CN107907460A - 一种共享式pm2．5监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种共享式PM2.5监测系统，其包括PM2.5监测仪，具体包括传感器、单片微电脑芯片及通信模块；所述的传感器用于采集PM2.5数据；所述单片微电脑芯片，用于对传感器采集的PM2.5数据进行分析，得到PM2.5精确数据；所述通信模块，用于提供互联网连接，并把PM2.5精确数据传送到云服务器装置；云服务器装置，用于对接收的PM2.5精确数据进行分类处理并进行存储；移动智能终端装置，用于获取所述云服务器处理后的PM2.5数据，并显示PM2.5数据。本发明能够精确反应局部地区的PM2.5数据，帮助人们更准确的掌握PM2.5数据。
Description
技术领域
本发明涉及大气监测技术领域，具体涉及一种共享式PM2.5监测系统。
背景技术
目前传统的PM2.5监测比较粗糙，数据采集点数量少，不能精确反应局部地区的PM2.5数据，不能细化到诸如：我家花园的PM2.5情况等。目前天气播报只能表达城市的大范围PM2.5，一般城市长宽几十公里，大型城市长宽上百公里，地域如此之大PM2.5数据差异也比较大，有的区域PM2.5高，有的区域PM2.5低，各区域PM2.5情况均有差异，一直不能准确的监测局部区域的PM2.5数据。
发明内容
本发明针对目前PM2.5采集点不足，数学模型粗糙的痛点，提供一种廉价安装简单短期免维护的PM2.5监测装置，能够精确播报采集装置地点的PM2.5情况，可以让用户时实了解自已花园、阳台、工厂厂区、儿童娱乐园区、大型超市及各种公共旅游园区等等的PM2.5数据，并通过互联网时实共享给所有授权用户。
为实现上述目的，本发明使用如下技术方案：
一种共享式PM2.5监测系统，包括
PM2.5监测仪，具体包括传感器、单片微电脑芯片及通信模块；
所述的传感器用于采集PM2.5数据；
所述单片微电脑芯片，用于对传感器采集的PM2.5数据进行分析，得到PM2.5精确数据；
所述通信模块，用于提供互联网连接，并把PM2.5精确数据传送到云服务器装置；
云服务器装置，用于对接收的PM2.5精确数据进行分类处理并进行存储；
移动智能终端装置，用于获取所述云服务器处理后的PM2.5数据，并显示PM2.5数据。
优选地，所述的传感器为PM2.5传感器。
优选地，所述PM2.5监测仪还包括供电模块，所述供电模块，用于为所述PM2.5监测仪供电。
优选地，所述的通信模块为wifi通信模块。
优选地，所述云服务器装置中所述的分类处理为对PM2.5精确数据根据IP地址按地域、时间轴进行分类处理。
优选地，所述移动智能终端装置中所述的显示数据为将PM2.5数据按大区域、小区域、基础监测点以精确数据格式或区域云图分类显示。
优选地，所述PM2.5精确数据为对传感器采集的PM2.5数据进行管道式数字滤波积分算法处理后得到的数据；所示的算法具体步骤包括：
填充步骤，填充基于先进先出的原则把采样时间周期内的PM2.5数据压入管道；
确定步骤，确定基于外界环境PM2.5实时数据变化的采样时间间隔；
平均值计算步骤，计算基于采样时间间隔内管道内PM2.5数据的平均值；
比较步骤，比较每个PM2.5数据与平均值，差值如在允许范围内，则压入管道；
计算步骤，计算管道内待输出的PM2.5数据；
输出步骤，将获得的PM2.5输出数据进行输出。
优选地，所述填充步骤中所述管道为128-1024个双字节；所述平均值计算步骤中所述平均值为对管道里的数据取样，进行积分运算，所得结果除以管道深度，所述平均值跟随数据的增减而不断变化；所述比较步骤中，所述允许范围为强制限定，或由多个相邻数据变化率自动生成；所述计算步骤中，所述计算为基于采样时间，对管道积分数据求微分以得到精确的即时输出数据；进一步优选地，还对输出数据进行Bit扩展，以提高软件分辨精度。
一种共享式PM2.5监测方法，包括如下步骤，
获取步骤，获取对传感器采集的PM2.5数据进行分析后得到的PM2.5精确数据；
发送步骤，发送所述PM2.5精确数据至云服务器；
云服务器处理步骤，对接收的PM2.5精确数据进行分类处理并进行存储，发送处理后的PM2.5数据至移动智能终端；
显示步骤，接收所述云服务器处理后的PM2.5数据，并显示PM2.5数据。
优选地，所述获取步骤中提供PM2.5精确数据为对PM2.5数据进行管道式数字滤波积分算法，具体步骤包括：
填充步骤，填充基于先进先出的原则把采样时间周期内的PM2.5数据压入管道；
确定步骤，确定基于外界环境PM2.5实时数据变化的采样时间间隔；
平均值计算步骤，计算管道内PM2.5数据的平均值；
比较步骤，比较每个PM2.5数据与平均值，差值如在允许范围内，则压入管道；
计算步骤，计算管道内待输出的PM2.5数据；
输出步骤，将获得的PM2.5输出数据进行输出。
优选地，所述云服务器处理步骤为对接收到的PM2.5精确数据进行分类处理，并根据IP地址按地域、时间轴进行存储；请求数据时，所述云服务器程序将处理后的PM2.5精确数据通过互联网发送到移动智能终端。
本发明具有如下有益效果：
本发明能够在大数据时代，解决用户对精确掌控PM2.5环境的需求，随时随地知道身边10米、100米、1000米内的PM2.5环境数据，通过数据共享的形势达到极低成本完成精准数据的获知。使社会对环境监测更精准，达到提升社会环保意识的目的。
附图说明
图1是本发明实施例的共享式PM2.5监测系统结构图。
图2是本发明实施例的PM2.5监测仪的结构图。
图3是本发明实施例的管道式数字滤波积分算法的流程图。
图4是本发明实施例的共享式PM2.5监测方法步骤图。
具体实施方式：
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例，一种共享式PM2.5监测系统，如图1所示，包括PM2.5监测仪1、云服务器2及移动智能终端3。如图2所示，PM2.5监测仪1，包括单片微电脑芯片11、PM2.5传感器12、太阳能电池13及wifi通信模块14。太阳能电池13作为供电模块为大气温度湿度监测仪1供电。单片微电脑芯片11实时获取PM2.5传感器12采集的PM2.5数据，并对PM2.5数据进行管道式数字滤波积分算法处理，提高PM2.5数据的准确性，获取PM2.5精确数据。WiFi通信模块接入家庭或城市公共网关接入互联网，并实时把得到的PM2.5精确数据传送到云服务器。云服务器对接收到的PM2.5数据进行分类处理，并根据IP地址按地域、时间轴进行处理并存储。当移动智能终端通过微信小程序请求PM2.5数据时，服务器根据请求终端的IP地址、请求时间等具体信息生成按大区域、小区域、基础监测点等格式或区域云图格式的PM2.5数据，并发送到移动智能终端，移动智能终端根据对应的格式一一显示在微信小程序中。
如图3所示，本实施例中的管道式数字滤波积分算法，具体步骤如下：
S11，填充步骤，把预先设定的PM2.5数据采集周期内的数据收集并填充入管道，即填充数据。管道为128-1024个双字节。管道式数据采集是为表明数据象水流进管道一样，是先进先出的，保持和数据采集周期同步。
S12,确定步骤，根据外界环境PM2.5数据实时响应要求，确定合适的采样时间间隔，这有助于整个管道对管道时间轴的精确描述。例如采样周期为5秒，1024级管道对应的时间轴为5120秒，能精确表达的时间范围长达90分钟，所以正确定义采样周期和管道深度利于局部时间范围的精确数据描述。
S13，平均值计算步骤，计算管道内PM2.5数据的平均值。平均值为对管道里的PM2.5数据进行积分运算，所得结果除以管道深度。平均值随PM2.5数据的增减而不断变化。每次新数据进入和旧数据的顶出均求取一次平均值。
S14，比较步骤，比较每个PM2.5数据与平均值，如果两者的差值在设定的允许的范围内，则把PM2.5数据压入管道，如果两者的差值在设定的允许范围外，则将该PM2.5数据丢弃。其中允许范围为强制限定，或者由多个相邻数据变化率自动生成。
S15，计算步骤，计算管道内的待输出的PM2.5数据。具体计算方式为对管道积分数据求微分以得到精确的即时输出数据。还可对输出数据进行Bit扩展，以提高软件分辨精度。对积分积累数据求取微分，通过改变微分深度我们还可以得到精度高于平均值数据位数的数据。比如我们采样精确度为12Bit，当管道深度为1024即2^10积分深度指数既为10，当我们对输出数据求深度为9的微分计算时，就可以得13Bit的扩展输出，当然扩展的位数越多，高位数精度也会下降。
S16，输出步骤，将获得的PM2.5输出数据进行输出。每个新数据压入管道就会有一个最老的数据顶出管道，此时都会运行一次本算法，求取出平均值数据或扩展数据，并按需求同步输出一个精确数据。
实施例1具有如下的有益效果,能够在大数据时代，解决用户对精确掌控PM2.5的需求，随时随地知道身边10米、100米、1000米内的PM2.5数据，通过数据共享的形势达到极低成本完成精准数据的获知。使社会对环境监测更精准，达到提升社会环保意识的目的。
实施例2
本发明的一种共享式PM2.5监测方法，如图4所示，具体步骤如下：
S01,获取步骤，获取PM2.5监测仪1中PM2.5传感器12采集的PM2.5数据，单片微电脑芯片11对PM2.5数据进行分析，并用管道式数字滤波积分算法对采集到的PM2.5数据进行PM2.5精确数据的提取，排除不良数据，获取更精确的PM2.5数据。
S02，发送步骤，PM2.5监测仪1中的单片微电脑芯片11调用WiFi通信模块14，将生成的PM2.5精确数据通过互联网发送到云服务器。
S03，云服务器处理步骤，对接收到的PM2.5精确数据进行分类处理，即根据IP地址按地域、时间轴进行存储；当移动智能终端3请求PM2.5数据时，根据请求移动智能终端3的具体信息，比如具体地域信息等，把对应的PM2.5数据发送到移动智能终端3。
S04，显示步骤，移动智能终端3，根据接收到的云服务器2的PM2.5数据，按照大区域、小区域、基础监测点的格式显示，以及按照区域云图进行分类显示。
实施例2具有如下的有益效果：能够在大数据时代，解决用户对精确掌控PM2.5的需求，随时随地知道身边10米、100米、1000米内的PM2.5数据，通过数据共享的形势达到极低成本完成PM2.5精准数据的获知。使社会对环境监测更精准，达到提升社会环保意识的目的。
以上是本发明的较佳实施方式，但本发明的保护范围不限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，未经创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应以权利要求所限定的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种共享式PM2.5监测系统，其特征在于，包括
PM2.5监测仪，具体包括传感器、单片微电脑芯片及通信模块；
所述的传感器用于采集PM2.5数据；
所述单片微电脑芯片，用于对传感器采集的PM2.5数据进行分析，得到PM2.5精确数据；
所述通信模块，用于提供互联网连接，并把PM2.5精确数据传送到云服务器装置；
云服务器装置，用于对接收的PM2.5精确数据进行分类处理并进行存储；
移动智能终端装置，用于获取所述云服务器处理后的PM2.5数据，并显示PM2.5数据。
2.根据权利要求1所述的共享式PM2.5监测系统，其特征在于，所述的传感器为PM2.5传感器。
3.根据权利要求1所述的共享式PM2.5监测系统，其特征在于，所述PM2.5监测仪还包括供电模块，所述供电模块，用于为所述PM2.5监测仪供电。
4.根据权利要求1所述的共享式PM2.5监测系统，其特征在于，所述云服务器装置中所述的分类处理为对PM2.5精确数据根据IP地址按地域、时间轴进行分类处理。
5.根据权利要求1所述的共享式PM2.5监测系统，其特征在于，所述移动智能终端装置中所述的显示数据为将PM2.5数据按大区域、小区域、基础监测点以精确数据格式或区域云图分类显示。
6.根据权利要求1所述的共享式PM2.5监测系统，其特征在于，所述PM2.5精确数据为对传感器采集的PM2.5数据进行管道式数字滤波积分算法处理后得到的数据；所示的算法具体步骤包括：
填充步骤，填充基于先进先出的原则把采样时间周期内的PM2.5数据压入管道；
确定步骤，确定基于外界环境PM2.5实时数据变化的采样时间间隔；
平均值计算步骤，计算基于采样时间内管道内PM2.5数据的平均值；
比较步骤，比较每个PM2.5数据与平均值，差值如在允许范围内，则压入管道；
计算步骤，计算管道内待输出的PM2.5数据；
输出步骤，将获得的PM2.5输出数据进行输出。
7.根据权利要求6所述的共享式PM2.5监测系统，其特征在于，所述填充步骤中所述管道为128-1024个双字节；所述平均值计算步骤中所述平均值为对管道里的PM2.5数据取样，进行积分运算，所得结果除以管道深度，所述平均值跟随PM2.5数据的增减而不断变化；所述比较步骤中，所述允许范围为强制限定，或由多个相邻数据变化率自动生成；所述计算步骤中，所述计算为基于采样时间，对管道积分数据求微分以得到精确的即时输出数据；进一步优选地，还对输出数据进行Bit扩展，以提高软件分辨精度。
8.一种共享式PM2.5监测方法，其特征在于，包括如下步骤，
获取步骤，获取对传感器采集的PM2.5数据进行分析后得到的PM2.5精确数据；
发送步骤，发送所述PM2.5精确数据至云服务器；
云服务器处理步骤，对接收的PM2.5精确数据进行分类处理并进行存储，发送处理后的PM2.5数据至移动智能终端；
显示步骤，接收所述云服务器处理后的PM2.5数据，并显示PM2.5数据。
9.根据权利要求8所述的共享式PM2.5监测方法，其特征在于，所述获取步骤中提供PM2.5精确数据为对PM2.5数据进行管道式数字滤波积分算法，具体步骤包括：
填充步骤，填充基于先进先出的原则把采样时间周期内的PM2.5数据压入管道；
确定步骤，确定基于外界环境PM2.5实时数据变化的采样时间间隔；
平均值计算步骤，计算管道内PM2.5数据的平均值；
比较步骤，比较每个PM2.5数据与平均值，差值如在允许范围内，则压入管道；
计算步骤，计算管道内待输出的PM2.5数据；
输出步骤，将获得的PM2.5输出数据进行输出。
10.根据权利要求8所述的共享式PM2.5监测方法，其特征在于，所述云服务器处理步骤为对接收到的PM2.5精确数据进行分类处理，并根据IP地址按地域、时间轴进行存储；请求数据时，所述云服务器程序将处理后的PM2.5精确数据通过互联网发送到移动智能终端。
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