CN112013524A - 一种新风使用的空气采集传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新风使用的空气采集传感器，涉及空气监测技术领域。该新风使用的空气采集传感器，包括数据采集模块、数据处理模块、微处理器模块、通讯模块、数据上传模块、数据更新模块与显示模块，所述数据采集模块与数据处理模块连接，所述通讯模块与数据上传模块连接，所述微处理器模块分别与数据处理模块、数据上传模块、数据更新模块和显示模块连接。本发明，通过设置的空气采集传感器与新风空调相配合，空气采集传感器可以实现采集与检测室内环境中的数据，让用户可以随时了解到室内的空气质量，从而配合新风空调的使用，能够有效的改善室内的空气，操作方便，实用性强。

Description

一种新风使用的空气采集传感器
技术领域
本发明涉及空气监测技术领域，具体为一种新风使用的空气采集传感器。
背景技术
空气质量的好坏反映了空气污染程度，它是依据空气中污染物浓度的高 低来判断的。空气污染是一个复杂的现象，在特定时间和地点空气污染物浓 度受到许多因素影响。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响 空气质量的最主要因素之一。
目前，对于室内空气来说，许多家庭在室内安装有新风空调来改善室内 的空气质量，但是这些新风空调多为人为操控，并不能采集室内环境中的空 气数据，存在着一定的局限性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新风使用的空气采集传感器， 解决了现有技术中存在的缺陷与不足。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种新风使用的 空气采集传感器，所述空气采集传感器包括数据采集模块、数据处理模块、 微处理器模块、通讯模块、数据上传模块、数据更新模块与显示模块，所述 数据采集模块与数据处理模块连接，所述通讯模块与数据上传模块连接，所 述微处理器模块分别与数据处理模块、数据上传模块、数据更新模块和显示 模块连接。
优选的，所述数据采集模块包括温湿度传感模块、二氧化碳传感模块、 粒子传感模块、甲醛传感模块，所述温湿度传感模块用于检测并采集室内的 温度与湿度数据，所述二氧化碳传感模块用于检测并采集室内的二氧化碳浓 度，所述粒子传感模块用于检测并采集室内的污染颗粒浓度，所述甲醛传感 模块用于检测并采集室内的甲醛浓度。
优选的，所述数据处理模块包括信号放大模块、滤波器模块与模数转换 模块，所述信号放大模块包括放大器，放大器用于把输入讯号的电压或功率 进行放大，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成；所述滤波 器模块包括滤波器，滤波器用于对特定频率的频点或该频点以外的频率进行 有效滤除，得到一个特定频率的信号或消除一个特定频率后的信号，所述模 数转换模块用于将模拟信号通过A/D转化为数字信号。
优选的，所述数据更新模块用于实时更新采集的室内空气数据，所述显 示模块用于显示室内空气的温度、湿度以及空气质量等参数，并随着数据更 新模块的更新而变化。
优选的，所述数据上传模块用于将采集的数据上传至服务器或者本地， 数据上传模块支持多种协议，包括但不限于mqtt、CoAP、websocket与http， 所述通讯模块包括蓝牙传输模块与无线传输模块，所述蓝牙传输模块与无线 传输模块用于提供通讯连接方式，所述无线传输模块包括但不限于为LoRa无 线网络。
优选的，所述空气采集传感器包括以下使用步骤：
S1、数据采集模块中的温湿度传感模块、二氧化碳传感模块、粒子传感 模块与甲醛传感模块实时采集室内的温度与湿度、二氧化碳浓度、污染颗粒 浓度以及甲醛浓度等数据信号；
S2、然后通过数据处理模块对采集的信号进行处理，将模拟信号转化为 数字信号并发送给微处理器模块进行进一步处理；
S3、采集的数据通过数据上传模块以及通讯模块上传到服务器或者本地 中，同时整个空气采集传感器通过通讯模块与新风设备进行通讯连接；
S4、数据更新模块实时更新采集的室内空气数据，并在显示模块中显示 室内空气的温度、湿度以及空气质量等参数。
(三)有益效果
本发明提供了一种新风使用的空气采集传感器。具备以下有益效果：
本发明，通过设置的空气采集传感器与新风空调相配合，空气采集传感 器可以实现采集与检测室内环境中的数据，让用户可以随时了解到室内的空 气质量，从而配合新风空调的使用，能够有效的改善室内的空气，操作方便， 实用性强。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明数据采集模块示意图；
图3为本发明数据处理模块示意图；
图4为本发明通讯模块示意图。
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 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-4所示，本发明实施例提供一种新风使用的空气采集传感器，该 空气采集传感器包括数据采集模块、数据处理模块、微处理器模块、通讯模 块、数据上传模块、数据更新模块与显示模块，数据采集模块与数据处理模 块连接，通讯模块与数据上传模块连接，微处理器模块分别与数据处理模块、 数据上传模块、数据更新模块和显示模块连接。
数据采集模块包括温湿度传感模块、二氧化碳传感模块、粒子传感模块、 甲醛传感模块，温湿度传感模块用于检测并采集室内的温度与湿度数据，二 氧化碳传感模块用于检测并采集室内的二氧化碳浓度，粒子传感模块用于检 测并采集室内的污染颗粒浓度，甲醛传感模块用于检测并采集室内的甲醛浓 度。
数据处理模块包括信号放大模块、滤波器模块与模数转换模块，信号放 大模块包括放大器，放大器用于把输入讯号的电压或功率进行放大，由电子 管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成；滤波器模块包括滤波器，滤 波器用于对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特 定频率的信号或消除一个特定频率后的信号，模数转换模块用于将模拟信号 通过A/D转化为数字信号。
数据更新模块用于实时更新采集的室内空气数据，显示模块用于显示室 内空气的温度、湿度以及空气质量等参数，并随着数据更新模块的更新而变 化，数据上传模块用于将采集的数据上传至服务器或者本地，数据上传模块 支持多种协议，包括但不限于mqtt、CoAP、websocket与http，同时，数据 上传模块还支持直接写入到mongodb、MySQL等数据库，通讯模块包括蓝牙传 输模块与无线传输模块，蓝牙传输模块与无线传输模块用于提供通讯连接方 式，无线传输模块包括但不限于为LoRa无线网络。
本发明中，可利用mongodb高性能、开源、无模式的文档型数据库，在 许多场景下可用于替代传统的关系型数据库或键/值存储方式；同时，MySQL 数据库可一站式备份、恢复、监控，迁移部署安全，快速读写分离弹性扩容， 给本发明的数据存储提供了极大的便捷性。
本发明中，采用LoRa无线网络传输时，优势如下：
1)大大的改善了接收的灵敏度，降低了功耗；
2)基于该技术的网关/集中器支持多信道多数据速率的并行处理，系统 容量大；
3)基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。
本发明中，该空气采集传感器包括以下使用步骤：
S1、数据采集模块中的温湿度传感模块、二氧化碳传感模块、粒子传感 模块与甲醛传感模块实时采集室内的温度与湿度、二氧化碳浓度、污染颗粒 浓度以及甲醛浓度等数据信号；
S2、然后通过数据处理模块对采集的信号进行处理，将模拟信号转化为 数字信号并发送给微处理器模块进行进一步处理；
S3、采集的数据通过数据上传模块以及通讯模块上传到服务器或者本地 中，同时整个空气采集传感器通过通讯模块与新风设备进行通讯连接；
S4、数据更新模块实时更新采集的室内空气数据，并在显示模块中显示 室内空气的温度、湿度以及空气质量等参数，让用户可以随时的知道室内空 气质量。
本发明中，在对于很多情况下，温度和湿度都会因为环境问题，和实际 情况有偏差，电路板根据时间的推移，会有出现散热不通畅，温度偏高，湿 度偏低的情况，该情况会随着时间的推移达到一个稳定点，这个就需要进行 温度湿度自动标定补偿；
其中，温度补偿公式如下：
f(x)＝aXN+bXN-1+cXN-2+C；
f(x)为补偿后的值，X为实际获取的温度值，C为温度常数，N为根据环 境计计算的指数；
假设t为时间参数；
Figure BDA0002510503580000051
Figure BDA0002510503580000052
Figure BDA0002510503580000061
a,b,c等为补偿系数；
系数c为常数，一般为-3.67多阶方程；
使用弱信号处理在显示的温度曲线中抽取一条稳定的曲线进行使用，湿 度需要考虑环境温差和补偿温差造成的数据差异，经过多次试验和反复验证 根据温度曲线进行补偿；
其中，湿度补偿公式如下：
Figure BDA0002510503580000062
f(x)为补偿后的值，x为实际获取的湿度值，t为时间，n为单位时间的周 期数，周期为30；
a0为参数值-9.867；
Figure RE-GDA0002748811420000063
Figure BDA0002510503580000064
根据上述内容，进行运算，可得到温度与湿度补偿值。
本发明，通过设置的空气采集传感器与新风空调相配合，空气采集传感 器可以实现采集与检测室内环境中的数据，让用户可以随时了解到室内的空 气质量，从而配合新风空调的使用，能够有效的改善室内的空气，操作方便， 实用性强。
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 (6)

1.一种新风使用的空气采集传感器，其特征在于：所述空气采集传感器包括数据采集模块、数据处理模块、微处理器模块、通讯模块、数据上传模块、数据更新模块与显示模块，所述数据采集模块与数据处理模块连接，所述通讯模块与数据上传模块连接，所述微处理器模块分别与数据处理模块、数据上传模块、数据更新模块和显示模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种新风使用的空气采集传感器，其特征在于：所述数据采集模块包括温湿度传感模块、二氧化碳传感模块、粒子传感模块、甲醛传感模块，所述温湿度传感模块用于检测并采集室内的温度与湿度数据，所述二氧化碳传感模块用于检测并采集室内的二氧化碳浓度，所述粒子传感模块用于检测并采集室内的污染颗粒浓度，所述甲醛传感模块用于检测并采集室内的甲醛浓度。
3.根据权利要求1所述的一种新风使用的空气采集传感器，其特征在于：所述数据处理模块包括信号放大模块、滤波器模块与模数转换模块，所述信号放大模块包括放大器，放大器用于把输入讯号的电压或功率进行放大，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成；所述滤波器模块包括滤波器，滤波器用于对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的信号或消除一个特定频率后的信号，所述模数转换模块用于将模拟信号通过A/D转化为数字信号。
4.根据权利要求1所述的一种新风使用的空气采集传感器，其特征在于：所述数据更新模块用于实时更新采集的室内空气数据，所述显示模块用于显示室内空气的温度、湿度以及空气质量等参数，并随着数据更新模块的更新而变化。
5.根据权利要求1所述的一种新风使用的空气采集传感器，其特征在于：所述数据上传模块用于将采集的数据上传至服务器或者本地，数据上传模块支持多种协议，包括但不限于mqtt、CoAP、websocket与http，所述通讯模块包括蓝牙传输模块与无线传输模块，所述蓝牙传输模块与无线传输模块用于提供通讯连接方式，所述无线传输模块包括但不限于为LoRa无线网络。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种新风使用的空气采集传感器，其特征在于：所述空气采集传感器包括以下使用步骤：
S1、数据采集模块中的温湿度传感模块、二氧化碳传感模块、粒子传感模块与甲醛传感模块实时采集室内的温度与湿度、二氧化碳浓度、污染颗粒浓度以及甲醛浓度等数据信号；
S2、然后通过数据处理模块对采集的信号进行处理，将模拟信号转化为数字信号并发送给微处理器模块进行进一步处理；
S3、采集的数据通过数据上传模块以及通讯模块上传到服务器或者本地中，同时整个空气采集传感器通过通讯模块与新风设备进行通讯连接；
S4、数据更新模块实时更新采集的室内空气数据，并在显示模块中显示室内空气的温度、湿度以及空气质量等参数。
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