CN204214745U - 一种可用于移动平台的城市扬尘实时监测节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可用于移动平台的城市扬尘实时监测节点。本实用新型中8个粉尘传感器适配器模块的Digital信号输入接口分别与节点主控模块的D28到D35接口接连，Analog信号输出接口分别与节点主控模块的A6到A13接口连接；GIS卫星数据采集模块的接口2和节点主控模块的RxD0接口；蓝牙通信模块的接口2和主控模块的RxD1接口连接作为串行数据的输出口，接口3和主控模块的TxD1接口连接作为串行数据的接收口。本实用新型利用光散射原理采集粉尘浓度数据，整合GIS卫星数据采集技术和蓝牙通信技术，实现对目标区域大面积的实时监测。

Description

一种可用于移动平台的城市扬尘实时监测节点

技术领域

本实用新型涉及传感器数据采集无线传输技术领域，具体涉及一种基于光散射原理的粉尘浓度测量、GIS卫星数据获取和蓝牙数据传输的传感器数据采集，无线传输的节点设备。

背景技术

现有的城市扬尘监测方法通常是通过在一个区域设立监测基站测量得到的粉尘浓度作为该区域的粉尘浓度值。这种方法实时性低、覆盖面小、设备维护成本高。

光散射粉尘传感器能够在自然风流状态下实时、就地、不间断的输出空气颗粒污染物浓度的相对数值,对粉尘浓度做出可靠、准确的测量。

本实用新型提供了一种可用于移动平台的城市扬尘实时监测节点，针对目前扬尘监测的实时性低、覆盖面小的问题，实现对目标区域扬尘状况进行大面积的实时监测，从而作为该区域的扬尘浓度参考。 

发明内容

本实用新型的目的是为了克服当前扬尘监测方法的不足，提供了一种可用于移动平台的城市扬尘实时监测节点，该节点只需要通过简易的安装就可以对目标区域的扬尘状况进行大面积的实时监测。

本实用新型所采取的具体技术方案：

可用于移动平台的城市扬尘实时监测节点包括节点主控模块、光散射粉尘传感器模块、粉尘传感器适配器模块、GIS数据采集模块、蓝牙通信模块。

所述的节点主控模块为产品型号MEGA2560的AVR单片机，其电源接口VCC1为粉尘传感器模块提供电源，电源接口VCC2为GIS数据采集模块和蓝牙通信模块提供电源，串行通信接口RxD0连接GIS数据采集模块接口12，串行通信接口RxD1连接蓝牙通信模块接口2,串行通信接口TxD1连接蓝牙通信模块接口3,模拟输入接口A6到A13分别连接8个粉尘传感器适配器模块的接口Analog，数字输出接口D28到D35分别连接8个粉尘传感器适配器模块的接口Digital，GND接口接地。

所述的光散射粉尘传感器模块为产品型号夏普GP2Y1010AU0F光散射粉尘传感器，提供6个接口，其中接口LED-GND连接粉尘传感器适配器模块的接口1，接口V-LED连接粉尘传感器适配器模块的接口2，信号控制输入接口LED连接粉尘传感器适配器模块的接口3，接口S-GND连接粉尘传感器适配器模块的接口4，接口VCC连接粉尘传感器适配器模块的接口5，信号控制输出接口V0连接粉尘传感器适配器模块的接口6。

所述的粉尘传感器适配器模块为产品型号Dust Sensor Adapter V0.1的粉尘传感器适配器。其内部结构为：接口1连接接口GND,接口2串联限流电阻R1连接接口VCC，接口1和接口2之间连接滤波电容C1，接口3连接Digital接口，接口4连接GND，接口5连接VCC接口，接口6连接Analog接口。接口GND接地，接口VCC连接主控模块的VCC1接口，接口Analog连接主控模块的接口A6到A13其中的一个,Digital接口连接主控模块的接口D28到D35其中的一个，发光二极管D1负极接地，正极串联限流电阻R2后和VCC连接。

所述的GIS数据采集模块为产品型号UT_GPS_A模块，提供了20个接口，这里只用到了3个接口，其中接口1连接主控模块的VCC2接口，接口2连接主控模块的RxD0接口，接口3连接主控模块的GND接口。

所述的蓝牙通信模块为产品BLE_LINK单模CC2540低功耗蓝牙模块，提供了20个接口，这里只用到了4个接口，其中接口1和主控模块VCC2连接提供电源，接口2和主控模块的RxD1接口连接作为串行数据的输出口，接口3和主控模块的TxD1接口连接作为串行数据的接收口，接口3通过串联限流电阻R3和VCC1连接，接口4接地。

与背景技术相比，本实用新型有益效果在于：

（1）本实用新型设备基于传感器数据采集和无线传输技术，利用光散射原理采集粉尘数据，利用GPS模块采集GIS卫星数据，通过低功耗蓝牙将采集到数据无线传输，对监测区域的扬尘浓度进行实时、大面积的监测。

（2）本实用新型设备运行能耗低、安装方便、内部结构简单、成本低，适合大面积覆盖安装。设备采用低功耗设计技术，降低了系统能耗，可长时间运行；系统供电可选择电池供电或车载电源供电。

（3）可移动的平台提高了监测区域的节点覆盖率，提高了数据的可靠性，更具有参考价值。

附图说明

图1为本实用新型使用场合的示意图；

图2为本实用新型可用于移动平台的城市扬尘实时监测节点结构示意图；

图3为图2中节点主控模块示意图；

图4为图2中光散射粉尘传感器模块示意图；

图5为图2中粉尘传感器模块适配器模块示意图；

图6为图2中GIS数据采集模块示意图；

图7为图2中蓝牙通信模块示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，城市扬尘实时监测节点可被搭载在公交车，出租车上对城市扬尘进行实时监测。采集到的粉尘数据和卫星数据通过蓝牙传给手机，手机通过GPRS传到服务器进行数据处理。

如图2所示，本实用新型包括节点主控模块2-1、光散射粉尘传感器模块2-2、粉尘传感器模块适配器模块2-3、GIS数据采集模块2-4、蓝牙通信模块2-5。

如图3所示，节点主控模块为产品型号MEGA2560的AVR单片机，其结构可分为电源供应模块、处理器模块、无线通信模块、串口模块。主控模块为用户提供了连接其他设备的扩展接口，如提供外接串行通信接口RxD1和TxD1，多个数字I/O接口和多个模数转换ADC接口等。电源接口VCC1为粉尘传感器模块提供电源，电源接口VCC2为GIS数据采集模块和蓝牙通信模块提供电源，串行通信接口RxD0连接GIS数据采集模块接口12，串行通信接口RxD1连接蓝牙通信模块接口2,串行通信接口TxD1连接蓝牙通信模块接口3,模拟输入接口A6到A13分别连接8个粉尘传感器适配器模块的接口Analog，数字输出接口D28到D35分别连接8个粉尘传感器适配器模块的接口Digital，GND接口接地。

如图4所示，所述的光散射粉尘传感器为产品型号夏普GP2Y1010AU0F光散射粉尘传感器，该传感器稳定性好、价格便宜、安装简易，抗干扰能力强，能适应于室外监测，传感器提供6个接口，其中接口LED-GND连接粉尘传感器适配器模块的接口1，接口V-LED连接粉尘传感器适配器模块的接口2，信号控制输入接口LED连接粉尘传感器适配器模块的接口3，接口S-GND连接粉尘传感器适配器模块的接口4，接口VCC连接粉尘传感器适配器模块的接口5，信号控制输出接口V0连接粉尘传感器适配器模块的接口6。

如图 5所示，所述的粉尘传感器适配器模块为产品型号Dust Sensor Adapter V0.1的粉尘传感器适配器。粉尘传感器适配器模块是光散射粉尘传感器模块和主控模块连接的中间模块，为光散射粉尘传感器模块和主控模块之间的通信和数据传输提供稳定的工作环境。其内部结构为：接口1连接接口GND,接口2串联限流电阻R1连接接口VCC，接口1和接口2之间连接滤波电容C1，接口3连接Digital接口，接口4连接GND，接口5连接VCC接口，接口6连接Analog接口。接口GND接地，接口VCC连接主控模块的VCC1接口，接口Analog连接主控模块的接口A6到A13其中的一个,Digital接口连接主控模块的接口D28到D35其中的一个，发光二极管D1负极接地，正极串联限流电阻R2后和VCC连接。其中R1采用1kΩ/0.125W的电阻，C1采用220uF/25V的电解电容,R2采用1kΩ/0.125W的电阻。

如图6所示，所述的GIS数据采集模块为产品型号UT_GPS_A模块，该模块兼容性好、定位准确、体积小、启动时间短、功耗低，可采集被测区域的经纬度和海拔等地理信息，速度，航向等行车数据。提供了20个接口，这里只用到了3个接口，其中接口1连接主控模块的VCC2接口，接口2连接主控模块的RxD0接口，接口3连接主控模块的GND接口。

如图7所示，所述的蓝牙通信模块为产品BLE_LINK单模CC2540低功耗蓝牙模块，该蓝牙模块传输距离远、功耗低、性能稳定，提供了20个接口，这里只用到了4个接口，其中接口1和主控模块VCC2连接提供电源，接口2和主控模块的RxD1接口连接作为串行数据的输出口，接口3和主控模块的TxD1接口连接作为串行数据的接收口，接口3通过串联限流电阻R3和VCC1连接，接口4接地。R3采用1kΩ/0.125W的电阻。

本实用新型的工作过程为：

本实用新型中节点主控模块的电源模块为粉尘传感器模块、GIS数据采集模块、蓝牙通信模块提供电源。

在一定的周期时间内，节点主控模块的数字输出接口置高电平，粉尘传感器接收脉冲采集粉尘数据，GIS数据采集模块采集位置信息和行车数据。粉尘数据和GIS数据通过串口发送给主控模块进行处理。

节点主控模块接收到粉尘数据和GIS数据，舍弃无效数据后，将它们打包成一定格式的数据帧通过蓝牙通信模块传给手机。数据帧的起始字符为“C”，结束字符为“Z”。

最后，手机通过GPRS网络将接收到的数据传给服务器进行处理。

Claims (1)

1. 一种可用于移动平台的城市扬尘实时监测节点，包括节点主控模块、光散射粉尘传感器模块、粉尘传感器适配器模块、GIS数据采集模块和蓝牙通信模块，其特征在于：

所述的节点主控模块为产品型号MEGA2560的AVR单片机，其电源接口VCC1为粉尘传感器模块提供电源，电源接口VCC2为GIS数据采集模块和蓝牙通信模块提供电源，串行通信接口RxD0连接GIS数据采集模块接口12，串行通信接口RxD1连接蓝牙通信模块接口2,串行通信接口TxD1连接蓝牙通信模块接口3,模拟输入接口A6到A13分别连接8个粉尘传感器适配器模块的接口Analog，数字输出接口D28到D35分别连接8个粉尘传感器适配器模块的接口Digital，GND接口接地；

所述的光散射粉尘传感器模块为产品型号夏普GP2Y1010AU0F光散射粉尘传感器，提供6个接口，其中接口LED-GND连接粉尘传感器适配器模块的接口1，接口V-LED连接粉尘传感器适配器模块的接口2，信号控制输入接口LED连接粉尘传感器适配器模块的接口3，接口S-GND连接粉尘传感器适配器模块的接口4，接口VCC连接粉尘传感器适配器模块的接口5，信号控制输出接口V0连接粉尘传感器适配器模块的接口6；

所述的粉尘传感器适配器模块为产品型号Dust Sensor Adapter V0.1的粉尘传感器适配器；其内部结构为：接口1连接接口GND,接口2串联限流电阻R1连接接口VCC，接口1和接口2之间连接滤波电容C1，接口3连接Digital接口，接口4连接GND，接口5连接VCC接口，接口6连接Analog接口；接口GND接地，接口VCC连接主控模块的VCC1接口，接口Analog连接主控模块的接口A6到A13其中的一个,Digital接口连接主控模块的接口D28到D35其中的一个，发光二极管D1负极接地，正极串联限流电阻R2后和VCC连接；

所述的GIS数据采集模块为产品型号UT_GPS_A模块，提供了20个接口，这里只用到了3个接口，其中接口1连接主控模块的VCC2接口，接口2连接主控模块的RxD0接口，接口3连接主控模块的GND接口；

所述的蓝牙通信模块为产品BLE_LINK单模CC2540低功耗蓝牙模块，提供了20个接口，这里只用到了4个接口，其中接口1和主控模块VCC2连接提供电源，接口2和主控模块的RxD1接口连接作为串行数据的输出口，接口3和主控模块的TxD1接口连接作为串行数据的接收口，接口3通过串联限流电阻R3和VCC1连接，接口4接地。