CN106680166A - 一种扬尘在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扬尘在线监测系统，固定底座上装立杆，安装支架的下端伸入立杆上部，且安装支架下端设置外齿、立杆上部内壁设置内齿，安装支架下端的外齿与立杆上部内壁的内齿配合；安装支架上装第一齿轮，第一齿轮与步进电机驱动的第二齿轮啮合；立杆上端装限位开关安装杆，第一限位开关、第二限位开关分别设置在开关安装杆的正反两面；在安装支架上装限位开关触杆；在安装支架上部自上至下依次设置摄像头、气象参数检测装置、扬尘采集装置。本发明结构合理，能实现360度全方位监测，监测效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种扬尘在线监测系统。
背景技术
现有的扬尘监测装置，由于结构等原因，不能实现360度全方位监测，且监测效果不理想，需要进一步加以改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构合理，能实现360度全方位监测，监测效果好的扬尘在线监测系统。
本发明的技术解决方案是：
一种扬尘在线监测系统，其特征是：包括固定底座，固定底座上装立杆，安装支架的下端伸入立杆上部，且安装支架下端设置外齿、立杆上部内壁设置内齿，安装支架下端的外齿与立杆上部内壁的内齿配合；安装支架上装第一齿轮，第一齿轮与步进电机驱动的第二齿轮啮合；由步进电机驱动第二齿轮转动，进而带动安装支架在立杆中转动；立杆上端装限位开关安装杆，第一限位开关、第二限位开关分别设置在开关安装杆的正反两面；在安装支架上装限位开关触杆，在安装支架转动过程中，限位开关触杆分别在0度和360度位置与第一限位开关、第二限位开关接触，使限位开关由导通触电释放；在安装支架上部自上至下依次设置摄像头、噪音及气象参数检测装置、扬尘采集分析装置；总控制箱通过有线和扬尘采集分析装置、噪音及气象参数检测装置、摄像头、步进电机、限位开关进行连接，负责提供电源、步进电机驱动、旋转位置及采集时间等控制及数据通讯；总控制箱将扬尘、噪音、气象参数收集处理通过有线或无线发射到中心平台，实现远程监控；总控制箱通过继电器常开触点连接摄像头，当发现扬尘超标时触发摄像头抓拍现场。
所述扬尘采集分析装置包括第一气路、第二气路、第三气路、第四气路，第一气路、第二气路、第三气路、第四气路分别与PM10过滤器、PM2.5过滤器、空气过滤器、大颗粒过滤器连接，PM10过滤器、PM2.5过滤器的出口分别与第一三通阀的二个进口连接，空气过滤器、大颗粒过滤器的出口分别与第二三通阀的二个进口连接，第一、第二三通阀的出口分别与第三三通阀的二个进口连接，第三三通阀的出口与气泵连接，气泵与干燥装置连接，干燥装置与设有颗粒物检测传感器的气室相通；颗粒物检测传感器与单片机连接。
扬尘采集分析装置的工作过程：
（1）上电后， STM32F103单片机进行串口初始化；
（2）打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第三气路，通过气泵将纯净空气抽入，对干燥装置、气室、传感器等进行清洗，并对传感器进行0位校准；
（3）然后打开第一三通阀和第三三通阀，切换到第一气路，通过PM10过滤器得到含PM10的颗粒气体，在气泵的作用下，抽入气室，通过传感器对PM10进行检测，获得PM10的数据；
（4）打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第三气路，通过气泵将纯净空气抽入，对干燥装置、气室、传感器等进行清洗，并对传感器进行0位校准；
（5）然后打开第一三通阀和第三三通阀，切换到第二气路，通过PM2.5过滤器得到含PM2.5的颗粒气体，在气泵的作用下，抽入气室，通过传感器对PM2.5进行检测，获得PM2.5的数据；
（6）打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第三气路，通过气泵将纯净空气抽入，对干燥装置、气室、传感器等进行清洗，并对传感器进行0位校准；
（7）然后打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第四气路，通过大颗粒过滤器滤掉大的杂物，通过颗粒物检测传感器对总悬浮颗粒物进行检测并获取数据；
（8）判断接收到串口数据请求，就将采集的各参数发生出去；
（9）一直循环上述步骤（2）-步骤（8）过程。
噪音及气象参数检测装置包括单片机，单片机与温湿度传感器、风速风向传感器、声级剂、气压传感器连接；
工作过程：上电后，对单片机初始化，对温度、湿度、气压、噪音、风向风速的传感器信号进行检测，处理保存；判断是否收到与声级剂连接的串口的232信号请求，收到后判断有效后，发送所采集的数据；
判断是否有与风速风向传感器连接的串口的485信号请求，收到后判断有效性，发送所采集的数据；反复进行上述过程。
总控制箱以ARM芯片AM3354BZC为核心，配置存储器、时钟等资源，外扩继电器输出、光耦输入、触摸屏、网口、GPRS模块、6个串口资源，通过串口和扬尘采集分析装置、噪音及气象参数检测装置进行连接，通过步进电机驱动器控制步进电机，通过齿轮耦合旋转转置带动安装支架旋转；
总控制箱工作过程：上电，启动ARM系统运行，若没成功连接到数据库，则停止运行，若成功连接到数据库，则打开数据库，打开失败也停止运行；打开数据库后，读取所有的配置信息，若无配置信息，就以初始值继续运行，否则以配置值继续运行；初始化各串口的参数、表格属性，启动相关线程并运行，运行主界面，实时显示各参数，并执行相关按键处理；
旋转控制线程：
判断是顺时针还是逆时针旋转，若顺时针旋转，则旋转过程中判断有无检测到第二限位开关信号，若检测到，则反转为逆时针调整，否则控制步进电机顺时针旋转一定角度；
同理若是逆时针旋转，则旋转过程中判断有无检测到第一限位开关信号，若检测到，则反转为顺时针调整，否则控制步进电机逆时针旋转一定角度；
旋转到位后，停止，通知其他线程进行数据采集；
通过串口线程读取扬尘采集分析装置、噪音及气象参数检测装置；
串口线程的流程：启动串口线程，读取串口绑定的因子的名称：扬尘、噪音及气象参数、通信协议，是主动接收协议，就发送读取参数的协议，然后读取串口接收到的协议，若是被动接收，就直接读取串口接收到的协议，然后对协议数据包进行解析，得到各因子的值，更新实时数据表；
实时数据处理线程：
实现界面更新、数据保存功能；实时数据处理线程的流程：启动实时数据处理线程，5秒到更新主界面实时显示数据，60秒到保存1分钟数据，发送实时数据时间到，分钟数据包插入待发生，休眠500mS后继续该过程；
发送中心数据线程，负责将数据发送到中心平台。
本发明结构合理，能实现360度全方位监测，监测效果好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是安装支架与立杆的结构关系示意图。
图3是限位开关安装位置示意图。
图4是扬尘采集分析装置结构示意图。
图5是扬尘采集分析装置控制流程示意图。
图6噪音及气象参数检测装置框图。
图7是噪声、气象参数检测流程图。
图8是总控制箱的组成示意图。
图9是总控制箱总流程图。
图10是0-360度旋转控制线程示意图。
图11是串口线程示意图。
图12是实时数据处理线程示意图。
图13是发送中心数据线程示意图。
具体实施方式
一种扬尘在线监测系统，包括固定底座1，固定底座上装立杆2，安装支架8的下端伸入立杆上部，且安装支架下端设置外齿3、立杆上部内壁设置内齿4，安装支架下端的外齿与立杆上部内壁的内齿配合，保证安装支架在立杆上可靠旋转；安装支架上装齿轮耦合旋转装置30，包括第一齿轮5，第一齿轮与步进电机6驱动的第二齿轮7啮合；由步进电机驱动第二齿轮转动，进而带动安装支架在立杆中转动；立杆上端装限位开关安装杆9，第一限位开关、第二限位开关分别设置在开关安装杆的正反两面；在安装支架上装限位开关触杆10，在安装支架转动过程中，限位开关触杆分别在0度和360度位置与第一限位开关、第二限位开关接触，使限位开关由导通触电释放，实现0-360度的旋转保护；在安装支架上部自上至下依次设置摄像头28、噪音及气象参数检测装置11、扬尘采集分析装置12；总控制箱29通过有线和扬尘采集分析装置、噪音及气象参数检测装置、摄像头、步进电机、限位开关进行连接，负责提供电源、步进电机驱动、旋转位置及采集时间等控制及数据通讯；总控制箱将扬尘、噪音、气象参数收集处理通过有线或无线发射到中心平台，实现远程监控；总控制箱通过继电器常开触点连接摄像头，当发现扬尘超标时触发摄像头抓拍现场。
所述扬尘采集分析装置包括第一气路13、第二气路14、第三气路15、第四气路16，第一气路、第二气路、第三气路、第四气路分别与PM10过滤器17、PM2.5过滤器18、空气过滤器19、大颗粒过滤器20连接，PM10过滤器、PM2.5过滤器的出口分别与第一三通阀21的二个进口连接，空气过滤器、大颗粒过滤器的出口分别与第二三通阀22的二个进口连接，第一、第二三通阀23的出口分别与第三三通阀的二个进口连接，第三三通阀的出口与气泵24连接，气泵与干燥装置25连接，干燥装置与设有颗粒物检测传感器（选用郑州炜盛科技ZH03激光粉尘传感器等型号）27的气室26相通；颗粒物检测传感器与单片机（例市售型号STM32F1030）31连接，由单片机进行分析。
摄像头进行视频的转发及现场照片的抓拍，并上传到中心平台。经空气过滤器过滤后的纯净空气的作用是对气路进行清洗，同时可以对颗粒物检测传感器的0点进行修正。
总控制箱以ARM芯片AM3354BZC为核心，配置存储器、时钟等资源，外扩继电器输出、光耦输入、触摸屏、网口、GPRS模块、6个串口等资源，通过串口和扬尘采集分析装置、噪音及气象参数检测装置进行连接，通过步进电机驱动器控制步进电机，通过齿轮耦合旋转转置带动安装支架旋转。
噪音及气象参数检测装置包括单片机（可采用型号STM32F103），单片机与温湿度传感器（型号SHT11）、风速风向传感器、声级剂（型号AWA5636）、气压传感器（型号MS5611）连接。
扬尘采集分析装置的工作过程：
（1）上电后， STM32F103单片机进行串口初始化；
（2）打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第三气路，通过气泵将纯净空气抽入，对干燥装置、气室、传感器等进行清洗，并对传感器进行0位校准；
（3）然后打开第一三通阀和第三三通阀，切换到第一气路，通过PM10过滤器得到含PM10的颗粒气体，在气泵的作用下，抽入气室，通过传感器对PM10进行检测，获得PM10的数据；
（4）打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第三气路，通过气泵将纯净空气抽入，对干燥装置、气室、传感器等进行清洗，并对传感器进行0位校准；
（5）然后打开第一三通阀和第三三通阀，切换到第二气路，通过PM2.5过滤器得到含PM2.5的颗粒气体，在气泵的作用下，抽入气室，通过传感器对PM2.5进行检测，获得PM2.5的数据；
（6）打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第三气路，通过气泵将纯净空气抽入，对干燥装置、气室、传感器等进行清洗，并对传感器进行0位校准；
（7）然后打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第四气路，通过大颗粒过滤器滤掉大的杂物，通过颗粒物检测传感器对总悬浮颗粒物（TSP）进行检测并获取数据；
（8）判断接收到串口数据请求，就将采集的各参数发生出去；
（9）一直循环上述步骤（2）-步骤（8）过程。
噪音及气象参数检测装置包括单片机，单片机与温湿度传感器、风速风向传感器、声级剂、气压传感器连接；
工作过程：上电后，对单片机初始化，对温度、湿度、气压、噪音、风向风速的传感器信号进行检测，处理保存；判断是否收到与声级剂连接的串口的232信号请求，收到后判断有效后，发送所采集的数据；
判断是否有与风速风向传感器连接的串口的485信号请求，收到后判断有效性，发送所采集的数据；反复进行上述过程。
总控制箱以ARM芯片AM3354BZC为核心，配置存储器、时钟等资源，外扩继电器输出、光耦输入、触摸屏、网口、GPRS模块、6个串口资源，通过串口和扬尘采集分析装置、噪音及气象参数检测装置进行连接，通过步进电机驱动器控制步进电机，通过齿轮耦合旋转转置带动安装支架旋转；
总控制箱工作过程：上电，启动ARM系统运行，若没成功连接到数据库，则停止运行，若成功连接到数据库，则打开数据库，打开失败也停止运行；打开数据库后，读取所有的配置信息，若无配置信息，就以初始值继续运行，否则以配置值继续运行；初始化各串口的参数、表格属性，启动相关线程并运行，运行主界面，实时显示各参数，并执行相关按键处理；
旋转控制线程：
判断是顺时针还是逆时针旋转，若顺时针旋转，则旋转过程中判断有无检测到第二限位开关信号，若检测到，则反转为逆时针调整，否则控制步进电机顺时针旋转一定角度；
同理若是逆时针旋转，则旋转过程中判断有无检测到第一限位开关信号，若检测到，则反转为顺时针调整，否则控制步进电机逆时针旋转一定角度；
旋转到位后，停止，通知其他线程进行数据采集；
通过串口线程读取扬尘采集分析装置、噪音及气象参数检测装置；
串口线程的流程：启动串口线程，读取串口绑定的因子的名称：扬尘、噪音及气象参数、通信协议，是主动接收协议，就发送读取参数的协议，然后读取串口接收到的协议，若是被动接收，就直接读取串口接收到的协议，然后对协议数据包进行解析，得到各因子的值，更新实时数据表；
实时数据处理线程：
实现界面更新、数据保存功能；实时数据处理线程的流程：启动实时数据处理线程，5秒到更新主界面实时显示数据，60秒到保存1分钟数据，发送实时数据时间到，分钟数据包插入待发生，休眠500mS后继续该过程；
发送中心数据线程，负责将数据发送到中心平台。
Claims (5)
1.一种扬尘在线监测系统，其特征是：包括固定底座，固定底座上装立杆，安装支架的下端伸入立杆上部，且安装支架下端设置外齿、立杆上部内壁设置内齿，安装支架下端的外齿与立杆上部内壁的内齿配合；安装支架上装第一齿轮，第一齿轮与步进电机驱动的第二齿轮啮合；由步进电机驱动第二齿轮转动，进而带动安装支架在立杆中转动；立杆上端装限位开关安装杆，第一限位开关、第二限位开关分别设置在开关安装杆的正反两面；在安装支架上装限位开关触杆，在安装支架转动过程中，限位开关触杆分别在0度和360度位置与第一限位开关、第二限位开关接触，使限位开关由导通触电释放；在安装支架上部自上至下依次设置摄像头、噪音及气象参数检测装置、扬尘采集分析装置；总控制箱通过有线和扬尘采集分析装置、噪音及气象参数检测装置、摄像头、步进电机、限位开关进行连接，负责提供电源、步进电机驱动、旋转位置及采集时间等控制及数据通讯；总控制箱将扬尘、噪音、气象参数收集处理通过有线或无线发射到中心平台，实现远程监控；总控制箱通过继电器常开触点连接摄像头，当发现扬尘超标时触发摄像头抓拍现场。
2.根据权利要求1所述的一种扬尘及气象参数在线监测系统，其特征是：所述扬尘采集分析装置包括第一气路、第二气路、第三气路、第四气路，第一气路、第二气路、第三气路、第四气路分别与PM10过滤器、PM2.5过滤器、空气过滤器、大颗粒过滤器连接，PM10过滤器、PM2.5过滤器的出口分别与第一三通阀的二个进口连接，空气过滤器、大颗粒过滤器的出口分别与第二三通阀的二个进口连接，第一、第二三通阀的出口分别与第三三通阀的二个进口连接，第三三通阀的出口与气泵连接，气泵与干燥装置连接，干燥装置与设有颗粒物检测传感器的气室相通；颗粒物检测传感器与单片机连接。
3.根据权利要求2所述的一种扬尘及气象参数在线监测系统，其特征是：扬尘采集分析装置的工作过程：
（1）上电后， STM32F103单片机进行串口初始化；
（2）打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第三气路，通过气泵将纯净空气抽入，对干燥装置、气室、传感器等进行清洗，并对传感器进行0位校准；
（3）然后打开第一三通阀和第三三通阀，切换到第一气路，通过PM10过滤器得到含PM10的颗粒气体，在气泵的作用下，抽入气室，通过传感器对PM10进行检测，获得PM10的数据；
（4）打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第三气路，通过气泵将纯净空气抽入，对干燥装置、气室、传感器等进行清洗，并对传感器进行0位校准；
（5）然后打开第一三通阀和第三三通阀，切换到第二气路，通过PM2.5过滤器得到含PM2.5的颗粒气体，在气泵的作用下，抽入气室，通过传感器对PM2.5进行检测，获得PM2.5的数据；
（6）打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第三气路，通过气泵将纯净空气抽入，对干燥装置、气室、传感器等进行清洗，并对传感器进行0位校准；
（7）然后打开第二三通阀和第三三通阀，切换到第四气路，通过大颗粒过滤器滤掉大的杂物，通过颗粒物检测传感器对总悬浮颗粒物进行检测并获取数据；
（8）判断接收到串口数据请求，就将采集的各参数发生出去；
（9）一直循环上述步骤（2）-步骤（8）过程。
4.根据权利要求3所述的一种扬尘及气象参数在线监测系统，其特征是：噪音及气象参数检测装置包括单片机，单片机与温湿度传感器、风速风向传感器、声级剂、气压传感器连接；
工作过程：上电后，对单片机初始化，对温度、湿度、气压、噪音、风向风速的传感器信号进行检测，处理保存；判断是否收到与声级剂连接的串口的232信号请求，收到后判断有效后，发送所采集的数据；
判断是否有与风速风向传感器连接的串口的485信号请求，收到后判断有效性，发送所采集的数据；反复进行上述过程。
5.根据权利要求4所述的一种扬尘及气象参数在线监测系统，其特征是：总控制箱以ARM芯片AM3354BZC为核心，配置存储器、时钟等资源，外扩继电器输出、光耦输入、触摸屏、网口、GPRS模块、6个串口资源，通过串口和扬尘采集分析装置、噪音及气象参数检测装置进行连接，通过步进电机驱动器控制步进电机，通过齿轮耦合旋转转置带动安装支架旋转；
总控制箱工作过程：上电，启动ARM系统运行，若没成功连接到数据库，则停止运行，若成功连接到数据库，则打开数据库，打开失败也停止运行；打开数据库后，读取所有的配置信息，若无配置信息，就以初始值继续运行，否则以配置值继续运行；初始化各串口的参数、表格属性，启动相关线程并运行，运行主界面，实时显示各参数，并执行相关按键处理；
旋转控制线程：
判断是顺时针还是逆时针旋转，若顺时针旋转，则旋转过程中判断有无检测到第二限位开关信号，若检测到，则反转为逆时针调整，否则控制步进电机顺时针旋转一定角度；
同理若是逆时针旋转，则旋转过程中判断有无检测到第一限位开关信号，若检测到，则反转为顺时针调整，否则控制步进电机逆时针旋转一定角度；
旋转到位后，停止，通知其他线程进行数据采集；
通过串口线程读取扬尘采集分析装置、噪音及气象参数检测装置；
串口线程的流程：启动串口线程，读取串口绑定的因子的名称：扬尘、噪音及气象参数、通信协议，是主动接收协议，就发送读取参数的协议，然后读取串口接收到的协议，若是被动接收，就直接读取串口接收到的协议，然后对协议数据包进行解析，得到各因子的值，更新实时数据表；
实时数据处理线程：
实现界面更新、数据保存功能；实时数据处理线程的流程：启动实时数据处理线程，5秒到更新主界面实时显示数据，60秒到保存1分钟数据，发送实时数据时间到，分钟数据包插入待发生，休眠500mS后继续该过程；
发送中心数据线程，负责将数据发送到中心平台。
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