CN109733157A - 一种基于计算机的环境控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于计算机的环境控制系统，包括监测传感器组和控制盒，监测传感器组和控制盒均安装在车内，控制盒内设置传感信号采集器、传感信号优化模块、数据库模块、控制模块、MCU处理器、信号传输模块和无线传输模块，传感信号采集器输入端连接监测传感器组，输出端通过传感信号优化模块连接MCU处理器，MCU处理器分别连接数据库模块、控制模块，MCU处理器通过信号传输模块连接车载显示终端，MCU处理器通过无线传输模块连接后台计算机监测终端，本发明结构原理简单，能够实现对大巴车内环境状态的实时监测和控制，确保了乘客乘坐的舒适性和安全性。

Description

一种基于计算机的环境控制系统及其控制方法

【技术领域】

本发明涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种基于计算机的环境控制系统及其控制方法。

【背景技术】

环境监测是通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测，跟踪环境质量的变化，确定环境质量水平，为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证。简单地说，了解环境水平，进行环境监测，是开展一切环境工作的前提；环境监测通常包括背景调查、确定方案、优化布点、现场采样、样品运送、实验分析、数据收集、分析综合等过程。总的来说，就是计划-采样-分析-综合的获得信息的过程。

目前的大巴车内环境监测装置比较简单，仅仅采集车内的温湿度信号，功能单一，而且无法根据车内环境质量进行实时控制，因此，有必要进行改进。

【发明内容】

本发明公开了一种基于计算机的环境控制系统及其控制方法，其解决了背景技术涉及的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于计算机的环境控制系统,包括监测传感器组和控制盒，所述监测传感器组和控制盒均安装在车内，所述控制盒内设置传感信号采集器、传感信号优化模块、数据库模块、控制模块、MCU处理器、信号传输模块和无线传输模块，所述传感信号采集器输入端连接所述监测传感器组，输出端通过所述传感信号优化模块连接所述MCU处理器，所述数据库模块和所述控制模块分别与所述MCU处理器连接，所述MCU处理器通过所述信号传输模块连接车载显示终端，所述MCU处理器通过所述无线传输模块连接后台计算机监测终端，所述MCU处理器通过所述控制模块连接车内功能执行终端。

优选的，所述监测传感器组包括PM2.5浓度传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器、亮度传感器和高清监控探头。

优选的，所述车内功能执行终端包括车载空气净化器、车载温湿度调节器、车载灭火器控制器、车窗玻璃升降控制器和车内灯光亮度调节器。

优选的，所述无线传输模块包括数据处理单元、传感信号通信单元、无线通信单元、以太网通信单元、RS-485通信单元和供电单元，所述数据处理单元连接所述传感信号通信单元、所述无线通信单元、所述以太网通信单元和所述RS-485通信单元；其中，所述数据处理单元通过所述传感信号通信单元、所述无线通信单元、所述以太网通信单元以及所述RS-485通信单元实现所述控制盒与所述后台计算机监测终端间数据传输的介质转换，所述供电单元连接所述数据处理单元、所述传感信号通信单元、所述无线通信单元、所述以太网通信单元和所述RS-485通信单元。

优选的，所述信号传输模块包括信号收发单元、信号抑制单元和信号转换单元，所述信号收发单元通过所述信号抑制单元连接所述信号转换单元，所述信号抑制单元包括第一电容、第二电容、第一电感和第二电感，所述第一电容一端连接所述信号收发单元输出端和所述第二电容一端，所述第一电容另一端连接所述信号转换单元一端和所述第一电感一端，所述第二电容另一端连接所述第二电感一端，所述第一电感另一端连接所述第二电感另一端并接地。

优选的，所述传感信号优化模块包括运算放大器、两级场效应宽带放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容以及第六电容，所述运算放大器的一个输入端分别连接第一电阻一端和第三电容一端，所述第三电容另一端接地，所述第一电阻另一端分别连接第二电阻一端和第四电容一端，所述第四电容另一端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的另一输入端分别连接第三电阻一端和第四电阻一端，所述第三电阻另一端连接第五电容一端并接地，所述第四电阻另一端和所述第五电容另一端连接所述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第六电容一端，所述第六电容另一端连接第五电阻一端，所述第五电阻另一端连接所述两级场效应宽带放大器的负极输入端，所述两级场效应宽带放大器的负极输入端还连接第六电阻并接地，所述两级场效应宽带放大器的正极输入端连接第七电阻一端，所述第七电阻另一端连接所述运算放大器输出端。

本发明还提供了一种基于计算机的环境控制方法，该控制方法包括以下步骤：

步骤一、通过监测传感器组采集车内传感信号，并将采集的传感信号传输给传感信号采集器；

步骤二、通过传感信号优化模块将所述传感器信号采集器接收的传感信号进行优化放大处理，之后传输至MCU处理器；

步骤三、通过所述MCU处理器将经过优化放大处理的传感信号实时传输至数据库中进行比较，同时实时传输至车载显示终端和后台计算机监测终端进行显示，若比较后数据异常，则执行步骤四；

步骤四、通过所述MCU处理器向控制模块发送控制指令，控制模块控制车内功能执行终端执行相应功能。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明结构原理简单，能够实现对大巴车内环境状态的实时监测和控制，确保了乘客乘坐的舒适性和安全性；

2、本发明采用的监测传感器组能够实现对车内的空气环境质量监测、车内人员安全状况监测，后台能够根据监测的信号采取对应的措施确保乘客的舒适和安全性；

3、本发明采用的传感信号优化模块抗干扰能力强，能够实现对微弱信号的放大，进一步提高了控制效率。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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它的附图，其中：

图1为本发明一种基于计算机的环境控制系统的结构框图；

图2为本发明传感信号优化模块的电路图；

图3为本发明无线传输模块的结构框图；

图4为本发明信号传输模块的结构框图。

【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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提供了一种基于计算机的环境控制系统100,包括监测传感器组1、控制盒2、车载显示终端3、后台计算机监测终端4以及车内功能执行终端5。所述监测传感器组1和控制盒2均安装在车内，所述控制盒2内设置传感信号采集器21、传感信号优化模块22、数据库模块23、控制模块24、MCU处理器25、信号传输模块26和无线传输模块27。

所述传感信号采集器21输入端连接所述监测传感器组1，输出端通过所述传感信号优化模块22连接所述MCU处理器25，所述数据库模块23和所述控制模块24分别与所述MCU处理器25连接，所述MCU处理器25通过所述信号传输模块26连接车载显示终端3，所述MCU处理器25通过所述无线传输模块27连接后台计算机监测终端4，所述MCU处理器25通过所述控制模块24连接车内功能执行终端5。

所述车内功能执行终端5包括车载空气净化器51、车载温湿度调节器52、车载灭火器控制器53、车窗玻璃升降控制器54和车内灯光亮度调节器55。所述控制模块24分别连接车载空气净化器51、车载温湿度调节器52、车载灭火器控制器53、车窗玻璃升降控制器54、车内灯光亮度调节器55。

监测传感器组1包括PM2.5浓度传感器11、温湿度传感器12、烟雾浓度传感器13、亮度传感器14和高清监控探头15。本发明采用的监测传感器组1能够实现对车内的空气环境质量监测、车内人员安全状况监测，后台能够根据监测的信号采取对应的措施确保乘客的舒适和安全性。

再请一并参阅图1和3所示，所述无线传输模块27包括数据处理单元271、传感信号通信单元272、无线通信单元273、以太网通信单元274、RS-485通信单元275以及供电单元276，所述数据处理单元271连接所述传感信号通信单元272、所述无线通信单元273、所述以太网通信单元274以及所述RS-485通信单元275。其中，所述数据处理单元271通过传感信号通信单元272、无线通信单元273、以太网通信单元274以及RS-485通信单元275实现控制盒2与后台计算机监测终端4间数据传输的介质转换，所述供电单元276与分别连接数据处理单元271、传感信号通信单元272、无线通信单元273、以太网通信单元274、RS-485通信单元275。本发明采用的无线传输模块27抗干扰能力强，提高了信号传输效率。

请一并参阅图1和4所示，所述信号传输模块26包括信号收发单元261、信号抑制单元262和信号转换单元263，所述信号收发单元261通过信号抑制单元262连接信号转换单元263。所述信号抑制单元262包括第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第二电感L2，所述第一电容C1一端分别连接信号收发单元28输出端和第二电容C2一端，所述第一电容C1另一端分别连接信号转换单元30一端和第一电感L1一端，所述第二电容C2另一端连接第二电感L2一端，所述第一电感L1另一端连接第二电感L2另一端并接地。采用的信号传输模块26能够对传输信号干扰信号进行过滤和抑制，可获得准确的抑制后的传输信号，提高了信号传输质量。

再结合图1和2所示，所述传感信号优化模块22包括运算放大器221、两级场效应宽带放大器222、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5以及第六电容C6，所述运算放大器221的一个输入端分别连接第一电阻R1一端和第三电容C3一端，第三电容C3另一端接地，第一电阻R1另一端分别连接第二电阻R2一端和第四电容C4一端，第四电容C4另一端连接运算放大器221的输出端，运算放大器221的另一输入端分别连接第三电阻R3一端和第四电阻R4一端，第三电阻R3另一端连接第五电容C5一端并接地，第四电阻R4另一端和第五电容C5另一端连接运算放大器221的输出端；所述两级场效应宽带放大器222的输出端连接第六电容C6一端，第六电容C6另一端连接第五电阻R5一端，第五电阻R5另一端连接两级场效应宽带放大器222的负极输入端，两级场效应宽带放大器222的负极输入端还连接第六电阻R6并接地，两级场效应宽带放大器222的正极输入端连接第七电阻R7一端，第七电阻R7另一端连接运算放大器221输出端。

所述传感信号优化模块22还包括第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9以及第十电容C10，第七电容C7一端、第八电容C8一端、第九电容C9一端分别接电源端，第七电容C7另一端、第八电容C8另一端、第九电容C9另一端均接地。所述第十电容C10一端与所述运算放大器221的电源端连接，另一端接地。所述运算放大器221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222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优化模块22抗干扰能力强，能够实现对微弱信号的放大，进一步提高了控制效率。

本发明还提供了一种基于计算机的环境控制系统的控制方法，该控制方法包括以下步骤：

步骤一、通过监测传感器组采集车内传感信号，并将采集的传感信号传输给传感信号采集器；

步骤二、通过传感信号优化模块将所述传感器信号采集器接收的传感信号进行优化放大处理，之后传输至MCU处理器；

步骤三、通过所述MCU处理器将经过优化放大处理的传感信号实时传输至数据库中进行比较，同时实时传输至车载显示终端和后台计算机监测终端进行显示，若比较后数据异常，则执行步骤四；

步骤四、向控制模块发送控制指令，控制模块控制对应的车内功能执行终端执行相应功能。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明结构原理简单，能够实现对大巴车内环境状态的实时监测和控制，确保了乘客乘坐的舒适性和安全性；

2、本发明采用的监测传感器组能够实现对车内的空气环境质量监测、车内人员安全状况监测，后台能够根据监测的信号采取对应的措施确保乘客的舒适和安全性；

3、本发明采用的传感信号优化模块抗干扰能力强，能够实现对微弱信号的放大，进一步提高了控制效率

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 (7)

1.一种基于计算机的环境控制系统,包括监测传感器组和控制盒，其特征在于：所述一种基于计算机的环境控制系统还包括车载显示终端、后台计算机监测终端和车内功能执行终端，所述监测传感器组和控制盒均安装在车内，所述控制盒内设置传感信号采集器、传感信号优化模块、数据库模块、控制模块、MCU处理器、信号传输模块和无线传输模块，所述传感信号采集器输入端连接所述监测传感器组，输出端通过所述传感信号优化模块连接所述MCU处理器，所述数据库模块和所述控制模块分别与所述MCU处理器连接，所述MCU处理器通过所述信号传输模块连接所述车载显示终端，所述MCU处理器通过所述无线传输模块连接所述后台计算机监测终端，所述MCU处理器通过所述控制模块连接所述车内功能执行终端。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机的环境控制系统，其特征在于：所述监测传感器组包括PM2.5浓度传感器、温湿度传感器、烟雾浓度传感器、亮度传感器和高清监控探头。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于计算机的环境控制系统，其特征在于：所述车内功能执行终端包括车载空气净化器、车载温湿度调节器、车载灭火器控制器、车窗玻璃升降控制器和车内灯光亮度调节器。

4.根据权利要求1所述的一种基于计算机的环境控制系统，其特征在于：所述无线传输模块包括数据处理单元、传感信号通信单元、无线通信单元、以太网通信单元、RS-485通信单元和供电单元，所述数据处理单元连接所述传感信号通信单元、所述无线通信单元、所述以太网通信单元和所述RS-485通信单元；其中，所述数据处理单元通过所述传感信号通信单元、所述无线通信单元、所述以太网通信单元以及所述RS-485通信单元实现所述控制盒与所述后台计算机监测终端间数据传输的介质转换，所述供电单元连接所述数据处理单元、所述传感信号通信单元、所述无线通信单元、所述以太网通信单元和所述RS-485通信单元。

5.根据权利要求1所述的一种基于计算机的环境控制系统，其特征在于：所述信号传输模块包括信号收发单元、信号抑制单元和信号转换单元，所述信号收发单元通过所述信号抑制单元连接所述信号转换单元，所述信号抑制单元包括第一电容、第二电容、第一电感和第二电感，所述第一电容一端连接所述信号收发单元输出端和所述第二电容一端，所述第一电容另一端连接所述信号转换单元一端和所述第一电感一端，所述第二电容另一端连接所述第二电感一端，所述第一电感另一端连接所述第二电感另一端并接地。

6.根据权利要求1所述的一种基于计算机的环境控制系统，其特征在于：所述传感信号优化模块包括运算放大器、两级场效应宽带放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容以及第六电容，所述运算放大器的一个输入端分别连接第一电阻一端和第三电容一端，所述第三电容另一端接地，所述第一电阻另一端分别连接第二电阻一端和第四电容一端，所述第四电容另一端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的另一输入端分别连接第三电阻一端和第四电阻一端，所述第三电阻另一端连接第五电容一端并接地，所述第四电阻另一端和所述第五电容另一端连接所述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第六电容一端，所述第六电容另一端连接第五电阻一端，所述第五电阻另一端连接所述两级场效应宽带放大器的负极输入端，所述两级场效应宽带放大器的负极输入端还连接第六电阻并接地，所述两级场效应宽带放大器的正极输入端连接第七电阻一端，所述第七电阻另一端连接所述运算放大器输出端。

7.一种根据权利要求1所述的一种基于计算机的环境控制系统的控制方法，其特征在于：该控制方法包括以下步骤：

步骤一、通过监测传感器组采集车内传感信号，并将采集的传感信号传输给传感信号采集器；

步骤二、通过传感信号优化模块将所述传感器信号采集器接收的传感信号进行优化放大处理，之后传输至MCU处理器；

步骤三、通过所述MCU处理器将经过优化放大处理的传感信号实时传输至数据库中进行比较，同时实时传输至车载显示终端和后台计算机监测终端进行显示，若比较后数据异常，则执行步骤四；

步骤四、通过所述MCU处理器向控制模块发送控制指令，控制模块控制车内功能执行终端执行相应功能。