CN204649241U

CN204649241U - Pm2.5监测仪及其环境监测系统

Info

Publication number: CN204649241U
Application number: CN201520369193.8U
Authority: CN
Inventors: 刘万坤
Original assignee: Shenzhen Wanlian Smart Electronic Co Ltd
Current assignee: Beijing Huida John Technology Co. Ltd.
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2025-06-02

Abstract

一种PM2.5监测仪及其环境监测系统，所述监测仪包括微控制器，用于输入各项参数的输入模块；用于测量温度和湿度的温湿度传感器；用于测量PM2.5数据的PM2.5传感器；用于将各项数据上报云端服务器并进行通信的433Mhz天线；显示屏；用于将各项数据上报给智能移动终端的蓝牙模块；上述各模块均和微控制器连接，还包括电源用于给监测仪中的各种部件供电。本实用新型能够和智能移动终端通讯，也能够和云服务器通讯，使得所测量的数据能够实时地传递给用户，并形成了完整的环境监测系统，使得用户可以清楚的观察到各数据的变化趋势，供使用者做出正确的判断，且系统功耗低能够在监测点长期的工作。

Description

PM2.5监测仪及其环境监测系统

技术领域

本实用新型涉及PM2.5监测技术，具体涉及一种PM2.5监测仪，以及包含该监测仪的环境监测系统。

背景技术

细颗粒物又称细粒、细颗粒、PM2.5。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。2012年2月，国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5监测指标。2012年10月6日，北京35个PM2.5监测站点试运行数据全部上线发布。

市场上已有的pm2.5检测仪器是相对单一单点检测，数据只能在自己的仪器上显示和使用，不能与其他使用者共享，与现在物联网的趋势不相符合。因此，如何能够将PM2.5的数据传递给用户，甚至传递到云服务器端，从而能够清楚的观察到各数据的变化趋势，供使用者做出正确的判断，成为现有技术亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种PM2.5监测仪及其环境监测系统，能够实现PM2.5及温湿度的连续采样和准确监测，并可以通过手机或者网络系统上传到云端服务器，可以清楚的观察到各数据的变化趋势，供使用者做出正确的判断。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种PM2.5监测仪，其特征在于：包括微控制器，用于输入各项参数的输入模块，用于测量温度和湿度的温湿度传感器，用于测量PM2.5数据的PM2.5传感器，用于将各项数据上报云端服务器并进行通信的433Mhz天线，用于显示的显示屏，用于将各项数据上报给智能移动终端并和智能移动终端交互的蓝牙模块；所述输入模块、所述温湿度传感器，所述PM2.5传感器，所述433Mhz天线，所述显示屏和所述蓝牙模块均和微控制器连接，所述微控制器，用于各种数据的采集、处理和分析；还包括电源，所述电源给监测仪中的各种部件供电。

优选地，所述蓝牙模块为4.0低功耗蓝牙模块，所述监测仪还包括BLE天线9，用于4.0低功耗蓝牙模块的数据传输。

优选地，所述PM2.5传感器包括用于发射探测激光的激光器，用于导入被探测空气的空气通道，用于测量PM2.5的光散射测量腔体，用于接收散射信号的光探测器，对所述光探测器的信号进行处理的滤波放大电路，用于对滤波放大电路的信号进行处理的微处理器，所述激光通过光散射测量腔体到达光探测器，所述微处理器输出处理后数字信号传输至微控制器。

优选地，所述温湿度传感器为湿敏电容数字温湿度模块，包括一个电容式感湿元件和一个高精度测温元件，并通过标准单总线接口传输至微控制器。

优选地，所述PM2.5监测仪还包括氮氧化合物传感器和臭氧传感器。

本实用新型还公开了一种利用上述的PM2.5监测仪的环境监测系统，其特征在于：所述环境监测系统包括云服务器，至少一个PM2.5监测仪，和至少一个智能移动终端；所述智能移动终端通过蓝牙的方式与所述PM2.5监测仪连接，用于对环境的各项数据进行远程监控；所述云服务器通过网络的方式与所述PM2.5监测仪连接，用于对环境的各项数据进行远程监控，同时可以对所述PM2.5监测仪进行升级。

优选地，所述智能移动终端为手机或PAD。

本实用新型的PM2.5监测仪能够和用户的智能移动终端通讯，也能够和云服务器通讯，使得所测量的数据能够实时地传递给用户，并形成了完整的环境监测系统，使得用户可以清楚的观察到各数据的变化趋势，供使用者做出正确的判断，且系统功耗低能够在监测点长期的工作。

附图说明

图1是根据本实用新型具体实施例的PM2.5监测仪的系统框架图；

图2是根据本实用新型具体实施例的PM2.5传感器的系统框架图；

图3是根据本实用新型具体实施例的环境监测系统的系统框架图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

1、微控制器；2、电源；3、输入模块；4、温湿度传感器；5、PM2.5传感器；6、433Mhz天线；7、显示屏；8、蓝牙模块；9、BLE天线；61、激光器；62、空气通道；63、光散射测量腔体；64、光探测器；65、滤波放大电路；66、微处理器；100、PM2.5监测仪；200、智能移动终端；300、云端服务器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

参见图1，示出了根据本实用新型的PM2.5监测仪的系统构架图，一种PM2.5监测仪100，包括微控制器1，用于输入各项参数的输入模块3，用于测量温度和湿度的温湿度传感器4，用于测量PM2.5数据的PM2.5传感器5，用于将各项数据上报云端服务器300并进行通信的433Mhz天线6，用于显示的显示屏7，用于将各项数据上报并和智能移动终端200交互的蓝牙模块8；所述输入模块、所述温湿度传感器，所述PM2.5传感器，所述433Mhz天线，所述显示屏和所述蓝牙模块均和微控制器1连接，所述微控制器，用于各种数据的采集、处理和分析；还包括电源2，所述电源给监测仪中的各种部件供电。

因此，本实用新型的微控制器能够测量温湿度数据，以及空气中的PM2.5数据，微控制器会对采集的数据做一个初步的筛选，摒弃掉一些存在误差的数据。上述数据进行封装，并通过433Mhz天线，将该数据传递至远端的云端服务器300，使得系统能够观察到各数据的变化趋势。433Mhz天线是免申请段发射接收频率，具有频率低，绕射穿墙能力强，抗干扰性强的特点。上述数据还能够通过蓝牙模块传递给智能移动终端200，从而实现了数据的共享，使得用户能够随时得知PM2.5监测仪的所在地点的PM2.5的数值，实现了遥控测量，数据共享。

进一步优选的，所述蓝牙模块为4.0低功耗蓝牙模块，所述监测仪还包括BLE天线9，用于4.0低功耗蓝牙模块的数据传输。

与传统蓝牙技术动辄采用16～32个频道进行广播相比，低功耗蓝牙仅使用了3个广播通道，且每次广播时射频的开启时间也由传统的22.5ms减少到0.6～1.2ms，上述改变大大降低了因为广播数据导致的待机功耗；此外低功耗蓝牙设计了用深度睡眠状态来替换传统蓝牙的空闲状态，在深度睡眠状态下，主机长时间处于超低的负载循环(Duty-Cycle)状态，只在需要运作时由控制器来启动，因主机较控制器消耗更多的能源，因此这样的设计也节省了最多的能源；在深度睡眠状态下，协议也针对此通讯模式进行了优化，数据发送间隔时间也增加到0.5～4s，传感器类应用程序发送的数据量较平常要少很多，而且所有连接均采用先进的嗅探性次额定(Sniff-Subrat ing)功能模式，因此此时的射频能耗几乎可以忽略不计。综合以上因素，4.0低功耗蓝牙的待机功耗相比传统蓝牙大大减少，使得工作在监测点的PM2.5监测仪工作时间大大增加。

进一步优选的，本实用新型的PM2.5传感器为利用激光散射原理的高精度激光传感器。所述PM2.5传感器包括用于发射探测激光的激光器61，用于导入被探测空气的空气通道62，用于测量PM2.5的光散射测量腔体63，用于接收散射信号的光探测器64，对光探测器64的信号进行处理的滤波放大电路65，用于对滤波放大电路的信号进行处理的微处理器66，所述激光通过光散射测量腔体到达光探测器，微处理器66输出处理后数字信号传输至微控制器1。通过激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射，同时在某一特定角度收集散射光，得到散射光强随时间变化的曲线。微处理器采集数据后，通过傅立叶变换得到时域与频域间的关系，随后经过一系列复杂算法得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量。

进一步优选的，所述温湿度传感器为湿敏电容数字温湿度模块，包括一个电容式感湿元件和一个高精度测温元件，并通过标准单总线接口传输至微控制器。

本实用新型的标准单总线接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。

进一步优选的，所述标准单总线接口一次传送40位数据，高位先出，包括起始信号(把数据总线SDA拉低至少800μs)，传感器发送响应信号。数据格式包括40位数据，依次包括湿度高位、湿度低位、温度高位、温度低位、校验位。发送数据结束触发一次信息采集，采集结束传感器自动转入休眠模式，直到下一次通信来临。

进一步优选的，所述PM2.5监测仪还包括氮氧化合物传感器，和臭氧传感器，以便对大气的空气质量进行完整的测量。

本实用新型还公开了一种利用上述PM2.5监测仪的环境监测系统，该环境监测系统包括云服务器300，至少一个PM2.5监测仪100，和至少一个智能移动终端200；所述智能移动终端200通过蓝牙的方式与所述PM2.5监测仪连接，用于对环境的各项数据进行远程监控；所述云服务器通过网络的方式与所述PM2.5监测仪连接，用于对环境的各项数据进行远程监控，同时可以对所述PM2.5监测仪进行升级。

进一步优选的，所述智能移动终端可以为手机或PAD，在所述智能移动终端具有App软件，可以与PM2.5监测仪进行数据通讯，接收各项天气数据；所述智能移动终端还能够和所述云服务器连接，以便在接收到PM2.5监测仪的天气数据后，能够提供专家出行建议，同时，所述天气数据还能够同步给云服务器300，用户可以选择性的分享这些数据给其他用户。

因此，本实用新型的PM2.5监测仪能够和用户的智能移动终端通讯，也能够和云服务器通讯，使得所测量的数据能够实时地传递给用户，并形成了完整的环境监测系统，使得用户可以清楚的观察到各数据的变化趋势，供使用者做出正确的判断，且系统功耗低能够在监测点长期的工作。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims

1.一种PM2.5监测仪，其特征在于：包括微控制器，用于输入各项参数的输入模块，用于测量温度和湿度的温湿度传感器，用于测量PM2.5数据的PM2.5传感器，用于将各项数据上报云端服务器并进行通信的433Mhz天线，用于显示的显示屏，用于将各项数据上报给智能移动终端并和智能移动终端交互的蓝牙模块；所述输入模块、所述温湿度传感器，所述PM2.5传感器，所述433Mhz天线，所述显示屏和所述蓝牙模块均和微控制器连接，所述微控制器，用于各种数据的采集、处理和分析；还包括电源，所述电源给监测仪中的各种部件供电。

2.根据权利要求1所述的PM2.5监测仪，其特征在于：

所述蓝牙模块为4.0低功耗蓝牙模块，所述监测仪还包括BLE天线（9），用于4.0低功耗蓝牙模块的数据传输。

3.根据权利要求1所述的PM2.5监测仪，其特征在于：

所述PM2.5传感器包括用于发射探测激光的激光器，用于导入被探测空气的空气通道，用于测量PM2.5的光散射测量腔体，用于接收散射信号的光探测器，对所述光探测器的信号进行处理的滤波放大电路，用于对滤波放大电路的信号进行处理的微处理器，所述激光通过光散射测量腔体到达光探测器，所述微处理器输出处理后数字信号传输至微控制器。

4.根据权利要求1所述的PM2.5监测仪，其特征在于：

所述温湿度传感器为湿敏电容数字温湿度模块，包括一个电容式感湿元件和一个高精度测温元件，并通过标准单总线接口传输至微控制器。

5.根据权利要求1所述的PM2.5监测仪，其特征在于：

所述PM2.5监测仪还包括氮氧化合物传感器和臭氧传感器。

6.一种利用权利要求1-5中任一项所述的PM2.5监测仪的环境监测系统，其特征在于：

所述环境监测系统包括云服务器，至少一个PM2.5监测仪，和至少一个智能移动终端；所述智能移动终端通过蓝牙的方式与所述PM2.5监测仪连接，用于对环境的各项数据进行远程监控；所述云服务器通过网络的方式与所述PM2.5监测仪连接，用于对环境的各项数据进行远程监控，同时可以对所述PM2.5监测仪进行升级。

7.根据权利要求6所述的环境监测系统，其特征在于：

所述智能移动终端为手机或PAD。