感器用于检测室内空气中有害化学物质的含量。温湿度传感器用于检测室内温度和湿度。
第一控制器与第一电源模块、粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器、第一无线传输模块电连接；第一电源模块用于给第一控制器、粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器和第一无线传输模块供电；第一控制器用于分别获取粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器的检测结果，并控制第一无线传输模块将各检测结果发送给中央控制单元。具体实施时，所述温湿度传感器为DHT11数字温湿度传感器，所述粉尘传感器模块为GP2Y1010AU0F粉尘传感器。如图2所示，图2为本发明提供的一种家用空气质量监测系统所公开的粉尘传感器的电路图，图中，IRED为红外发光二级管，PD为光电晶体管。该传感器内安装有红外发光二级管和光电晶体管，红外发光二级管发出的光照射在通过透孔的粉尘上并发生反射，光电晶体管能够接收到反射光并产生电信号，并通过信号放大电路对该电信号进行放大，粉尘传感器能够探测到空气中尘埃反射光，即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到。其灵敏度为0.5V/0.1mg/m3，该传感器输出为模拟电压，其值与粉尘浓度成正比，再经第一控制器的模数转换端口就可得知粉尘浓度，该粉尘传感器最小可检测到0.8微米的微小粉尘。如此，能够检测出待室内空气中粉尘的含量，便于人们根据检测结果对室内空气进行净化。
具体实施时，本实施例温湿度传感器12采用DHT11数字温湿度传感器，NRF24L01是由NORDIC生产的工作在2.4GHz--2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片，具有宽范围工作电压、发射功率可选、低功设计等优点，通过SPI通讯端口可以方便和高速率与单片机通讯，多个通道又可满足多点通讯和调频的需要，速度和性能都很优秀。
温湿度传感器为DHT11数字温湿度传感器，DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器，湿度的精度为±5％RH，温度精度为±2℃，湿度量程为20-90％RH，温度量程为0-50℃，完全满足在家庭中使用的要求。具体实施时，温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件(NTC是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象的材料)，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该温湿度传感器具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点。4针单排引脚封装和单总线数字信号输出使连接更方便。
中央控制单元包括第二控制器、显示模块、第二电源模块、第二无线传输模块和报警模块；第二控制器与显示模块、第二无线传输模块、第二电源模块电连接；第二电源模块用于给第二控制器、显示模块、第二无线传输模块供电；第二控制器用于控制第二无线传输模块通过第一无线传输模块从第一控制器获取粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器的检测值，并控制显示模块显示该检测结果，第二控制器将各检测值分别与第二控制器内预设的粉尘含量值、预设化学成分含量值、预设温度区间、预设湿度区间进行比较，并根据比较结果控制报警器报警。本实施方式中，报警模块与第二控制器电连接，第二控制器分别将粉尘传感器的检测值、电化学空气传感器的检测值、温湿度传感器的温度检测值、温湿度传感器的湿度检测值分别与第二控制器对应的预设粉尘含量值、预设化学成分含量值、预设温度区间、预设湿度区间进行比较，并根据比较结果控制报警模块发出警报。第二控制器在粉尘传感器的检测值大于预设粉尘含量值和/或电化学空气传感器的检测值大于预设化学成分含量值和/或温湿度传感器的湿度检测值位于预设温度区间之外和/或温湿度传感器的湿度检测值位于预设湿度区间之外时，第二控制器控制报警模块发出警报。如此当室内空气质量达不到要求时，报警模块发出警报，自动提醒使用者对室内空气进行调节。
本实施方式中，还包括可燃气体传感器和安装在燃气总管道上的电磁阀，可燃气体传感器与第一控制器连接，其用于检测厨房内可燃气体的含量，电磁阀与第二控制器连接，第二控制器控制第二无线传输模块从检测单元获取可燃气体传感器的检测值，将该检测值与第二控制器内的预设可燃气体浓度值比较，并根据比较结果控制电磁阀的工作状态。具体使用时，第二控制器用于在可燃气体传感器的检测值小于第二控制器内的预设可燃气体浓度值时，控制电磁阀打开，在可燃气体传感器的检测值大于或者等于第二控制器内的预设可燃气体浓度值时控制电磁阀关闭。如此，可通过本实施方式对厨房中的燃气是否漏气，从而对厨房中存在的燃气泄漏的安全隐患进行监控。
本实施方式中，手持端可与第二无线传输模块通信连接，其用于根据需要通过第二无线传输模块获取粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器的检测值。具体实施时，手持端为智能手机、平板电脑和/或智能手环。如此，可便于使用实时获取房屋中空气质量的监测结果。
第二控制器与换气装置、空气过滤装置、温度调节装置、加温装置电连接，第二控制器分别将粉尘传感器的检测值、电化学空气传感器的检测值、温湿度传感器的温度检测值、温湿度传感器的湿度检测值分别与第二控制器对应的预设粉尘含量值、预设化学成分含量值、预设温度区间、预设湿度区间进行比较。第二控制器用于在粉尘传感器的检测值大于预设粉尘含量值和/或电化学空气传感器的检测值大于预设化学成分含量值时控制换气装置进行换气，在温湿度传感器的温度检测值小于预设温度区间最小值时控制温度调节装置提高室内温度，在温湿度传感器的温度检测值大于预设温度区间最大值时控制温度调节装置降低室内温度，在温湿度传感器的湿度检测值小于预设湿度区间的最小值时控制加温装置工作。具体实施时，手持端上设有定位模块，定位模块用于对使用人员的位置进行定位，并计算出与房屋的距离，手持端用于在该距离值小于预设的距离值时，手持端向第二控制器发送调节室内空气的命令。如此，可通过手持端与房屋的距离控制本发明具体实施方式的启动，当家中无人时本系统关闭，当家庭成员在回家的过程中开始对室内空气质量进行监测并进行调节，有利于节约能量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种家用空气质量监测系统，其特征在于：包括检测单元和中央控制单元，检测单元与中央控制单元通信连接；
检测单元包括第一控制器、第一电源模块、粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器和第一无线传输模块；
粉尘传感器用于检测室内粉尘的含量；电化学空气传感器用于检测室内空气中有害化学物质的含量；温湿度传感器用于检测室内温度和湿度；
第一控制器与第一电源模块、粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器、第一无线传输模块电连接；第一电源模块用于给第一控制器、粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器和第一无线传输模块供电；第一控制器用于分别获取粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器的检测结果，并控制第一无线传输模块将各检测结果发送给中央控制单元；
中央控制单元包括第二控制器、显示模块、第二电源模块、第二无线传输模块和报警模块；第二控制器与显示模块、第二无线传输模块、第二电源模块电连接；第二电源模块用于给第二控制器、显示模块、第二无线传输模块供电；第二控制器用于控制第二无线传输模块通过第一无线传输模块从第一控制器获取粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器的检测值，并控制显示模块显示该检测结果，第二控制器将各检测值分别与第二控制器内预设的粉尘含量值、预设化学成分含量值、预设温度区间、预设湿度区间进行比较，并根据比较结果控制报警器报警。
2.根据权利要求1所述的家用空气质量监测系统，其特征在于：所述的报警器为蜂鸣器，温湿度传感器为DHT11数字温湿度传感器，所述粉尘传感器模块为GP2Y1010AU0F粉尘传感器，第一无线传输模块和第二无线传输模块均为NRF24L01的无线收发器芯片。
3.根据权利要求1所述的家用空气质量监测系统，其特征在于：第二控制器分别将粉尘传感器的检测值、电化学空气传感器的检测值、温湿度传感器的温度检测值、温湿度传感器的湿度检测值分别与第二控制器对应的预设粉尘含量值、预设化学成分含量值、预设温度区间、预设湿度区间进行比较，并根据比较结果控制报警模块发出警报；第二控制器在粉尘传感器的检测值大于预设粉尘含量值和/或电化学空气传感器的检测值大于预设化学成分含量值和/或温湿度传感器的湿度检测值位于预设温度区间之外和/或温湿度传感器的湿度检测值位于预设湿度区间之外时，第二控制器控制报警模块发出警报。
4.根据权利要求1所述的家用空气质量监测系统，其特征在于：还包括可燃气体传感器和安装在燃气总管道上的电磁阀，可燃气体传感器与第一控制器连接，其用于检测厨房内可燃气体的含量，电磁阀与第二控制器连接，第二控制器控制第二无线传输模块从检测单元获取可燃气体传感器的检测值，将该检测值与第二控制器内的预设可燃气体浓度值比较，并根据比较结果控制电磁阀的工作状态。
5.根据权利要求4所述的家用空气质量监测系统，其特征在于：第二控制器用于在可燃气体传感器的检测值小于第二控制器内的预设可燃气体浓度值时，控制电磁阀打开，在可燃气体传感器的检测值大于或者等于第二控制器内的预设可燃气体浓度值时控制电磁阀关闭。
6.根据权利要求1所述的家用空气质量监测系统，其特征在于：还包括手持端，手持端可与第二无线传输模块通信连接，其用于根据需要通过第二无线传输模块获取粉尘传感器、电化学空气传感器、温湿度传感器的检测值。
7.根据权利要求6所述的家用空气质量监测系统，其特征在于：还包括换气装置、空气过滤装置、温度调节装置、加湿装置，第二控制器与换气装置、空气过滤装置、温度调节装置、加温装置电连接，第二控制器分别将粉尘传感器的检测值、电化学空气传感器的检测值、温湿度传感器的温度检测值、温湿度传感器的湿度检测值分别与第二控制器对应的预设粉尘含量值、预设化学成分含量值、预设温度区间、预设湿度区间进行比较；第二控制器用于在粉尘传感器的检测值大于预设粉尘含量值和/或电化学空气传感器的检测值大于预设化学成分含量值时控制换气装置进行换气，在温湿度传感器的温度检测值小于预设温度区间最小值时控制温度调节装置提高室内温度，在温湿度传感器的温度检测值大于预设温度区间最大值时控制温度调节装置降低室内温度，在温湿度传感器的湿度检测值小于预设湿度区间的最小值时控制加温装置工作。
8.根据权利要求7所述的家用空气质量监测系统，其特征在于：手持端上设有定位模块，定位模块用于对使用人员的位置进行定位，并计算出与房屋的距离，手持端用于在该距离值小于预设的距离值时，手持端向第二控制器发送调节室内空气的命令。
9.根据权利要求6-8任一所述的家用空气质量监测系统，其特征在于：手持端为智能手机、平板电脑和/或智能手环。
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