CN107037843A - 一种基于arm处理器的工厂车间空气环境管控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，其特征在于，包括：ARM处理器、空气环境数据采集模块、存储模块、显示报警模块、空气调节模块、无线通信模块、电源模块，其中空气环境数据采集模块采集各种有害气体的浓度、环境温度、湿度等数据送入ARM处理器进行处理，并对空气环境调节模块、存储模块、显示报警模块发出相应的指令信号，此外还能够和远程控制中心实时进行信息传输。本发明可以实时的监测工厂车间中的空气环境，同时能够根据需要自动控制车间内部的有害气体浓度、微生物浓度和环境温湿度，监控准确灵敏效率高、控制智能灵活耗能少，具有较广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术领域，具体涉及一种基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统。
背景技术
空气污染，又称为大气污染，按照国际标准化组织（ISO）的定义，空气污染通常是指:由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度达到足够的时间，并因此危害了人类的舒适、健康和福利或环境的现象。空气污染物对人体的危害是多方面的，主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。空气中污染物的浓度很高时，会造成急性污染中毒，或使病状恶化，甚至在几天内夺去几千人的生命。其实，即使大气中污染物浓度不高，但人体成年累月呼吸这种污染了的空气，也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。空气污染是气体和颗粒的混合物，包括臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物、二氧化碳（CO2）、铅（Pb）、二氧化硫（SO2），其中O3、NO2和PM2.5是危害健康的主要污染物。根据2005年WHO空气质量指南，与PM2.5含量为10μm/m3的环境相比，暴露在PM2.5含量为35μm/m3（即IT-1）的环境中将增加约15%的死亡风险。
车间工作人员由于吸入受污染的空气，肺部会产生自由基（活性氧，ROS）。过量ROS对抗人体的抗氧化防御机能会造成氧化应激，导致组织损伤并引发炎症。炎症的加速形成以及ROS的增加可能导致额外的细胞损伤，导致心血管疾病和糖尿病等。
而且一些大型的室内环境也会选用净化器来净化PM2.5，但是对于较大的室内空间来说，由于室内的结构过于复杂，其各个地方的污染程度可能不一致，而对于管理者来说当然需要可靠且实时的掌握污染信息，传统的多个零散布置的检测点在了解空气实时状态时非常不便。目前，我国大多数的厂区空气污染物数据收集和统计工作还停留在人工读数查表的落后水平，人为误差伴随存在，给数据管理工作带来很大的困难。其方法陈旧，不能及时处理，容易对周边环境造成严重污染。综上所述，车间内空气污染物及时有效处理是亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，该管控系统可以实时的监测工厂车间中的空气环境，同时能够根据需要自动控制车间内部的有害气体浓度、微生物浓度和环境温湿度，监控准确灵敏效率高、控制智能灵活耗能少，具有较广泛的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，所述空气环境管控系统包括：
ARM处理器、空气环境数据采集模块、存储模块、显示报警模块、空气环境调节模块、无线通信模块、电源模块；
所述ARM处理器用于处理空气环境数据采集模块采集到的数据以及无线通信模块接收的远程控制中心发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者远程控制中心发出信号对空气调节模块、存储模块、显示报警模块发出相应的指令信号；
所述空气环境数据采集模块包括甲醛浓度传感器、苯浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器，用于采集甲醛浓度、苯浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、环境温度、湿度等数据实时送入ARM处理器或者存储模块等待数据处理；
所述存储模块用来存储空气环境数据采集模块采集的数据以及预先设置的控制程序，以供ARM处理器调用；
所述显示报警模块用来实时显示工厂车间内部的温度湿度信息和空气环境参数信息，并可以根据有害气体浓度情况分为不同的危险等级，并发出相应报警铃声；
所述空气环境调节模块用于当有害气体或微生物浓度超过预定阈值时，根据ARM处理器发出的指令信号做出相应的开关动作，用以保证工厂车间的有害气体和微生物浓度在安全范围之内；
所述无线通信模块用于向控制中心发送采集处理的车间空气环境数据或者接收控制中心的指令信息送入ARM处理器以供调用；
所述电源模块用于给各个模块提供所需要的稳压市电或直流电。
优选地，所述空气环境数据采集模块由设置在工厂车间各工位的甲醛浓度传感器、苯浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器组成，所述各传感器由电力来源为可充电锂电池。
优选地，所述空气环境数据采集模块还包括微生物种类浓度检测装置，所述微生物种类浓度检测装置设置在按设计轨迹循环移动的小车上。
优选地，所述存储模块包括随机存储器模块、SD卡模块、USB接口模块，所述随机存储器模块用于与ARM处理器的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述SD卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述USB接口模块方便导出复制数据。
优选地，所述显示报警模块包括LED电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。
优选地，所述空气环境调节模块包括伺服电机模块、紫外线杀菌模块、空气过滤模块、温湿度调节模块；
所述伺服电机模块控制车间窗户的关闭；
所述紫外线杀菌模块包括安装在车间内部的进风口与出风口、与进出风口连接的通风管道、设置在通风管道上的循环风机、以及与进风口连接的紫外线杀菌室；
所述空气过滤模块包括安装在车间外部的进风口与车间内部出风口、与进出风口连接的通风管道、设置在通风管道上的通风扇、以及与通风管道连接的活性炭过滤网芯；温湿度调节模块为安装在车间上方的中央空调。
优选地，所述无线通信模块包括WiFi通信模块和Zigbee 通信模块。
优选地，所述电源模块包括市电模块、交直流变换模块、稳压模块、蓄电池模块。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统的主控模块采用了ARM微处理器，其具有体积小、低功耗、低成本、高性能的优点，ARM微处理器大量使用寄存器，指令执行速度更快，并且大多数数据操作都在寄存器中完成，指令长度固定、寻址方式灵活简单、执行效率高。
（2）本发明的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统中采用的空气环境数据采集模块利用若干个设置在工位上的无线污染物传感器将温度、湿度和甲醛、苯、一氧化碳、二氧化碳浓度实时的传输给了主控模块ARM微处理器和显示模块，一方面能够保证准确有效的采集到真实的数据，另一方面无线传感器的使用也减少了布线，降低了施工的难度，而且无线传感器的使用也为后续增加传感器的数目提供了良好的基础；同时空气环境数据采集模块还包括微生物种类浓度检测装置，微生物种类浓度检测装置设置在按设计轨迹循环移动的小车上，能够实时的监控车间内空气中微生物种类和浓度，设计在循环移动的小车上能够避免由于室内的结构过于复杂，其各个地方的污染程度可能不一致带来的误差。
（3）本发明的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统中采用的显示报警模块包括LED电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器，能够使工作人员直观的掌握到工厂车间内的粉尘空气污染物、微生物浓度和温湿度信息，报警系统能够及时有效的引起外部人员的注意，并能根据危险等级进行语音播报和鸣笛警报，大大提高了整个检测管理系统的效率。
（4）本发明的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统中采用的空气环境调节模块包括伺服电机模块、紫外线杀菌模块、空气过滤模块、温湿度调节模块；其中伺服电机模块控制车间窗户的关闭促进空气流通；紫外线杀菌模块用于将车间内的空气循环杀菌，减少空气中有害微生物的浓度；空气过滤模块通过活性炭过滤网芯将空气中的有害物质充分吸收；温湿度调节模块能够安全有效的调节车间内部的温度和湿度。当有害气体或者微生物浓度过大时，主控制器发出调节指令，根据指令空气环境调节模块选择是否打开窗户、是否打开紫外线杀毒、是否采用空气过滤、是否打开空调系统，同时可以调节空气过滤的气流速度，大大提高了系统的效率和可靠性。
（5）本发明的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统采用的无线通信模块包括WiFi通信模块和Zigbee通信模块能够无线传输数据，一方面减少了施工难度，另一方面能够实时的与控制中心进行通信，将工厂车间的相关信息传送给控制中心的同时还能够接收控制中心的控制信号，大大提高了发明的管控系统的监控效果和功能。
（6）本发明的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统采用的电源模块，能够同时提供稳定的市电、直流电，蓄电池能够使得在监测系统在停电情况下依然有效，有效提到了系统的抗风险能力。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的一种基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统示意图；
图2为本发明的一种基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统的空气环境调节模块示意图；
图3为本发明的一种基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统的显示报警模块示意图。
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做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。
本实施例中提供了一种基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，该空气环境管控系统包括：
ARM处理器1、空气环境数据采集模块2、存储模块3、显示报警模块4、空气环境调节模块5、无线通信模块6、电源模块7；
所述ARM处理器1用于处理空气环境数据采集模块2采集到的数据以及无线通信模块6接收的远程控制中心发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者远程控制中心发出信号对空气调节模块5、存储模块3、显示报警模块4发出相应的指令信号；
所述空气环境数据采集模块2包括甲醛浓度传感器、苯浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器，用于采集甲醛浓度、苯浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、环境温度、湿度等数据实时送入ARM处理器1或者存储模块3等待数据处理；
所述存储模块3用来存储空气环境数据采集模块2采集的数据以及预先设置的控制程序，以供ARM处理器1调用；
所述显示报警模块4用来实时显示工厂车间内部的温度湿度信息和空气环境参数信息，并可以根据有害气体浓度情况分为不同的危险等级，并发出相应报警铃声；
所述有空气环境调节模块5用于当有害气体或微生物浓度超过预定阈值时，根据ARM处理器1发出的指令信号做出相应的开关动作，用以保证工厂车间的有害气体浓度以及微生物浓度在安全范围之内；
所述无线通信模块6用于向控制中心发送采集处理的车间空气环境数据或者接收控制中心的指令信息送入ARM处理器1以供调用；
所述电源模块7用于给各个模块提供所需要的稳压市电或直流电。
本实施例中空气环境数据采集模块2由设置在工厂车间各工位的无线甲醛浓度传感器、无线苯浓度传感器、无线一氧化碳浓度传感器、无线二氧化碳浓度传感器、无线温度传感器、无线湿度传感器组成，所述各传感器由电力来源为可充电锂电池。
本实施例中空气环境数据采集模块2还包括微生物种类浓度检测装置，所述微生物种类浓度检测装置设置在按设计轨迹循环移动的小车上。
本实施例中存储模块3包括随机存储器模块、SD卡模块、USB接口模块，所述随机存储器模块用于与ARM处理器的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述SD卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述USB接口模块方便导出复制数据。
本实施例中显示报警模块4包括LED电子显示屏401、语音播报模块402、报警灯403以及报警呼叫器404。
本实施例中空气环境调节模块5包括伺服电机模块501、紫外线杀菌模块502、空气过滤模块503、温湿度调节模块504；
所述伺服电机模块501控制车间窗户的关闭；
所述紫外线杀菌模块502包括安装在车间内部的进风口与出风口、与进出风口连接的通风管道、设置在通风管道上的循环风机、以及与进风口连接的紫外线杀菌室；
所述空气过滤模块503包括安装在车间外部的进风口与车间内部出风口、与进出风口连接的通风管道、设置在通风管道上的通风扇、以及与通风管道连接的活性炭过滤网芯；温湿度调节模块504为安装在车间上方的中央空调。
本实施例中无线通信模块6包括WiFi通信模块和Zigbee 通信模块。
本实施例中电源模块7包括市电模块、交直流变换模块、稳压模块、蓄电池模块。
本发明的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统监测时避免了许多人为的误差，数据越限时可自动进行相应处理，使整个系统更为自动化，相对减少了人力物力的消耗。长远来看可有效避免生产环节空气污染处理不及时带来的环境污染问题。该系统具有开放式、模块化的特点，实用性高，可广泛用于工厂车间空气环境监测和污染物处理管理，具有较高的实用价值和广泛地应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，其特征在于，包括：ARM处理器、空气环境数据采集模块、存储模块、显示报警模块、空气环境调节模块、无线通信模块、电源模块；
所述ARM处理器用于处理空气环境数据采集模块采集到的数据以及无线通信模块接收的远程控制中心发出的控制信号，并根据分析处理后的结果或者远程控制中心发出信号对空气调节模块、存储模块、显示报警模块发出相应的指令信号；
所述空气环境数据采集模块包括甲醛浓度传感器、苯浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器，用于采集甲醛浓度、苯浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、环境温度、湿度等数据实时送入ARM处理器或者存储模块等待数据处理；
所述存储模块用来存储有空气环境数据采集模块采集的数据以及预先设置的控制程序，以供ARM处理器调用；
所述显示报警模块用来实时显示工厂车间内部的温度湿度信息和空气环境参数信息，并可以根据有害气体浓度情况分为不同的危险等级，并发出相应报警铃声；
所述有空气环境调节模块用于当有害气体或微生物浓度超过预定阈值时，根据ARM处理器发出的指令信号做出相应的开关动作，用以保证工厂车间的有害气体浓度以及微生物浓度在安全范围之内；
所述无线通信模块用于向控制中心发送采集处理的车间空气环境数据或者接收控制中心的指令信息送入ARM处理器以供调用；
所述电源模块用于给各个模块提供所需要的稳压市电或直流电。
2.根据权利要求1所述的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，其特征在于，所述空气环境数据采集模块由设置在工厂车间各工位的无线甲醛浓度传感器、无线苯浓度传感器、无线一氧化碳浓度传感器、无线二氧化碳浓度传感器、无线温度传感器、无线湿度传感器组成，所述各传感器由电力来源为可充电锂电池。
3.根据权利要求2所述的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，其特征在于，所述空气环境数据采集模块还包括微生物种类浓度检测装置，所述微生物种类浓度检测装置设置在按设计轨迹循环移动的小车上。
4.根据权利要求1所述的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，其特征在于，所述存储模块包括随机存储器模块、SD卡模块、USB接口模块，所述随机存储器模块用于与ARM处理器的配合使用以增加内存和数据处理的速度，所述SD卡模块用于长时间存储采集的各种数据，所述USB接口模块方便导出复制数据。
5.根据权利要求1所述的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，其特征在于，所述显示报警模块包括LED电子显示屏、语音播报模块、报警灯以及报警呼叫器。
6.根据权利要求1所述的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，其特征在于，所述空气环境调节模块包括伺服电机模块、紫外线杀菌模块、空气过滤模块、温湿度调节模块；
所述伺服电机模块控制车间窗户的关闭；所述紫外线杀菌模块包括安装在车间内部的进风口与出风口、与进出风口连接的通风管道、设置在通风管道上的循环风机、以及与进风口连接的紫外线杀菌室；所述空气过滤模块包括安装在车间外部的进风口与车间内部出风口、与进出风口连接的通风管道、设置在通风管道上的通风扇、以及与通风管道连接的活性炭过滤网芯；温湿度调节模块为安装在车间上方的中央空调。
7.根据权利要求1所述的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，其特征在于，所述无线通信模块包括WiFi通信模块和Zigbee 通信模块。
8.根据权利要求1所述的基于ARM处理器的工厂车间空气环境管控系统，其特征在于，所述电源模块包括市电模块、交直流变换模块、稳压模块、蓄电池模块。
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