CN109357980A - Pm2.5数据监测系统和方法 - Google Patents

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张跃进
展爱云
李光辉
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions

Abstract

本发明涉及一种PM2.5数据监测系统和方法,通过STM32微处理器,与检测传感器、所述第一ZIGBEE模块分别相连,与终端设备相连的第二微处理器与第二ZIGBEE模块相连,STM32微处理器获取检测传感器检测的空气质量信息,并触发第一ZIGBEE模块经过第二ZIGBEE模块将所述空气质量信息发送至第二微处理器,使终端设备显示并保存空气质量信息,利用STM32微处理器和ZIGBEE模块解决了电缆连接环境检测系统占用的空间大,布线不易、成本高、工作量大维护不便的问题,实现了低成本、低功耗和高效率的对空气质量信息的无线传输和远程实时监测。

Description

PM2.5数据监测系统和方法
技术领域
本发明涉及空气质量监测技术领域,具体涉及一种PM2.5数据监测系统和方法。
背景技术
随着高新应用技术的不断发展与人民生活水平的不断提高,人们的生活条件得到了改善和发展。人们对生活的环境舒适度也越来越注重。舒适健康的生活环境不但能为人们带来愉悦感,同时还能提高生活品质,但是伴随着社会的进步,日益严重的汽车尾气排放以及各种重污染的工业气体,人类逐渐开始生活在被空气污染的世界里。
环境中的PM2.5等气体浓度的增加,导致空气渐渐被污染,不仅给人们的生活带来困扰,还会通过呼吸道进入人体,危害人们的身心健康。因此为了保证人类生活环境的空气质量,人民的身心健康,对空气中粉尘的实时检测至关重要,传统的环境检测系统通常采用电缆来连接各种环境检测系统,通过电缆来传输数据,电缆传输虽然能够使数据在采集模式下运行稳定快速并保持较高的可靠性,但电缆传输也有很多不足之处:一是,占有的空间大,电缆在有限的空间内布线是非常不易;二是,电缆传输所需要的成本较高;三是,对系统进行维护的工作量很大,同样也需要大量的人工成本。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种PM2.5数据监测系统和方法,通过STM32微处理器获取检测传感器检测的空气质量信息,并触发第一ZIGBEE模块通过第二ZIGBEE模块将所述空气质量信息发送至第二微处理器,以通过与第二微处理器相连的终端设备显示并保存所述空气质量信息。
为实现以上目的,本发明采用如下技术方案:一种PM2.5数据监测系统,包括:STM32微处理器、检测传感器、ZIGBEE模块和第二微处理器;所述ZIGBEE模块包括第一ZIGBEE模块和第二ZIGBEE模块;
所述STM32微处理器,与所述检测传感器、所述第一ZIGBEE模块分别相连,用于接收所述检测传感器检测的空气质量信息,并触发所述第一ZIGBEE模块将所述空气质量信息传输至所述第二ZIGBEE模块;所述空气质量信息包括空气中的粉尘浓度信息、温湿度信息;
所述第二微处理器,与所述第二ZIGBEE模块相连,用于通过所述第二ZIGBEE模块接收所述空气质量信息,并将所述空气质量信息发送至终端设备,使所述终端设备显示并保存所述空气质量信息。
进一步的,还包括:与所述STM32微处理器相连接的本地显示设备,用于接收并显示所述STM32微处理器发送的所述空气质量信息。
进一步的,所述检测传感器包括:粉尘传感器和温湿度传感器,所述粉尘传感器与温湿度传感器分别与所述STM32微处理器相连,用于分别检测空气中的所述粉尘浓度信息和所述温湿度信息。
可选的,所述本地显示设备为OLED显示屏。
可选的,所述粉尘传感器为GP2Y粉尘传感器。
可选的,所述温湿度传感器为DHT11数字温湿度传感器。
可选的,所述ZIGBEE模块为ZIGBEECC2530无线通信模块。
一种PM2.5数据监测方法,包括:
获取检测传感器检测的空气质量信息;
触发ZIGBEE模块将所述空气质量信息发送至第二微处理器,使与所述第二微处理器相连的终端设备显示并保存所述空气质量信息。
进一步的,还包括:发送所述空气质量信息至本地显示设备,使所述本地显示设备显示所述空气质量信息。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果:
本申请通过STM32微处理器,与检测传感器、所述第一ZIGBEE模块分别相连,与终端设备相连的第二微处理器与第二ZIGBEE模块相连,STM32微处理器获取检测传感器检测的空气质量信息,并触发第一ZIGBEE模块经过第二ZIGBEE模块将所述空气质量信息发送至第二微处理器,使终端设备显示并保存空气质量信息,利用STM32微处理器和ZIGBEE模块解决了电缆连接环境检测系统占用的空间大,布线不易、成本高、工作量大维护不便的问题,实现了低成本、低功耗和高效率的对空气质量信息的无线传输和远程实时监测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种PM2.5数据监测系统结构示意图;
图2是本发明实施例二提供的一种PM2.5数据监测方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种PM2.5数据监测系统结构示意图。
如图1所示,本实施例包括:
STM32微处理器11、检测传感器12、ZIGBEE模块和第二微处理器15;ZIGBEE模块包括第一ZIGBEE模块13和第二ZIGBEE模块14;
STM32微处理器11,与检测传感器12、第一ZIGBEE模块13分别相连,用于接收检测传感器12检测的空气质量信息,并触发第一ZIGBEE模块13将空气质量信息传输至第二ZIGBEE模块14;空气质量信息包括空气中的粉尘浓度信息、温湿度信息;
STM32微处理器11是一款32位的微型控制处理器,能够进行空气质量信息数字信号处理,具有性能高、功能消耗低等特点,且电路集成、操作便捷,体积轻小方便携带且成本极低,可以在室内空气环境监测系统中得到较好的运用。主要包含了控制器、运算器以及主要寄存器三部分,通过程序来运行的,因此只要对程序进行不同的编写便能达到接收和监测空气质量信息的功能。
STM32微处理器11的工作电压为2伏到3.6伏之间,同时具有16位指令集的标准装配,总的来说,它比等效的32位代码节省了5%,节省了代码,使它的功耗更小,速度更快。其芯片上一共有48引脚,64K字节交互式矢量图和网页动画标准,它可以工作在较宽的温度范围,温度跨度可以从-40摄氏度到正85摄氏度,完全可以满足工业和室内环境生活温度的需求。
第二微处理器15,与第二ZIGBEE模块14相连,用于通过第二ZIGBEE模块14接收空气质量信息,并将空气质量信息发送至终端设备16,使终端设备16显示并保存空气质量信息。
ZIGBEE模块是一种高可靠的无线数传网络,类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里,并且支持无限扩展。
终端设备16包括智能手机、平板电脑或台式电脑等,智能手机、平板电脑或台式电脑上包括显示屏;第二微处理器15将空气质量信息发送至终端设备16显示,用户可以进行远程查看;并且用户可以对终端设备16进行操作,将对应操作转换为相应的指令,第二微处理器15响应该指令,终端设备16显示该指令对应的空气质量信息;例如,用户想查看10月14日的发动机温度,则在终端设备16的显示屏上点击,显示屏上显示出相应的空气质量信息,实时监测空气质量。
进一步的,还包括:与STM32微处理器11相连接的本地显示设备17,用于接收并显示STM32微处理器11发送的空气质量信息。
进一步的,检测传感器12包括:粉尘传感器121和温湿度传感器122,粉尘传感器121与温湿度传感器122分别与STM32微处理器相连,用于分别检测空气中的粉尘浓度信息和温湿度信息;
粉尘传感器121又称为PM2.5传感器,是根据光的散射原理来实现的,微粒和分子在光的照射下会产生光的散射现象,与此同时,还吸收部分照射光的能量。当一束平行单色光入射到传感器检测空间内时,会受到颗粒周围散射和吸收的影响,光强将被衰减,通过入射光和检测后测得光线强度得出相对衰减率,通过相对衰减率的大小线性反应待测场粉尘的相对浓度。光强的大小和经光电转换的电信号强弱成正比,通过测得电信号就可以求得相对衰减率,进而就测定检测空气内粉尘浓度;
粉尘传感器用来感应空气中的粉尘粒子,其内部对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管,红外线发光二极管和光电晶体管的光轴相交,当带粉尘的气流通过光轴相交的交叉区域,粉尘对红外光反射,反射的光强与粉尘浓度成正比。光电晶体管能够探测到空气中粉尘反射光,红外发光二极管发射出光线遇到粉尘产生反射光,接收传感器粉尘到反射光的光强,输出信号,根据输出信号光强的大小判断粉尘的浓度,通过输出两个不同的脉宽调制信号区分不同粉尘颗粒物的浓度。
温湿度传感器122是将检测到的温度量和湿度量转换为电信号,再通过电信号触发STM32微处理器11接收并转化为温度信息和湿度信息。
可选的,本地显示设备17可以为OLED显示屏;
OLED显示屏是由一种有机薄膜构成,通过这些有机薄膜在电流通过的时候发出光并能通过控制电流的大小而调节其亮暗。设备小,携带方便,内置了编码表,用户只需要写入美国信息交换标准代码(American Standard Code for Information Interchange,ASCII码)就可以调用该字并将空气质量信息对应的数值显示出来。
可选的,粉尘传感器121为GP2Y粉尘传感器121;
GP2Y粉尘传感器121是一种光学粉尘浓度检测传感器12,利用光敏原理来达到对粉尘浓度检测的目的;装配有一对红外发光管和光电晶体管,红外发光管和光电晶体管在传感器内部按对脚分布。能探测直径为0.8um以上的粉尘,适用于室内检测和室外雾霾监控。
可选的,温湿度传感器122为DHT11数字温湿度传感器。
DHT11数字温湿度传感器是能够采集温湿度两个数据的传感器,内置特殊数字模块的采集技术与温湿度的传感器方法,能够长期稳定的对数据进行采集。该传感器由一个电阻式感湿传感器和一个负温度系数(Negative Temperature Coefficient,NTC)温度测量元件组成,并与第二微处理器15相连,具备响应快、密闭性好、花费少、性能高等的优点。DHT11数字温湿度传感器利用内部电阻随环境湿度的变化而变化的方式来测量环境相对湿度值,测量的湿度范围为20%-90%,且湿度测量的精度大约为正负5%,同时使用NTC材料测量环境中0到50度的温度值,温度测量精度越为正负2度。输出的为数字信号,第二微处理器15利用单总线的通信协议和数据读取时序从DHT11数字温湿度传感器中直接读取温湿度信息。
可选的,ZIGBEE模块为ZIGBEECC2530无线通信模块;
ZIGBEECC2530无线通信模块具有串口通信功能的DL-20的无线网络传输设备。DL-20能够在微波频段为2.4GHz到2.45GHz下正常运作的无线局域网络传输器件,模块上自带板载天线,它的发射功率为4.5毫瓦分别,它传输的最大距离能够达到250米。DL-20无线串口模块可以将两个或多个串行端口无线连接起来。通过串行端口,STM32微处理器11将空气质量信息数据发送到第一ZIGBEE模块13,第一ZIGBEE模块13通过无线传输到第二ZIGBEE模块14,然后通过串行端口发送到第二微处理器15,空气质量信息传输数据的损失率极低。
本实施例通过STM32微处理器,与检测传感器、所述第一ZIGBEE模块分别相连,与终端设备相连的第二微处理器与第二ZIGBEE模块相连,STM32微处理器获取检测传感器检测的空气质量信息,并触发第一ZIGBEE模块经过第二ZIGBEE模块将所述空气质量信息发送至第二微处理器,使终端设备显示并保存空气质量信息,利用STM32微处理器和ZIGBEE模块解决了电缆连接环境检测系统占用的空间大,布线不易、成本高、工作量大维护不便的问题,实现了低成本、低功耗和高效率的对空气质量信息的无线传输和远程实时监测;并通过粉尘传感器和温湿度传感器精确检测空气中的粉尘浓度信息和温湿度信息;通过与STM32微处理器相连接的本地显示设备实现空气质量信息的本地显示。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种PM2.5数据监测方法流程图。
如图2所示,本实施例包括:
S201、获取检测传感器检测的空气质量信息;
空气中质量信息包括空气中粉尘浓度信息和温湿度信息;检测传感器检测空气中的空气质量信息,获取检测的空气质量信息。
S202、触发ZIGBEE模块将所述空气质量信息发送至第二微处理器,使与所述第二微处理器相连的终端设备显示并保存所述空气质量信息。
进一步的,还包括:
S203、发送所述空气质量信息至本地显示设备,使所述本地显示设备显示所述空气质量信息。
本实施例通过获取检测传感器检测的空气质量信息,触发ZIGBEE模块将所述空气质量信息发送至第二微处理器,使与所述第二微处理器相连的终端设备显示并保存所述空气质量信息,实现了空气质量信息的无线传输和远程实时监测;并将空气质量信息发送至本地显示设备,实现了本地显示功能。
可以理解的是,上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考,在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或PM2.5数据监测系统描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或PM2.5数据监测系统可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例PM2.5数据监测系统携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括PM2.5数据监测系统实施例的步骤之一或其组合。
此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种PM2.5数据监测系统,其特征在于,包括:STM32微处理器、检测传感器、ZIGBEE模块和第二微处理器;
所述STM32微处理器,分别与所述检测传感器、所述ZIGBEE模块相连接,用于接收所述检测传感器检测的空气质量信息,将所述空气质量信息通过所述ZIGBEE模块发送至所述第二微处理器;所述空气质量信息包括空气中的粉尘浓度信息和温湿度信息;
所述第二微处理器,用于通过所述ZIGBEE模块接收所述空气质量信息,并将所述空气质量信息发送至终端设备,使所述终端设备显示并保存所述空气质量信息。
2.根据权利要求1所述的PM2.5数据监测系统,其特征在于,还包括:与所述STM32微处理器相连接的本地显示设备,用于接收并显示所述STM32微处理器发送的所述空气质量信息。
3.根据权利要求1所述的PM2.5数据监测系统,其特征在于,所述检测传感器包括:粉尘传感器和温湿度传感器,所述粉尘传感器与温湿度传感器分别与所述STM32微处理器相连,用于分别检测空气中的所述粉尘浓度信息和所述温湿度信息。
4.根据权利要求1-3任一项所述的PM2.5数据监测系统,其特征在于,所述ZIGBEE模块包括第一ZIGBEE模块和第二ZIGBEE模块;
所述第一ZIGBEE模块,与所述STM32微处理器相连,用于接收所述STM32微处理器发送的所述空气质量信息,并发送至所述第二ZIGBEE模块;
所述第二ZIGBEE模块,与所述第一ZIGBEE模块通信连接,用于接收所述空气质量信息并发送至所述第二微处理器。
5.根据权利要求2所述的PM2.5数据监测系统,其特征在于,所述本地显示设备为OLED显示屏。
6.根据权利要求3所述的PM2.5数据监测系统,其特征在于,所述粉尘传感器为GP2Y粉尘传感器。
7.根据权利要求3所述的PM2.5数据监测系统,其特征在于,所述温湿度传感器为DHT11数字温湿度传感器。
8.根据权利要求1所述的PM2.5数据监测系统,其特征在于,所述ZIGBEE模块为ZIGBEECC2530无线通信模块。
9.一种PM2.5数据监测方法,其特征在于,包括:
获取检测传感器检测的空气质量信息;
触发ZIGBEE模块将所述空气质量信息发送至第二微处理器,使与所述第二微处理器相连的终端设备显示并保存所述空气质量信息。
10.根据权利要求9所述的PM2.5数据监测方法,其特征在于,还包括:发送所述空气质量信息至本地显示设备,使所述本地显示设备显示所述空气质量信息。
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