CN107462503A - 一种用于大气污染的环境监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于大气污染的环境监测系统及方法，包括外壳体，外壳体一侧设有传感器组，外壳体上端固定安装有粉尘测量探头，外壳体前端面设有触摸显示屏，触摸显示屏下方设置报警指示灯，外壳体另一侧设有数据传输接口，外壳体内腔设有主控板，主控板上设有CPU、传感信号采集模块、显示模块、数据库模块、报警模块和无线传输模块，本发明结构原理简单，智能化程度高，能够实现对大气环境各项指标的快速监测，能够为大气污染防治提供数据支持。

Description

一种用于大气污染的环境监测系统及方法
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域，具体为一种用于大气污染的环境监测系统及方法。
背景技术
近年来，我国环境天气污染频发，引起了各级政府、广大群众的强烈关注。但由于污染过程形成时间短、累积速度快、污染程度高、成因来源复杂、特征多变化，并且随着气象条件的变化在区域内城市间传输，亟需基于区域大气污染联防联控的思路，加强科技支撑，实现“精准施策”，开展污染天气应急应对工作。
我国生态环境监测工作开展的时间较短，应急响应过程中还有很多工作需要完善，如对污染过程来源与成因缺乏全面认识，缺乏对应急措施费效关系的科学分析，缺乏制定应急措施的基础数据，区域层面上没有形成科学有效的协作机制等。难以为区域重污染天气应对的科学决策提供数据支撑。因此，建立大气环境监测系统，为提高环境治理工作提供必要的数据支撑，是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于大气污染的环境监测系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于大气污染的环境监测系统,包括外壳体，所述外壳体一侧设有传感器组，所述外壳体上端固定安装有粉尘测量探头，所述外壳体前端面设有触摸显示屏，所述触摸显示屏下方设置报警指示灯，所述外壳体另一侧设有数据传输接口，所述外壳体内腔设有主控板，所述主控板上设有CPU、传感信号采集模块、显示模块、数据库模块、报警模块和无线传输模块，所述传感器组、粉尘测量探头通过传感信号采集模块连接CPU，所述CPU分别连接显示模块、数据库模块、报警模块，所述CPU通过无线传输模块连接后台监控中心；
所述传感器组包括PM2.5浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、臭氧浓度传感器、硫化物浓度传感器以及能见度传感器。
优选的，所述传感信号采集模块包括运算放大器、两级场效应宽带放大器，所述运算放大器的一个输入端分别连接电阻B一端和电容B一端，电容B另一端接地，电阻B另一端分别连接电阻A一端和电容A一端，电容A另一端连接运算放大器的输出端，运算放大器的另一输入端分别连接电阻C一端和电阻D一端，电阻C另一端连接电容D一端并接地，电阻D另一端和电容D另一端连接运算放大器的输出端；所述两级场效应宽带放大器的输出端连接电容E一端，电容E另一端连接电阻F一端，电阻F另一端连接两级场效应宽带放大器的负极输入端，两级场效应宽带放大器的负极输入端还连接电阻G并接地，两级场效应宽带放大器的正极输入端连接电阻E一端，电阻E另一端连接运算放大器输出端，还包括电容F、电容G、电容H，电容F一端、电容G一端、电容H一端分别接电源端，电容F另一端、电容G另一端、电容H另一端均接地。
优选的，所述无线传输模块包括电平转换模块、第一光纤收发器、第二光纤收发器以及信号整形模块，所述电平转换模块一端连接第一通信接口，所述电平转换模块另一端连接第一光纤收发器，所述第一光纤收发器通过塑料光纤连接第二光纤收发器，所述第二光纤收发器通过信号整形模块连接第二通信接口。
优选的，其使用方法包括以下步骤：
A、传感器组和粉尘测量探头分别采集空气中的PM2.5浓度值、一氧化碳浓度值、臭氧浓度值、能见度以及粉尘颗粒浓度，采集的信号经过传感信号传输模块放大后发送至CPU进行处理；
B、CPU接收到信号后，调度数据库模块中的正常值，并对采集的数值进行比较，通过显示模块进行显示，浓度值不在正常范围内的发出报警信号；
C、同时，CPU将采集的数据信号通过无线传输模块实时发送至后台监控中心，便于技术人员进行数据分析和作出响应的处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明结构原理简单，智能化程度高，能够实现对大气环境各项指标的快速监测，能够为大气污染防治提供数据支持。
(2)本发明采用的传感信号采集模块反应灵敏，实现对微弱信号进行放大、且失真度低，进一步提高了采集精度。
(3)本发明采用的无线传输模块抗干扰能力强，能够提高采集信号传输的稳定性，进一步提高了监控效率。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明的控制原理框图；
图3为本发明的传感信号采集模块原理图；
图4为本发明的无线传输模块原理图；
图中：1、外壳体；2、后台监控中心；3、粉尘测量探头；4、触摸显示屏；5、报警指示灯；6、数据传输接口；7、主控板；8、CPU；9、传感信号采集模块；10、显示模块；11、数据库模块；12、报警模块；13、无线传输模块；14、PM2.5浓度传感器；15、一氧化碳浓度传感器；16、臭氧浓度传感器；17、硫化物浓度传感器；18、能见度传感器；19、运算放大器；20、两级场效应宽带放大器；21、电平转换模块；22、第一光纤收发器；23、第二光纤收发器；24、信号整形模块；25、塑料光纤；27、第二通信接口。
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。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种用于大气污染的环境监测系统,包括外壳体1，所述外壳体1一侧设有传感器组，所述外壳体1上端固定安装有粉尘测量探头3，所述外壳体1前端面设有触摸显示屏4，所述触摸显示屏4下方设置报警指示灯5，所述外壳体1另一侧设有数据传输接口6，所述外壳体1内腔设有主控板7，所述主控板7上设有CPU8、传感信号采集模块9、显示模块10、数据库模块11、报警模块12和无线传输模块13，所述传感器组、粉尘测量探头3通过传感信号采集模块9连接CPU8，所述CPU8分别连接显示模块10、数据库模块11、报警模块12，所述CPU8通过无线传输模块13连接后台监控中心2；
所述传感器组包括PM2.5浓度传感器14、一氧化碳浓度传感器15、臭氧浓度传感器16、硫化物浓度传感器17以及能见度传感器18。
本发明中，传感信号采集模块9包括运算放大器19、两级场效应宽带放大器20，所述运算放大器19的一个输入端分别连接电阻B 2a一端和电容B 2b一端，电容B 2b另一端接地，电阻B 2a另一端分别连接电阻A 1a一端和电容A 1b一端，电容A 1b另一端连接运算放大器19的输出端，运算放大器19的另一输入端分别连接电阻C 3a一端和电阻D 4a一端，电阻C 3a另一端连接电容D4b一端并接地，电阻D 4a另一端和电容D4b另一端连接运算放大器19的输出端；所述两级场效应宽带放大器20的输出端连接电容E 5b一端，电容E 5b另一端连接电阻F 6a一端，电阻F 6a另一端连接两级场效应宽带放大器20的负极输入端，两级场效应宽带放大器20的负极输入端还连接电阻G7a并接地，两级场效应宽带放大器20的正极输入端连接电阻E5a一端，电阻E5a另一端连接运算放大器19输出端，还包括电容F 6b、电容G 7b、电容H 8b，电容F 6b一端、电容G 7b一端、电容H 8b一端分别接电源端，电容F 6b另一端、电容G 7b另一端、电容H 8b另一端均接地。运算放大器19对信号进行处理，保证传输信号的质量，并通过反馈原理将信号信息放大2倍，然后再传递给后面的两级场效应宽带放大器20再次对信号进行二次放大，最后再将信号输出。本发明采用的传感信号采集模块反应灵敏，实现对微弱信号进行放大、且失真度低，进一步提高了采集精度。
本发明中，无线传输模块13包括电平转换模块21、第一光纤收发器22、第二光纤收发器23以及信号整形模块24，所述电平转换模块21一端连接第一通信接口25，所述电平转换模块21另一端连接第一光纤收发器22，所述第一光纤收发器22通过塑料光纤26连接第二光纤收发器23，所述第二光纤收发器23通过信号整形模块24连接第二通信接口27。本发明采用的无线传输模块抗干扰能力强，能够提高采集信号传输的稳定性，进一步提高了监控效率。
本发明的使用方法包括以下步骤：
A、传感器组和粉尘测量探头分别采集空气中的PM2.5浓度值、一氧化碳浓度值、臭氧浓度值、能见度以及粉尘颗粒浓度，采集的信号经过传感信号传输模块放大后发送至CPU进行处理；
B、CPU接收到信号后，调度数据库模块中的正常值，并对采集的数值进行比较，通过显示模块进行显示，浓度值不在正常范围内的发出报警信号；
C、同时，CPU将采集的数据信号通过无线传输模块实时发送至后台监控中心，便于技术人员进行数据分析和作出响应的处理。
综上所述，本发明结构原理简单，智能化程度高，能够实现对大气环境各项指标的快速监测，能够为大气污染防治提供数据支持。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于大气污染的环境监测系统,包括外壳体(1)，其特征在于：所述外壳体(1)一侧设有传感器组，所述外壳体(1)上端固定安装有粉尘测量探头(3)，所述外壳体(1)前端面设有触摸显示屏(4)，所述触摸显示屏(4)下方设置报警指示灯(5)，所述外壳体(1)另一侧设有数据传输接口(6)，所述外壳体(1)内腔设有主控板(7)，所述主控板(7)上设有CPU(8)、传感信号采集模块(9)、显示模块(10)、数据库模块(11)、报警模块(12)和无线传输模块(13)，所述传感器组、粉尘测量探头(3)通过传感信号采集模块(9)连接CPU(8)，所述CPU(8)分别连接显示模块(10)、数据库模块(11)、报警模块(12)，所述CPU(8)通过无线传输模块(13)连接后台监控中心(2)；
所述传感器组包括PM2.5浓度传感器(14)、一氧化碳浓度传感器(15)、臭氧浓度传感器(16)、硫化物浓度传感器(17)以及能见度传感器(18)。
2.根据权利要求1所述的一种用于大气污染的环境监测系统，其特征在于：所述传感信号采集模块(9)包括运算放大器(19)、两级场效应宽带放大器(20)，所述运算放大器(19)的一个输入端分别连接电阻B(2a)一端和电容B(2b)一端，电容B(2b)另一端接地，电阻B(2a)另一端分别连接电阻A(1a)一端和电容A(1b)一端，电容A(1b)另一端连接运算放大器(19)的输出端，运算放大器(19)的另一输入端分别连接电阻C(3a)一端和电阻D(4a)一端，电阻C(3a)另一端连接电容D(4b)一端并接地，电阻D(4a)另一端和电容D(4b)另一端连接运算放大器(19)的输出端；所述两级场效应宽带放大器(20)的输出端连接电容E(5b)一端，电容E(5b)另一端连接电阻F(6a)一端，电阻F(6a)另一端连接两级场效应宽带放大器(20)的负极输入端，两级场效应宽带放大器(20)的负极输入端还连接电阻G(7a)并接地，两级场效应宽带放大器(20)的正极输入端连接电阻E(5a)一端，电阻E(5a)另一端连接运算放大器(19)输出端，还包括电容F(6b)、电容G(7b)、电容H(8b)，电容F(6b)一端、电容G(7b)一端、电容H(8b)一端分别接电源端，电容F(6b)另一端、电容G(7b)另一端、电容H(8b)另一端均接地。
3.根据权利要求1所述的一种用于大气污染的环境监测系统，其特征在于：所述无线传输模块(13)包括电平转换模块(21)、第一光纤收发器(22)、第二光纤收发器(23)以及信号整形模块(24)，所述电平转换模块(21)一端连接第一通信接口(25)，所述电平转换模块(21)另一端连接第一光纤收发器(22)，所述第一光纤收发器(22)通过塑料光纤(26)连接第二光纤收发器(23)，所述第二光纤收发器(23)通过信号整形模块(24)连接第二通信接口(27)。
4.实现权利要求1所述的一种用于大气污染的环境监测系统的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：
A、传感器组和粉尘测量探头分别采集空气中的PM2.5浓度值、一氧化碳浓度值、臭氧浓度值、能见度以及粉尘颗粒浓度，采集的信号经过传感信号传输模块放大后发送至CPU进行处理；
B、CPU接收到信号后，调度数据库模块中的正常值，并对采集的数值进行比较，通过显示模块进行显示，浓度值不在正常范围内的发出报警信号；
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