CN204302267U - 基于多传感器的城市空气质量监测系统 - Google Patents

基于多传感器的城市空气质量监测系统 Download PDF

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王进
张凯
刘登志
陈雪冬
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Abstract

本实用新型提供一种基于多传感器的城市空气质量监测系统，为城市空气污染的防护提供气象保障。该监测系统主要包括监测设备和控制中心，监测设备包括数据采集模块和第一无线通信模块，控制中心包括第二无线通信模块、中央控制模块和移动接收端，数据采集模块采集的信息经第一无线通信模块发出，由第二无线通信模块接收后，送入中央控制模块处理，产生的控制信号发给移动接收端；其中数据采集模块包括多个传感器，NO2气体传感器，SO2气体传感器，CO气体传感器，O3气体传感器和PM2.5/PM10灰尘颗粒传感器。

Description

基于多传感器的城市空气质量监测系统
技术领域：
本实用新型属无线传感器网络技术和城市气象灾害领域，涉及一种基于多传感器的城市空气质量监测系统。
背景技术：
工业及交通运输业的不断发展、城市人口的高度集中化以及城市经济类型的多元化导致了城市承受灾害的能力十分薄弱。集中的人口必将给城市带来大量的汽车尾气排放和垃圾焚烧，有害物质被排放到空气中，改变了空气的正常组成，使空气质量变坏。空气污染给城市人口的出行造成了很大的困扰，尤其是雾霾天气，交通事故频发，如遇到更为严重空气污染，人们的身体健康都会受到很大的影响。所以，对城市空气质量的实时监测是十分重要的。
空气污染是一个城市乃至一个国家工业化进程中必将面对的一个问题，但是改善空气质量的路程又是漫长的，所以如何在空气污染密布的城市中减少空气污染带来的影响成了关键。欧美等发达国家工业化速度较快，在空气质量监测方面起步较早，已经基本各自拥有了成熟的监测系统。我国气象自动监测系统发展迅速，但是中小尺度雾、霾及空气污染气象条件预报的准确度和精细化程度，较之常规天气预报，相对不足，还有待进一步的提高。因此，采用现代先进科技技术对城市空气质量进行地区性、小范围的监测是十分有必要的。
发明内容：
本实用新型提供一种基于多传感器的城市空气质量监测系统，为城市空气污染的防护提供气象保障。
本实用新型新型的具体技术方案如下：
一种基于多传感器的城市空气质量监测系统，该监测系统主要包括监测设备和控制中心，监测设备包括数据采集模块和第一无线通信模块，控制中心包括第二无线通信模块、中央控制模块和移动接收端，数据采集模块采集的信息经第一无线通信模块发出，由第二无线通信模块接收后，送入中央控制模块处理，产生的控制信号发给移动接收端；其中数据采集模块包括多个传感器，NO2气体传感器，SO2气体传感器，CO气体传感器，O3气体传感器和PM2.5/PM10灰尘颗粒传感器。
CO气体传感器型号GTH1000；NO2气体传感器型号NO2/C-1；SO2气体传感器型号ME3-SO2；O3气体传感器型号ME3-O3，PM2.5/PM10灰尘颗粒传感器型号M-DUST。
中央控制模块采用ATmega128L单片机；第一无线通信模块采用收发天线和CC2420ZigBee芯片，第二无线通信模块采用TD-LTE 4G模块ME3760。
所述移动接收端为手机用户端；所述监测设备包括多个，所述控制中心包括多个。
数据采集模块由不同地区的多个不同精度的灰尘颗粒传感器和气体传感器组成，用于实时测量城市空气气体和灰尘颗粒。无线通信模块主要负责无线信号的接收，并将各类传感器收集的空气污染信息传送给中央控制模块。中央控制模块主要负责控制各传感器协同收集空气质量信息，对各个数据进行处理，并将处理结果发送给移动接收端。移动接收端主要是显示来自控制模块的结果，显示每个街道的空气质量情况。
本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型通过采用多类型传感器实时收集PM10、PM2.5、NO2等主要空气污染成分，提高城市空气质量信息获取的速度和精度的同时，能够避免系统受限于部署现场环境工作条件，降低监测系统部署成本，推进城市空气污染监测领域的建设。
本实用新型系统结构简单，技术先进，通过采用多传感器实时长期监测城市的空气质量状况，提高监测数据速度和准确率的同时，将数据上传给控制模块，并将结果发送给移动接收端，为城市居民日常出行提供了一条最绿色的路线，减少了人们患呼吸道疾病的可能，对我国中小尺度雾、霾及空气污染气象条件的准确性预报具有重要的意义。
附图说明:
图1为本实用新型的基于多传感器的城市空气质量监测系统的结构框图。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
如图1所示，本实用新型提供了基于多传感器的城市空气质量监测系统，该监测系统由监测设备和控制中心组成，监测设备包括数据采集模块和第一无线通信模块，控制中心包括第二无线通信模块、中央控制模块和移动接收端。
数据采集模块由不同精度的气体传感器和灰尘颗粒传感器组成。气体传感器方面有NO2，SO2，CO，O3气体传感器：PM2.5/PM10灰尘颗粒传感器M-DUST寿命长，低成本，对大于等于1μm的微尘离子具有高敏感性；NO2/C-1二氧化氮传感器精度大；ME3-SO2二氧化硫传感器低功耗，线性范围宽，抗干扰能力强，有优异的重复性和稳定性；GTH1000一氧化碳传感器测量范围大，误差小；ME3-O3电化学臭氧传感器高精度，高灵敏度。
无线通信模块分为设备侧通信模块和中心侧通信模块，监测设备侧的第一无线通信模块采用收发天线和CC2420Zigbee芯片，控制中心侧的第二无线通信模块采用TD-LTE 4G模块ME3760，通过TD-LTE网络远程传输数据，能够与多控制中心进行数据通信，能够应用于城市空气质量监测。所述监测设备包括多个，所述控制中心包括多个。多个监测设备可与多控制中心同时或分别通信。
中央控制模块主要负责控制各传感器协同收集空气质量信息，对各个数据进行分析和处理，并将处理结果发送给移动接收端。国家对空气质量的分级规定0-50为优，51-100为良，101-150为轻度污染，151-200为中度污染，201-300为重度污染，>300为严重污染。模块通过收集城市各地区的数据分析该地区的污染指数，以及判断是否有雾霾等天气，为城市居民的出行与健康提供科学依据。
移动接收端主要用来显示中央控制模块的处理结果，通过TD-LTE网络传送到城市居民的手机上，人们可以根据接收到的各地区的详细的空气质量状况，制定出行路线，避开污染十分严重的地区，减少空气污染对身体的伤害。

Claims (5)

1.一种基于多传感器的城市空气质量监测系统，其特征是：该监测系统主要包括监测设备和控制中心，监测设备包括数据采集模块和第一无线通信模块，控制中心包括第二无线通信模块、中央控制模块和移动接收端，数据采集模块采集的信息经第一无线通信模块发出，由第二无线通信模块接收后，送入中央控制模块处理，产生的控制信号发给移动接收端；其中数据采集模块包括多个传感器：NO2气体传感器，SO2气体传感器，CO气体传感器，O3气体传感器和PM2.5/PM10灰尘颗粒传感器。
2.根据权利要求1所述基于多传感器的城市空气质量监测系统，其特征是：CO气体传感器型号GTH1000；NO2气体传感器型号NO2/C-1；SO2气体传感器型号ME3-SO2；O3气体传感器型号ME3-O3，PM2.5/PM10灰尘颗粒传感器型号M-DUST。
3.根据权利要求1所述基于多传感器的城市空气质量监测系统，其特征是：中央控制模块采用ATmega128L单片机；第一无线通信模块采用收发天线和CC2420ZigBee芯片，第二无线通信模块采用TD-LTE 4G模块ME3760。
4.根据权利要求1、2或3所述基于多传感器的城市空气质量监测系统，其特征是：所述移动接收端为手机用户端。
5.根据权利要求4所述基于多传感器的城市空气质量监测系统，其特征是：所述监测设备包括多个，所述控制中心包括多个。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108037250A (zh) * 2018-01-02 2018-05-15 天津同阳科技发展有限公司 空气质量检测设备及方法
US10527439B2 (en) 2017-01-04 2020-01-07 International Business Machines Corporation Navigation system based on air pollution exposure profiling
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