CN109709010A - 可扩展一体化设计的大气降尘监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可扩展一体化设计的大气降尘监测系统，属于降尘监测领域，该系统包括检测设备、服务器平台和用户终端。检测设备包括主控板，主控板上设置有ARM控制器，ARM控制器连接有大气降尘监测模块、GPRS无线传输模块、GPS定位模块；大气降尘监测模块将降尘重量数据传递给ARM控制器，GPRS无线传输模块将降尘重量数据及GPS定位数据等上传到服务器平台；用户终端从服务器平台获取数据并查看；主控板上设置有颗粒物监测模块接口、气态污染物监测模块接口、气象6参监测模块接口、噪声监测模块接口和油烟监测模块接口。本发明可以根据任务需要任意组合各个模块，对大气降尘、颗粒物和气态污染物等进行监测，并且维修和维护方便。

Description

可扩展一体化设计的大气降尘监测系统

技术领域

本发明涉及大气降尘监测领域，特别是指一种可扩展一体化设计的大气降尘监测系统。

背景技术

随着社会文明的发展进步，空气质量问题越来越引起人们的重视。降尘监测作为大气污染物例行监测项目，反映大气尘粒污染的主要指标之一越来越受到国家相关部门的重视。降尘作为测定大气中降尘量的一种有效技术手段，发挥着非常重要的基础监测作用。

大气颗粒物是大气中存在的各种固态和液态颗粒状物质的总称。各种颗粒状物质均匀地分散在空气中构成一个相对稳定的庞大的悬浮体系，即气溶胶体系，因此大气颗粒物也称为大气气溶胶。气溶胶是多相系统，由颗粒及气体组成，平常所见到的灰尘、熏烟、烟、雾、霾等都属于气溶胶的范畴。按照空气动力学直径大小，将大气颗粒物分为：总悬浮颗粒物(简称TSP)指粒径≤100μm，可吸入颗粒物(简称PM10)指粒径≤10μm，细颗粒物(简称PM2.5)指粒径≤2.5μm。降尘是指粒径≥10μm，且在重力作用下可以降落，其中TSP、PM10属于大粒径颗粒物，降尘属于尘类污染。

空气污染使蓝天白云在一些地区成为一种奢求，生态环境的恶化直接威胁着广大人民群众的身心健康。正是在这种背景下，人民群众对环境与健康关系的关注度越来越高，人们的需求观念也在从“求温饱”到“求环保”，从“谋生计”到“谋生态”转变。由于不同区域所受污染不同，单一的大气环境监测设备不能满足环境监测的需求，功能齐全的监测设备价格昂贵，并且有些区域并不适用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可扩展一体化设计的大气降尘监测系统，本发明可以根据任务需要任意组合各个模块，对大气降尘、颗粒物和气态污染物等进行监测，并且维修和维护方便。

本发明提供技术方案如下：

一种可扩展一体化设计的大气降尘监测系统，包括检测设备、服务器平台和用户终端，其中：

所述检测设备包括主控板，所述主控板上设置有ARM控制器，所述ARM控制器连接有大气降尘监测模块、GPRS无线传输模块、GPS定位模块和MQTT服务器通讯接口；

所述大气降尘监测模块将实时测量的降尘重量数据传递给所述ARM控制器，所述GPRS无线传输模块将所述降尘重量数据及GPS定位模块的GPS定位数据等上传到所述服务器平台，在服务器平台GIS地图上实时追踪检测设备；

所述用户终端从服务器平台获取实时数据并查看；

所述主控板上设置有分别用于连接颗粒物监测模块、气态污染物监测模块、气象6参监测模块、噪声监测模块和油烟监测模块的颗粒物监测模块接口、气态污染物监测模块接口、气象6参监测模块接口、噪声监测模块接口和油烟监测模块接口，所述ARM控制器与所述颗粒物监测模块接口、气态污染物监测模块接口、气象6参监测模块接口、噪声监测模块接口和油烟监测模块接口连接。

进一步的，所述大气降尘监测模块包括降尘缸、托桶和称重传感器，所述托桶设置在所述称重传感器上，所述降尘缸固定在所述托桶上。

进一步的，所述颗粒物监测模块包括空气通道和激光源，所述空气通道内设置有光散射测量腔体，所述激光源发出的激光照射所述空气通道，所述光散射测量腔体测量得到的电信号经过滤波放大电路和微处理器转换为数字信号。

进一步的，所述气态污染物监测模块包括SO₂监测单元、NO₂监测单元、O₃监测单元和CO监测单元。

进一步的，所述气象6参监测模块包括温度监测单元、湿度监测单元、风速监测单元、风向监测单元、大气压监测单元和降雨量监测单元。

进一步的，所述噪声监测模块包括噪声传感器、第一AD转化单元、第一CPU和噪声输出单元。

进一步的，所述油烟监测模块包括油烟浓度传感器、第二AD转化单元、第二CPU和油烟浓度输出单元。

本发明具有以下有益效果：

本发明的大气降尘监测模块可以与大气颗粒物模块、气态污染物模块、气象6参监测模块、噪声监测模块和油烟监测模块根据任务需要任意组合。测试数据通过ARM控制器、GPRS无线传输模块传输给大数据分析与监控平台。监控平台接收数据后经过分析与质控，通过手机APP可以观测到数据。本发明充分融合传感器技术、无线通信技术、物联网技术，结合大气降尘大数据分析与监控平台，对大气降尘、颗粒物和气态污染物进行监测。这些模块通过模块化设计，可以任意组合，根据需要测试不同区域不同环境下的环境污染情况，并且维修和维护方便。

附图说明

图1为本发明的可扩展一体化设计的大气降尘监测系统的示意图；

图2为大气降尘监测模块的示意图；

图3为颗粒物监测模块的示意图；

图4为噪声监测模块的示意图；

图5为油烟监测模块的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供一种可扩展一体化设计的大气降尘监测系统，如图1所示，包括检测设备100、服务器平台200和用户终端300，其中：

检测设备100包括主控板10，主控板10上设置有ARM控制器11，ARM控制器11连接有大气降尘监测模块20、GPRS无线传输模块12、GPS定位模块13和MQTT服务器通讯接口14；

大气降尘监测模块20将实时测量的降尘重量数据传递给ARM控制器11，GPRS无线传输模块12将降尘重量数据及GPS定位模块13的GPS定位数据等上传到服务器平台200，在服务器平台GIS地图上实时追踪检测设备；

用户终端300从服务器平台200获取实时数据并查看；

主控板10上设置有分别用于连接颗粒物监测模块30、气态污染物监测模块40、气象6参监测模块50、噪声监测模块60和油烟监测模块70的颗粒物监测模块接口15、气态污染物监测模块接口16、气象6参监测模块接口17、噪声监测模块接口18和油烟监测模块接口19，ARM控制器11与颗粒物监测模块接口15、气态污染物监测模块接口16、气象6参监测模块接口17、噪声监测模块接口18和油烟监测模块接口19连接。

本发明通过大气降尘监测模块将实时测量的降尘重量数据传递ARM控制器，GPRS无线传输模块将大气降尘重量数据及GPS定位数据等上传到大气降尘大数据分析与监控平台(服务器平台)，在平台GIS地图上实时追踪设备，用户端手机APP软件可以读取系统实时数据，从而可以实时查看。同时，系统可扩展颗粒物监测模块，监测大气颗粒物PM_2.5和PM₁₀和TSP。还可扩展气态污染物监测模块，监测TVOC，O₃，SO₂，NO₂，CO等气态污染物。同时还扩展气象6参监测模块，监测温度、湿度、气压、风速和风向。

本发明的大气降尘监测模块可以与大气颗粒物模块、气态污染物模块、气象6参监测模块、噪声监测模块和油烟监测模块根据任务需要任意组合。测试数据通过ARM控制器、GPRS无线传输模块传输给大数据分析与监控平台。监控平台接收数据后经过分析与质控，通过手机APP可以观测到数据。本发明充分融合传感器技术、无线通信技术、物联网技术，结合大气降尘大数据分析与监控平台，对大气降尘、颗粒物和气态污染物进行监测。这些模块通过模块化设计，可以任意组合，根据需要测试不同区域不同环境下的环境污染情况，并且维修和维护方便。

本发明的大气降尘监测模块20、颗粒物监测模块30、气态污染物监测模块40、气象5参气象6参监测模块50、噪声监测模块60和油烟监测模块70可以有多重结构形式，以下给出几个具体实施示例。

如图2所示，大气降尘监测模块20包括降尘缸21、托桶22和称重传感器23，托桶22设置在称重传感器23上，降尘缸21固定在托桶22上。降尘缸用于收集降尘；拖桶在称装在重传感器上，用来固定降尘缸；称重传感器用来测大气降尘重量。

如图3所示，颗粒物监测模块30包括空气通道31和激光源32，空气通道31内设置有光散射测量腔体33，激光源32发出的激光照射空气通道31，光散射测量腔体33测量得到的电信号经过滤波放大电路34和微处理器35转换为数字信号，得到颗粒物监测数据。

气态污染物监测模块包括SO₂监测单元、NO₂监测单元、O₃监测单元和CO监测单元，用于监测SO₂、NO₂、O₃和CO的浓度。

气象6参监测模块包括温度监测单元、湿度监测单元、风速监测单元、风向监测单元、大气压监测单元和降雨量监测单元，用于监测温度、湿度、风速、风向、大气压和降雨量。

如图4所示，噪声监测模块60包括噪声传感器61、第一AD转化单元62、第一CPU 63和噪声输出单元64。噪声监测模块是针对工业现场或噪声源监控而设计，使用先进的数字信号处理技术，内置高速处理器，频率和声校准以及数据信号的调理、覆盖了人耳所能听到的全部频率，传感器具有声级计的全部功能，并克服了传统手持式声级计信号输出复杂、不便远程传输的缺点。

如图5所示，油烟监测模块70包括油烟浓度传感器71、第二AD转化单元72、第二CPU73和油烟浓度输出单元74。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可扩展一体化设计的大气降尘监测系统，其特征在于，包括检测设备、服务器平台和用户终端，其中：

所述检测设备包括主控板，所述主控板上设置有ARM控制器，所述ARM控制器连接有大气降尘监测模块、GPRS无线传输模块、GPS定位模块和MQTT服务器通讯接口；

所述大气降尘监测模块将实时测量的降尘重量数据传递给所述ARM控制器，所述GPRS无线传输模块将所述降尘重量数据及GPS定位模块的GPS定位数据等上传到所述服务器平台，在服务器平台GIS地图上实时追踪检测设备；

所述用户终端从服务器平台获取实时数据并查看；

所述主控板上设置有分别用于连接颗粒物监测模块、气态污染物监测模块、气象6参监测模块、噪声监测模块和油烟监测模块的颗粒物监测模块接口、气态污染物监测模块接口、气象6参监测模块接口、噪声监测模块接口和油烟监测模块接口，所述ARM控制器与所述颗粒物监测模块接口、气态污染物监测模块接口、气象6参监测模块接口、噪声监测模块接口和油烟监测模块接口连接。

2.根据权利要求1所述的可扩展一体化设计的大气降尘监测系统，其特征在于，所述大气降尘监测模块包括降尘缸、托桶和称重传感器，所述托桶设置在所述称重传感器上，所述降尘缸固定在所述托桶上。

3.根据权利要求1所述的可扩展一体化设计的大气降尘监测系统，其特征在于，所述颗粒物监测模块包括空气通道和激光源，所述空气通道内设置有光散射测量腔体，所述激光源发出的激光照射所述空气通道，所述光散射测量腔体测量得到的电信号经过滤波放大电路和微处理器转换为数字信号。

4.根据权利要求1所述的可扩展一体化设计的大气降尘监测系统，其特征在于，所述气态污染物监测模块包括SO₂监测单元、NO₂监测单元、O₃监测单元和CO监测单元。

5.根据权利要求1所述的可扩展一体化设计的大气降尘监测系统，其特征在于，所述气象6参监测模块包括温度监测单元、湿度监测单元、风速监测单元、风向监测单元、大气压监测单元和降雨量监测单元。

6.根据权利要求1所述的可扩展一体化设计的大气降尘监测系统，其特征在于，所述噪声监测模块包括噪声传感器、第一AD转化单元、第一CPU和噪声输出单元。

7.根据权利要求1所述的可扩展一体化设计的大气降尘监测系统，其特征在于，所述油烟监测模块包括油烟浓度传感器、第二AD转化单元、第二CPU和油烟浓度输出单元。