CN203785176U - 一种基于无线传输的室内空气质量监控装置 - Google Patents

一种基于无线传输的室内空气质量监控装置 Download PDF

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周志英
谢明华
童雪林
彭梁栋
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Abstract

本实用新型公开了一种基于无线传输的室内空气质量监控装置，包括上位计算机，主控制器、通风设备控制器、加湿机控制器和空调控制器，所述上位计算机连接主控制器，所述主控制器与通风设备控制器、加湿机控制器和空调控制器通过无线通信方式相连接。所述主控制器包括微处理器、空气质量传感器、温湿度传感器、CO2传感器，无线通信电路、键盘接口电路、液晶显示模块、数据存储模块和报警电路，所述通风设备控制器包括一个单片机、一个无线通信模块和一个双向可控硅，所述加湿机控制器和空调控制器各包括一个单片机、一个无线通信模块和一个继电器。本实用新型安装使用方便，具有室内空气质量、CO2含量、温、湿度实时监测与自动控制等功能，适合安装在家庭中使用。

Description

一种基于无线传输的室内空气质量监控装置
技术领域
本实用新型属于仪器仪表技术领域，具体涉及一种采用无线传输，带有室内空气质量、CO2含量、温、湿度实时显示、报警和自动控制的装置。
背景技术
室内空气质量评判指标主要包括室内温度、湿度、空气污染状况等。人们超过80％的时间在室内度过，室内空气质量极大的影响人体的舒适和健康。调查表明我国室内空气品质问题比较严重，而现有室内空气质量监控器大都采用传统的有线数据传输，具有布线复杂，安装不方便，维护不容易等缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种采用无线传输，安装简单，使用方便，维护容易，具有室内空气质量指数、CO2含量及温湿度实时监测与控制装置。
本实用新型采用的技术方案是：这种基于无线传输的室内空气质量监控装置，包括上位计算机，主控制器、通风设备控制器、加湿机控制器和空调控制器，所述上位计算机连接主控制器，所述主控制器与通风设备控制器、加湿机控制器和空调控制器通过无线传输方式相连接。所述主控制器包括微处理器、空气质量传感器、温湿度传感器、CO2传感器，无线通信电路、键盘接口电路、液晶显示模块、数据存储模块和报警电路，所述通风设备控制器包括一个单片机、一个无线通信模块和一个双向可控硅，所述加湿机控制器和空调控制器各包括一个单片机、一个无线通信模块和一个继电器。
上述技术方案中，所述的微处理器采用STM32F103VBT6芯片，所述的单片机采用STC89C52芯片。
上述技术方案中，所述的CO2传感器采用红外二氧化碳传感器模块MH-Z15，所述的空气质量传感器采用QS-01型空气质量传感器，所述的温湿度传感器采用SHT11温湿度传感器，所述的无线通信电路采用无线射频芯片nRF905，所述的液晶显示模块采用诺基亚2.4tft-pq彩屏，用于系统运行时显示室内空气质量指数、CO2含量和温湿度等相关信息；所述的数据存储模块采用24CO2芯片，用于存放设定的空气质量指数、CO2浓度及温湿度报警参数；所述的键盘接口模块设置有4个独立式接口按键，用于调整报警参数、系统启动、暂停和停止运行。
本实用新型的技术效果在于：本实用新型可以对室内空气质量、CO2含量、温湿度等参数进行实时检测和显示，让用户可以随时掌控室内空气环境质量；可以手动设定室内空气质量指数、CO2浓度及温湿度报警参数，控制器监测空气质量变化情况，根据用户设定的参数控制空调器、加湿机和通风设备运转对室内空气质量及环境进行调节，始终保持室内空气质量及环境的最佳状态。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构框图；
图2为本实用新型的主控制器电路图；
图3为本实用新型的通风设备控制电路图。
具体实施方式
参见图1，整个系统由上位计算机，主控制器、通风设备控制器、加湿机控制器和空调控制器组成，所述上位计算机连接主控制器，所述主控制器与通风设备控制器、加湿机控制器和空调控制器通过无线传输方式相连接。所述主控制器包括微处理器、空气质量传感器、温湿度传感器、CO2传感器，无线通信电路、键盘接口电路、液晶显示模块、数据存储模块和报警电路，所述通风设备控制器包括一个单片机、一个无线通信模块和一个双向可控硅，所述加湿机控制器和空调控制器各包括一个单片机、一个无线通信模块和一个继电器。
图2是本实用新型的主控制器电路原理图，微处理器STM32F103VBT6的PA0～PA7与LCD的数据线DB0～DB7采用并行接口方式连接；LCD控制线：RES、CS、RD、WR、RS分别接到单片机的PA8～PD12，各控制线的功能如下：
RES为LCD复位信号线，当被置为低电平时LCD复位；
RS为数据／指令控制线：0为传送控制命令，1为传送数据；
CS为片选端，低电平有效；RD为读信号，低电平有效；
WR为写信号，低电平有效；
微处理器对LCD的控制主要包括读操作和写操作。
LCD液晶显示屏显示室内CO2浓度的ppm值、室内空气质量指数的ppm值、室内温度、湿度、风机运行状态等信息；
微处理器的PA14、PA15引脚分别连接24CO2芯片的SCL和SDA引脚，SCL是串行移位时钟端，SDA是串行数据或地址端，通过SDA访问芯片；WP是写保护端，接高电平时芯片只能读，A0、A1、A2是24CO2芯片地址线，单片使用时接地。
PB0～PB9接无线通信模块nRF905，该模块是一款基于RF技术的无线数据传输模块，其工作于433，868和915MHz国际开放的ISM频段，无需向专业部门申请使用许可，所需外围元件少，设计方便；作为无线技术方案，系统升级容易、功耗低。nRF905是挪威Nordic公司推出的一款射频芯片，芯片内部集成了频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，可以自动完成字头处理和CRC冗余校验，其数据发射速率可达50Kbit／s。nRF905使用SPI总线接口和MCU进行数据交换、地址、输出功率和信道配置等操作。
引脚PB10接QS-01型空气质量传感器的数据输出端，此传感器功耗低、寿命长，价位低，量程为1～100ppm，灵敏度为0.15～0.45ppm，对气态的空气污染，如氨气，香烟、酒精，硫化氢，甲苯，氢气等有很高的灵敏度，响应时间快。
引脚PB11接CO2传感器的输出端，采用红外二氧化碳传感器模块MH-Z15，MH-Z15是将成熟的红外吸收气体检测技术与精密光路设计、精良电路设计紧密结合，制作出的通用型红外气体传感器，它利用非色散红外原理对空气中存在的CO2进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，寿命长。
当室内空气污染物浓度达到设定的行动水平时，主控制器通过无线通信模块控制换气设备自动换气，回复到行动水平以下时控制换气设备自动停机，并可根据污染指数自动调速，指数越高，风速越大，使环保和节能达到最佳的平衡点。
引脚PB12、PB13接温湿度传感器，温湿度传感器采用瑞士生产的SHT11单片集成传感器，它是一种可以同时测量温度、湿度和露点的传感器，不需外围元件就可直接输出经过标定了的相对温度、湿度及露点的数字信号。当室内空气湿度小于设定值下限时，主控制器通过无线通信模块发送信号给加湿机控制器，启动加湿机加湿，湿度大于设定值的上限时，关闭加湿机，使相对湿度保持在设定的范围内。
引脚PC0、PC1、PC2和PC3接4个独立式接口按键，用于调整报警参数、系统启动、暂停和停止运行；
引脚PB14接报警输出电路，当室内空气质量指数或CO2浓度含量高于设定值时驱动蜂鸣器报警；
参见图3，通风设备控制器包括STC89C52单片机、无线通信模块nRF905、状态指示电路和一个双向可控硅。所选用的STC89C52单片机不具备SPI功能，采用P1口模拟SPI通信来控制nRF905，以实现无线数据的收发。P1.4、P1.5、P1.6和P1.7分别连接NRF905的CSN、MOSI、MISO和SCK管脚，作为SPI使能、SPI输入、SPI输出和SPI时钟。
无线通信模块接收主控制器发来的室内空气质量监测结果，通风设备控制器根据监测结果通过双向可控硅控制通风设备的换气时间和风速，始终保持室内空气质量及环境的最佳状态。
引脚P1.3接状态指示电路，用来指示通风设备的工作状态；

Claims (3)

1.一种基于无线传输的室内空气质量监控装置，包括上位计算机，主控制器、通风设备控制器、加湿机控制器和空调控制器，所述上位计算机连接主控制器，所述主控制器与通风设备控制器、加湿机控制器和空调控制器通过无线通信方式相连接，所述主控制器包括微处理器、空气质量传感器、温湿度传感器、CO2传感器，无线通信电路、键盘接口电路、液晶显示模块、数据存储模块和报警电路，所述通风设备控制器包括一个单片机、一个无线通信模块和一个双向可控硅，所述加湿机控制器和空调控制器各包括一个单片机、一个无线通信模块和一个继电器。 
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的室内空气质量监控装置，其特征在于：所述的CO2传感器采用红外二氧化碳传感器模块MH-Z15，所述的空气质量传感器采用QS-01型空气质量传感器，所述的温湿度传感器采用SHT11温湿度传感器，所述的无线通信电路采用无线射频芯片nRF905，所述的液晶显示模块采用诺基亚2.4tft-pq彩屏，所述的数据存储模块采用24C02芯片。 
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的室内空气质量监控装置，其特征在于：所述的微处理器采用STM32F103VBT6芯片，所述的单片机采用STC89C52芯片。 
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104180481A (zh) * 2014-09-10 2014-12-03 韩熠 一种室内空气质量监控系统与方法
CN105444376A (zh) * 2016-01-11 2016-03-30 连龙 一种用于监控室内空气质量的装置及系统
CN105953313A (zh) * 2016-05-12 2016-09-21 洪明 一种多功能空气净化装置
CN107131604A (zh) * 2016-02-26 2017-09-05 常州常工电子科技股份有限公司 多元感知空调节能控制终端

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