CN112161382A - 一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统及监控方法 - Google Patents

一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统及监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统及监控方法，包括单元监控总机、网络平台以及单元装置，所述单元监控总机包括人工智能控制器、显示控制终端、人机交互装置、状态灯、电源和网络接口，所述网络平台包括云平台和智能网关，所述单元装置包括单元电源、物联网控制器、边缘控制器、感知检测装置和应用执行装置。本发明成本低、可靠性高，可以实现建筑内智能化室内空气的监控，实现代替人工来及时和有效的改善室内空气质量，通过统一的云管理平台来实现应用和服务，以实现建筑单元内空气质量的网络化智能监控，能够营造智能舒适的室内空气环境。

Description

一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统及监控方法
技术领域
本发明属于物联网空气监控技术领域，更具体地说，尤其涉及一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统。同时，本发明还涉及一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统的监控方法。
背景技术
在由于环境问题日益突出，雾霾、空气污染已经引起人们重视。传统的建筑室内空气监控系统主要是采用通风装置，对于室内空气的监控采用孤立的采集设备来实现环境的监测，再利用排风机、空调、空气净化器等设备的人工操作实现室内外空气的换气通风等，达到对于空气质量的调节，用户不能够实时监控掌握室内空气环境参数，也没有办法实现根据用户需求实现智能记忆调节功能，智能化水平较低，能耗较高，功能单一，操作复杂，不易于维护。目前，缺失一种智能建筑用空气监控系统，能够对于室内环境参数做出智能化监控，且缺乏能够在代替人工操作实现空气调节的基础上，在智能云平台上做出基于物联网技术的平台化监控解决方案。
为此，我们提出一种本低、可靠性高，通过统一的云管理平台来实现应用和服务，以实现建筑单元内空气质量的网络化智能监控的基于物联网的智能建筑用空气监控系统及监控方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统及监控方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统，包括单元监控总机、网络平台以及单元装置，所述单元监控总机包括人工智能控制器、显示控制终端、人机交互装置、状态灯、电源和网络接口，所述网络平台包括云平台和智能网关，所述单元装置包括单元电源、物联网控制器、边缘控制器、感知检测装置和应用执行装置；
所述显示控制终端、人机交互装置、电源以及状态灯均连接到人工智能控制器，所述人工智能控制器通过网络接口接入互联网，登陆云平台网络地址，打开用户云平台客户端，实现在线访问云平台所存储的建筑各个单元空气质量数据，所述智能网关采用无线WiFi模式接入互联网连接云平台，所述边缘控制器通过物联网控制器得到感知检测装置的测量数据，对数据进行边缘计算，装有DSP信号处理芯片，通过物联网控制器控制应用执行装置的运行状态。
优选的，所述单元监控总机安装在管理室，管理室利用相关监控终端设备实现整个建筑的设备运行的监控，是实时监控建筑空气质量的管理中心，可以实现参数设置、数据统计分析、显示和人机交互等功能。
优选的，所述人工智能控制器采用型号为STM32F103的控制芯片，通过控制芯片存储、管理和控制不同房间的空气净化执行装置，所述显示控制终端为电容触摸屏，所述显示控制终端用于显示、设置空气质量参数，监控整个装置的运行状况和参数，可以通过触摸屏调整工作参数，所述人机交互装置提供计算机接口和通信模块，计算机接口用于安装时程序的输入、调试及故障诊断，通过通信模块接收手机遥控信号实现手机遥控开关，采用USB接口，通信模块采用红外遥控和wifi无线网络遥控方式，所述电源用于供给整个装置电能，采用多路开关电源，包括交流220V和直流12V、5V、3.3V三路输出，所述状态灯采用LED发光二极管，可显示红色和绿色，用于空气质量较差时亮起红灯，空气质量达标时亮起绿灯，状态灯亮起红灯时装置运转，亮起绿灯时装置自动待机，低功耗运行，所述网络接口实现在线访问、统计、分析和处理云平台服务器存储的建筑各个单元的空气质量数据，通过控制物联网控制器来控制不同单元的应用执行装置，实现建筑各个单元空气质量监控。
优选的，所述云平台和智能网关均用于连接智能建筑管理室和单元装置，可以实现物联网通信、云存储和分析，云平台由云平台服务商提供云端服务器和云服务，安装在云平台服务商机房，可以实现云计算、云存储，可以实现对各个单元物联网控制器的物联网智能联网，智能网关采用无线WiFi模式接入互联网连接云平台，与各个单元物联网控制器采用物联网无线通信方式，物联网控制器受管理控制终端和边缘控制器的控制，装有物联网通信模组、控制芯片和带光耦隔离的继电器，实现数据采集和处理，控制应用执行装置净化空气。
优选的，所述感知检测装置包括激光传感器、气体传感器以及电化学传感，所述激光传感器、气体传感器以及电化学传感用于检测空气质量，用于检测烟雾、可燃气体、甲醛和PM2.5等有害气体和颗粒物，所述执行装置装包括复合过滤网和离心风机，受物联网控制器控制，用于实现空气净化的作用，单元电源采用多路开关电源和电池供电，包括交流220V和直流24、5V 和3.6V输出，为单元装置提供电能。
一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统的监控方法，具体包括以下步骤：单元监控总机安装在智能建筑管理室，用于完成各个单元的空气质量监控，，建筑每一个单元分别安装单元装置，单元装置属于感知端，用于通过传感器实时采集空气质量参数和接受指令启停风机等以改善空气质量，网络平台属于网络端，包括云平台和智能网关，对于单元装置采集的数据进行存储、分析和云计算，结果传输给单元监控总机，边缘控制器接收人工智能控制器设置的空气质量参数阈值，当实时空气质量参数在预设的空气质量参数阈值范围内时，系统待机，低功耗运行，当实时空气质量参数超出预设的空气质量参数阈值范围时，边缘控制器发出控制信号，通过物联网控制器控制应用执行装置启动风机，调整空气质量，直至满足预设的参数范围，进入待机状态。
本发明提供的一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统及监控方法，与现有技术相比，成本低、可靠性高，可以实现建筑内智能化室内空气的监控，实现代替人工来及时和有效的改善室内空气质量，实用可靠，可提升能耗管控能力，实现节能减排，系统通过统一的云管理平台来实现应用和服务，以实现建筑单元内空气质量的网络化智能监控，可以用于智能建筑室内安装，可以在空气质量上实现智能监控，营造智能舒适的室内空气环境，无论在技术上、经济上和环保上都是完全可行的。
附图说明
图1为本发明的空气监控系统框图；
图2为本发明的局部结构示意图。
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。
本发明提供了一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统，包括单元监控总机、网络平台以及单元装置，所述单元监控总机包括人工智能控制器、显示控制终端、人机交互装置、状态灯、电源和网络接口，所述网络平台包括云平台和智能网关，所述单元装置包括单元电源、物联网控制器、边缘控制器、感知检测装置和应用执行装置；
所述显示控制终端、人机交互装置、电源以及状态灯均连接到人工智能控制器，所述人工智能控制器通过网络接口接入互联网，登陆云平台网络地址，打开用户云平台客户端，实现在线访问云平台所存储的建筑各个单元空气质量数据，所述智能网关采用无线WiFi模式接入互联网连接云平台，所述边缘控制器通过物联网控制器得到感知检测装置的测量数据，对数据进行边缘计算，装有DSP信号处理芯片，通过物联网控制器控制应用执行装置的运行状态。
具体的，所述单元监控总机安装在管理室，管理室利用相关监控终端设备实现整个建筑的设备运行的监控，是实时监控建筑空气质量的管理中心，可以实现参数设置、数据统计分析、显示和人机交互等功能。
具体的，所述人工智能控制器采用型号为STM32F103的控制芯片，通过控制芯片存储、管理和控制不同房间的空气净化执行装置，所述显示控制终端为电容触摸屏，所述显示控制终端用于显示、设置空气质量参数，监控整个装置的运行状况和参数，可以通过触摸屏调整工作参数，所述人机交互装置提供计算机接口和通信模块，计算机接口用于安装时程序的输入、调试及故障诊断，通过通信模块接收手机遥控信号实现手机遥控开关，采用USB接口，通信模块采用红外遥控和wifi无线网络遥控方式，所述电源用于供给整个装置电能，采用多路开关电源，包括交流220V和直流12V、5V、3.3V三路输出，所述状态灯采用LED发光二极管，可显示红色和绿色，用于空气质量较差时亮起红灯，空气质量达标时亮起绿灯，状态灯亮起红灯时装置运转，亮起绿灯时装置自动待机，低功耗运行，所述网络接口实现在线访问、统计、分析和处理云平台服务器存储的建筑各个单元的空气质量数据，通过控制物联网控制器来控制不同单元的应用执行装置，实现建筑各个单元空气质量监控。
具体的，所述云平台和智能网关均用于连接智能建筑管理室和单元装置，可以实现物联网通信、云存储和分析，云平台由云平台服务商提供云端服务器和云服务，安装在云平台服务商机房，可以实现云计算、云存储，可以实现对各个单元物联网控制器的物联网智能联网，智能网关采用无线WiFi模式接入互联网连接云平台，与各个单元物联网控制器采用物联网无线通信方式，物联网控制器受管理控制终端和边缘控制器的控制，装有物联网通信模组、控制芯片和带光耦隔离的继电器，实现数据采集和处理，控制应用执行装置净化空气。
具体的，所述感知检测装置包括激光传感器、气体传感器以及电化学传感，所述激光传感器、气体传感器以及电化学传感用于检测空气质量，用于检测烟雾、可燃气体、甲醛和PM2.5等有害气体和颗粒物，所述执行装置装包括复合过滤网和离心风机，受物联网控制器控制，用于实现空气净化的作用，单元电源采用多路开关电源和电池供电，包括交流220V和直流24、5V 和3.6V输出，为单元装置提供电能。
一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统的监控方法，具体包括以下步骤：单元监控总机安装在智能建筑管理室，用于完成各个单元的空气质量监控，建筑每一个单元分别安装单元装置，单元装置属于感知端，用于通过传感器实时采集空气质量参数和接受指令启停风机等以改善空气质量，网络平台属于网络端，包括云平台和智能网关，对于单元装置采集的数据进行存储、分析和云计算，结果传输给单元监控总机，边缘控制器接收人工智能控制器设置的空气质量参数阈值，当实时空气质量参数在预设的空气质量参数阈值范围内时，系统待机，低功耗运行，当实时空气质量参数超出预设的空气质量参数阈值范围时，边缘控制器发出控制信号，通过物联网控制器控制应用执行装置启动风机，调整空气质量，直至满足预设的参数范围，进入待机状态。
综上所述，与现有技术相比，本发明的优点是：成本低、可靠性高，可以实现建筑内智能化室内空气的监控，实现代替人工来及时和有效的改善室内空气质量，实用可靠，可提升能耗管控能力，实现节能减排，系统通过统一的云管理平台来实现应用和服务，以实现建筑单元内空气质量的网络化智能监控，可以用于智能建筑室内安装，可以在空气质量上实现智能监控，营造智能舒适的室内空气环境，无论在技术上、经济上和环保上都是完全可行的。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统，包括单元监控总机、网络平台以及单元装置，其特征在于：所述单元监控总机包括人工智能控制器、显示控制终端、人机交互装置、状态灯、电源和网络接口，所述网络平台包括云平台和智能网关，所述单元装置包括单元电源、物联网控制器、边缘控制器、感知检测装置和应用执行装置；
所述显示控制终端、人机交互装置、电源以及状态灯均连接到人工智能控制器，所述人工智能控制器通过网络接口接入互联网，登陆云平台网络地址，打开用户云平台客户端，实现在线访问云平台所存储的建筑各个单元空气质量数据，所述智能网关采用无线WiFi模式接入互联网连接云平台，所述边缘控制器通过物联网控制器得到感知检测装置的测量数据，对数据进行边缘计算，装有DSP信号处理芯片，通过物联网控制器控制应用执行装置的运行状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统，其特征在于：所述单元监控总机安装在管理室，管理室利用相关监控终端设备实现整个建筑的设备运行的监控，是实时监控建筑空气质量的管理中心，可以实现参数设置、数据统计分析、显示和人机交互等功能。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统，其特征在于：所述人工智能控制器采用型号为STM32F103的控制芯片，所述显示控制终端为电容触摸屏，所述人机交互装置提供计算机接口和通信模块，所述电源用于供给整个装置电能，所述状态灯采用LED发光二极管，所述网络接口实现在线访问、统计、分析和处理云平台服务器存储的建筑各个单元的空气质量数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统，其特征在于：所述云平台和智能网关均用于连接智能建筑管理室和单元装置，云平台由云平台服务商提供云端服务器和云服务，安装在云平台服务商机房，智能网关采用无线WiFi模式接入互联网连接云平台，与各个单元物联网控制器采用物联网无线通信方式。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能建筑用空气监控系统，其特征在于：所述感知检测装置包括激光传感器、气体传感器以及电化学传感，所述执行装置装包括复合过滤网和离心风机。
6.一种根据权利要求1所述的基于物联网的智能建筑用空气监控系统的监控方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
单元监控总机安装在智能建筑管理室，用于完成各个单元的空气质量监控，建筑每一个单元分别安装单元装置，单元装置属于感知端，用于通过传感器实时采集空气质量参数和接受指令启停风机等以改善空气质量；
网络平台属于网络端，包括云平台和智能网关，对于单元装置采集的数据进行存储、分析和云计算，结果传输给单元监控总机；
边缘控制器接收人工智能控制器设置的空气质量参数阈值，当实时空气质量参数在预设的空气质量参数阈值范围内时，系统待机，低功耗运行；
当实时空气质量参数超出预设的空气质量参数阈值范围时，边缘控制器发出控制信号，通过物联网控制器控制应用执行装置启动风机，调整空气质量，直至满足预设的参数范围，进入待机状态。
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