CN107543583A - 便携式空气质量监测仪及其应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式空气质量监测仪及其应用系统，该便携式空气质量监测仪包括外盖、屏幕、主板、电源板、二氧化碳传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器、一氧化碳传感器、通信模块、温湿度传感器、超声波探测模块、扩接口，该携式空气质量监测仪具有体积小、集成程度高的特点；应用系统通过智能设备获取监测仪远程采集的空气质量信息，实现远程监控，同时能通过配网的空气调节设备进行远程调控。

Description

便携式空气质量监测仪及其应用系统

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，具体涉及一种便携式空气质量监测仪。

背景技术

随着人民生活水平的提高，各种装修材料的使用以及更多日用化学品进入室内，使室内污染物的来源和种类增多，因而使得室内污染程度日益严重。现有的空气质量监测设备价格昂贵、体积庞大，且现有的空气质量监测设备普遍为专用式设备，不利于大批量普及化使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种操作方便、集成性能高、适用范围广的便携式空气质量监测仪及其应用系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

便携式空气质量监测仪，包括外盖、屏幕、主板、电源板、二氧化碳传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器、一氧化碳传感器、通信模块、温湿度传感器、超声波探测模块、扩接口，所述外盖与主板扣合，屏幕安装固定在主板上并位于外盖与主板之间，外盖上设有用于显示屏幕的显示区，外盖上还设有用于切换屏幕显示状态的切换按钮；主板远离外盖的壁面两侧具有侧盖，侧盖上设有呈点阵状的探测孔，主板内置控制模块，所述二氧化碳传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器、一氧化碳传感器、通信模块、温湿度传感器、超声波探测模块均安装固定在主板上，且均位于俩侧盖之间，并均与控制模块电性连接，其中二氧化碳传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器、一氧化碳传感器的感应端均贴紧侧盖上具有探测孔的内壁，所述扩接口设置在主板底部，并与控制模块电性连接；所述电源板与主板的侧盖固定连接。

一种便携式空气质量监测仪的应用系统，包括应用终端、智能设备、因特网、用户和如权利要求所述的便携式空气质量监测仪，所述应用终端安装存储在智能设备中，应用终端与便携式空气质量监测仪配网连接，所述应用终端通过通信模块接收并存储所述便携式空气质量监测仪采集的空气质量数据，所述应用终端与因特网配网连接，应用终端能通过访问因特网获取当地地理位置信息和室外空气质量状况，所述应用终端通过智能设备的视听硬件向用户展示便携式空气质量监测仪采集数据和室外空气质量数据。

进一步的，所述应用系统设有若干台所述便携式空气质量监测仪，应用终端可同时与若干台便携式空气质量监测仪进行配网连接。

进一步的，所述应用终端可通过局域网与空气调节设备配网连接，用户可通过应用终端联动控制配网连接的空气调节设备的运作。

进一步的，所述空气调节设备可为新风机或空气净化器或其他具有类似功能的调节设备。

进一步的，所述用户可通过智能设备在应用终端中对便携式空气质量监测仪的二氧化碳传感器和温湿度传感器进行校准。

进一步的，所述应用终端的安装存储载体智能设备可以为个人电脑、智能电视、智能手机或类似的智能设备。

进一步的，所述用户可通过智能设备在应用终端中独立设定相关用于预防空气质量异常的警报数据限值。

本发明具有如下有益效果：

1、能对有限空间范围内的环境中的二氧化碳、一氧化碳、甲醛、PM2.5浓度以及温度、湿度、手机数量等指标进行在线检测，具有较高的灵敏度和反应速度；监测获取的数据可在携式空气质量监测仪本体显示，还能通过智能设备进行远程显示，便于用户获取空气质量信息，操作便捷；

2、应用系统的应用终端可兼容安装在个人电脑、智能电视、智能手机或类似的智能设备，同时便携式空气质量监测仪具有集成度高、体积小的特点；因此，本发明适用于不同的操作硬件、监测环境，适用范围广，值得推广使用；

3、携式空气质量监测仪可通过扩接口连接高精度空气质量监测仪，极大地扩大了监测仪的适用范围、扩展性能；用户还可因此通过智能设备远程获取特殊环境的空气质量情况，避免了特殊环境影响用户健康；

4、用户可在应用系统的应用终端中设置相关监测的设置警报数据，当数据超出警报数据限定值时，应用系统可通过智能设备提醒用户，还可控制与应用系统配网的新风机或空气净化器等设备进行自行调节；

5、应用终端还可通过便携式空气质量监测仪的超声波探测模块收集到一定范围内用户手机MAC地址，然后经过我方后台大数据分析筛选后，可通过第三方的手机应用进行精准手机广告投放；此外，手机数量一定程度上反映了该处人流密度，可作为公共场所或店铺人流量分析依据。

6、应用系统设有若干台所述便携式空气质量监测仪，应用终端可同时与若干台便携式空气质量监测仪进行配网连接，用户可同时获取多处地方的空气质量数据，便于天文、环境等行业作业。

附图说明

图1为便携式空气质量监测仪的结构示意图；

图2为便携式空气质量监测仪的应用系统的示意图；

图中：1、外盖；2、屏幕；3、主板；4、电源板；5、二氧化碳传感器；6、PM2.5传感器；7、甲醛传感器；8、一氧化碳传感器；9、通信模块；10、温湿度传感器；11、超声波探测模块；12、扩接口；13、切换按钮；31、侧盖；32、探测孔；100、应用终端；101、智能设备；102、便携式空气质量监测仪；103、因特网；104、用户；105、空气调节设备。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的描述，以便于更清楚的理解本发明要求保护的技术思想。

便携式空气质量监测仪实例：

本发明所述的便携式空气质量监测仪，包括外盖1、屏幕2、主板3、电源板4、二氧化碳传感器5、PM2.5传感器6、甲醛传感器7、一氧化碳传感器8、通信模块9、温湿度传感器10、超声波探测模块11、扩接口12，所述外盖1与主板3扣合，屏幕2安装固定在主板3上并位于外盖1与主板3之间，外盖1上设有用于显示屏幕2的显示区，外盖1上还设有用于切换屏幕2显示状态的切换按钮13；主板3远离外盖1的壁面两侧具有侧盖14，侧盖14上设有呈点阵状的探测孔15，主板3内置控制模块，所述二氧化碳传感器5、PM2.5传感器6、甲醛传感器7、一氧化碳传感器8、通信模块9、温湿度传感器10、超声波探测模块11均安装固定在主板3上，且均位于俩侧盖14之间，并均与控制模块电性连接，其中二氧化碳传感器5、PM2.5传感器6、甲醛传感器7、一氧化碳传感器8感应端均贴紧侧盖14上具有探测孔15的内壁，所述扩接口12设置在主板3底部，并与控制模块电性连接；所述电源板4与主板3的侧盖14固定连接。

更具体的，所述控制模块是基于ARM9核的嵌入式集成控制电路，还可以是其他类似功能的控制电路，该集成电路通过I/O信号板获取各传感器采集的空气质量数据，并通过通信模块9将采集数据传输至指定应用终端或执行指定应用终端的下发的命令。

更具体的，所述屏幕2为高亮LED点阵屏，还可以是其他类似功能的显示屏幕2；所述外盖1的显示区为点阵式圆孔显示区，触按切换按钮13可改变屏幕2显示内容，包括接网状态、电源电量、二氧化碳浓度、PM2.5浓度、温度、湿度、甲醛浓度、一氧化碳浓度。

更具体的，所述通信模块9为wifi模块或4G模块，还可以是其他类似功能的通信装置，通信模块9用于将控制模块采集数据传输至指定应用终端，或应用终端下达的执行数据传输至控制模块；高兼容性的wifi/4G通信方式，使监测仪能与PC、手机以及智能电视进行连接。

更具体的，所述二氧化碳传感器5为红外二氧化碳传感器，还可以是其他类似功能的传感器，该传感采用了单束双波长非发散性红外线洲量，这种采集方法具有高精确性和稳定性的特点。

更具体的，所述PM2.5传感器6为激光粉尘传感器，还可以是其他类似功能的传感器，该传感器利用激光散射的原理，当激光照射到通过检测位置的颗粒物时会产生微弱的光散射，在特定方向上的光散射波形与颗粒直径有关，通过不同粒径的波形分类统计及换算公式得到不同粒径的实时颗粒物的数量浓度数据并传输至控制模块中，实现PM2.5数据的采集，具有集成度高、数据稳定可靠的特点。

更具体的，所述甲醛传感器7为电化学甲醛传感器7，还可以是其他类似功能的传感器，甲醛气体通过该传感器时，在电解质催化作用下在电极上发生氧化还原反应而形成电子转移，在外电压作用下形成与甲醛浓度成正比的电流，从根据电流数据计算转换成甲醛浓度数据传输至控制模块中，实现甲醛浓度的采集，具有响应速度快、稳定性高、灵敏度较好、使用方便的特点。

更具体的，所述一氧化碳传感器8为电化学一氧化碳传感器8，还可以是其他类似功能的传感器；当CO气体扩散到传感器的工作电极时，在工作电极的作用下，CO发生氧化反应，产生的H+离子和电子通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着，并在一氧化碳传感器8/变送器极间产生电位差。其输出端就会产生电流，提供给一氧化碳检测仪中的采样电路，起着将化学能转化为电能的作用，通过电极引出线用外部电路测量传感器输出电流的大小，便可检测出CO的浓度。当气体浓度发生变化时，气体传感器的输出电流也随之成正比变化，经其中间电路将采集数据转换放大输出至控制模块中，实现一氧化碳浓度的采集。

更具体的，所述温湿度传感器10为电阻式温湿度传感器10，还可以是其他类似功能的传感器，该传感器包括一个电容式感湿元件和一个高精度集成测温元件，传感器内部在检测信号的处理过程中调用预设的校准系数，具有响应快、抗干扰能力强、数据精度高的特点。

更具体的，所述超声波探测模块11为手机信号探测器，还可以是其他类似功能的传感器，该探测器通过采集手机发射的高频无线电进行分析，根据附近手机数据粗略分析出当前环境人流密度，便于应用终端进行环境分析；同时还能收集到一定范围内用户手机MAC地址，结合应用系统的后台大数据分析筛选后，可通过第三方的手机应用进行精准手机广告投放。

更具体的，所述扩接口12为RS485接口，还可以是其他类似功能的连接接口；该接口用于连接高精度空气质量监测仪，可将高精度空气质量监测仪采集数据通过通信模块9传输到应用终端，实现远程高精度数据采集。

更具体的，电源板4为充电式设计，电源板4包括底板和锂电池，所述锂电池内置在底板中，并与主板3的控制模块电性连接，电源板4外壁面上设有用于锂电池充电的充电接口。

更具体的，电源板4还可为插电式设计，电源板4外壁面上设有220V电源插头，该电源插头与控制模块电性连接；用户可通过直接将监测仪插接在家用插座上，配网后即可直接使用。

本发明所述的便携式空气质量监测仪，其工作流程为：

在无配网情况下，监测仪在配电情况下开启，监测仪内部的监测传感器包括二氧化碳传感器5、PM2.5传感器6、甲醛传感器7、一氧化碳传感器8、通信模块9、温湿度传感器10、超声波探测模块11自动启动并进行数据采集，采集获得的数据通过屏幕进行输出，用户可通过按切换按钮依次切换显示不同监测项目的监测结果，具有集成程度高、体积小的特点，适用于广大室内或公共场所，值得广泛推广使用。

在配网情况下，可结合下方应用系统进行远程输出。

便携式空气质量监测仪的应用系统实例：

本发明所述的一种便携式空气质量监测仪的应用系统，包括应用终端100、智能设备101、因特网103、用户104和如权利要求1所述的便携式空气质量监测仪102，所述应用终端100安装存储在智能设备101中，应用终端100与便携式空气质量监测仪102配网连接，所述应用终端100通过通信模块接收并存储所述便携式空气质量监测仪102采集的空气质量数据，所述应用终端100与因特网103配网连接，应用终端100能通过访问因特网103获取当地地理位置信息和室外空气质量状况，所述应用终端100通过智能设备101的视听硬件向用户104展示便携式空气质量监测仪102采集数据和室外空气质量数据。

更具体的，所述应用系统设有若干台所述便携式空气质量监测仪102，应用终端100可同时与若干台便携式空气质量监测仪102进行配网连接。

更具体的，所述应用终端100可通过局域网与空气调节设备105配网连接，用户104可通过应用终端100联动控制配网连接的新风机、空气净化器或其他具有类似功能的空气调节设备105的运作。

更具体的，所述用户104可通过智能设备101在应用终端100中对便携式空气质量监测仪102的二氧化碳传感器5和温湿度传感器10进行校准。

更具体的，所述应用终端100的安装存储载体智能设备101可以为个人电脑、智能电视、智能手机或类似的智能设备101。

更具体的，所述用户104可通过智能设备101在应用终端100中独立设定相关用于预防空气质量异常的警报数据限值。

该应用系统的运作说明：

以智能电视为例，用户104在智能电视上安装该应用系统的应用终端100，并在应用终端100中建立站点，启用便携式空气质量监测仪后，确保智能电视与便携式空气质量监测仪接入同一wifi环境中，登录应用终端100并添加设备绑定，即可完成应用系统与便携式空气质量监测仪的绑定。

设备绑定完成后，便携式空气质量监测仪通过自身的传感器采集将采集所得的二氧化碳浓度数据、PM2.5浓度数据、温度数据、湿度数据、甲醛浓度、一氧化碳浓度数据、范围内用户104手机MAC地址等数据通过通信模块传输至智能电视的应用终端100中，同时应用终端100通过访问互联网获取当地室外环境信息，然后通过智能电视的交互界面显示监测数据和室外空气质量数据。

应用终端100中具有数据存储功能，能存储短期的空气质量数据，并绘制变化曲线，便于用户104了解空气质量变化情况。

用户104可在应用终端100中对相关监测条目设置警报数据，当应用系统监测到某项监测条目超过警报数据时，应用终端100于智能电视交换界面上弹出警报提示并利用智能电视的扬声器进行警报；该应用终端100还可配网绑定适用空气调节设备105，如新风机和空气净化器，用户104可设置相关条目上限控制新风机和空气净化器的启动。

用户104可通过应用终端100交互界面进行温湿度传感器10进行校准；因为电阻式温湿度传感器10特性是对数变化，低湿范围由于电阻较高难以检出，通常需要温度补偿。

应用终端100还可通过便携式空气质量监测仪的超声波探测模块11收集到一定范围内手机用户104手机MAC地址，实现手机用户定位，然后经过我方后台大数据分析筛选该手机用户的互联网网站浏览、搜索、交互历史，从而分析出该手机用户的消费需求，再通过百度、腾讯等第三方的手机应用，在手机应用自身设定的浮动广告窗框上推荐适合的手机广告，时而实现精准的手机广告投放。此外，手机数量一定程度上反映了该处人流密度，在现今大数据时代上，统计不同地方的人流密度关于时间的变化特性，可作为公共场所或店铺等发展的综合分析依据，有利于推动社会经济发展。

综上所述，本发明所述的一种便携式空气质量监测仪的应用系统，能同时实现远程对多处地点实现多类别、高精度的空气质量检测，具有适用范围广、操作简便的特点；同时还能根据用户104的数据设定，配合适用的空气调节设备105实现空气自动调控，智能程度高；此外，还具备手机用户广告投放、人流统计的功能，技术先进性高。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.便携式空气质量监测仪，其特征在于：包括外盖(1)、屏幕(2)、主板(3)、电源板(4)、二氧化碳传感器(5)、PM2.5传感器(6)、甲醛传感器(7)、一氧化碳传感器(8)、通信模块(9)、温湿度传感器(10)、超声波探测模块(11)、扩接口(12)，所述外盖(1)与主板(3)扣合，屏幕(2)安装固定在主板(3)上并位于外盖(1)与主板(3)之间，外盖(1)上设有用于显示屏幕(2)的显示区(12)，外盖(1)上还设有用于切换屏幕(2)显示状态的切换按钮(13)；主板(3)远离外盖(1)的壁面两侧具有侧盖(31)，侧盖(31)上设有呈点阵状的探测孔(32)，主板(3)内置控制模块，所述二氧化碳传感器(5)、PM2.5传感器(6)、甲醛传感器(7)、一氧化碳传感器(8)、通信模块(9)、温湿度传感器(10)、超声波探测模块(11)均安装固定在主板(3)上，且均位于俩侧盖(31)之间，并均与控制模块电性连接，其中二氧化碳传感器(5)、PM2.5传感器(6)、甲醛传感器(7)、一氧化碳传感器(8)的感应端均贴紧侧盖(31)上具有探测孔(32)的内壁，所述扩接口(12)设置在主板(3)底部，并与控制模块电性连接；所述电源板(4)与主板(3)的侧盖(31)固定连接。

2.一种便携式空气质量监测仪的应用系统，其特征在于：包括应用终端(100)、智能设备(101)、因特网(103)、用户(104)和如权利要求1所述的便携式空气质量监测仪(102)，所述应用终端(100)安装存储在智能设备(101)中，应用终端(100)与便携式空气质量监测仪(102)配网连接，所述应用终端(100)通过通信模块接收并存储所述便携式空气质量监测仪(102)采集的空气质量数据，所述应用终端(100)与因特网(103)配网连接，应用终端(100)能通过访问因特网(103)获取当地地理位置信息和室外空气质量状况，所述应用终端(100)通过智能设备(101)的视听硬件向用户(104)展示便携式空气质量监测仪(102)采集数据和室外空气质量数据。

3.如权利要求2所述的一种便携式空气质量监测仪的应用系统，其特征在于：所述应用系统设有若干台所述便携式空气质量监测仪(102)，应用终端(100)可同时与若干台便携式空气质量监测仪(102)进行配网连接。

4.如权利要求2所述的一种便携式空气质量监测仪(102)的应用系统，其特征在于：所述应用终端(100)可通过局域网与空气调节设备(105)配网连接，用户(104)可通过应用终端(100)联动控制配网连接的空气调节设备(105)的运作。

5.如权利要求4所述的一种便携式空气质量监测仪(102)的应用系统，其特征在于：所述空气调节设备(105)可为新风机或空气净化器。

6.如权利要求2所述的一种便携式空气质量监测仪的应用系统，其特征在于：所述用户(104)可通过智能设备(101)在应用终端(100)中对便携式空气质量监测仪(102)的二氧化碳传感器(5)和温湿度传感器(10)进行校准。

7.如权利要求2所述的一种便携式空气质量监测仪的应用系统，其特征在于：所述应用终端(100)的安装存储载体智能设备(101)可以为个人电脑、智能电视、智能手机或类似的智能设备(101)。

8.如权利要求2所述的一种便携式空气质量监测仪的应用系统，其特征在于：所述用户(104)可通过智能设备(101)在应用终端(100)中独立设定相关用于预防空气质量异常的警报数据限值。