CN205192541U - 用于森林生态环境的大气实时监测装置 - Google Patents
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Abstract
用于森林生态环境的大气实时监测装置，属于森林生态领域，本实用新型为解决现有高成本的大气监测手段难以应用到某一片森林中进行全方位的大气监测的问题。本实用新型包括上位机和多个监控终端，多个监控终端均匀分布在森林中，且与上位机之间通过无线通信方式进行交互数据；监控终端监测烟雾信息湿度信息、温度信息、PM2.5浓度信息、PM10浓度信息、二氧化硫浓度信息和二氧化氮浓度信息，发送到单片机；在显示器上显示，并存在存储器中，同时单片机的采集数据通过无线通讯单元与上位机进行交互。根据监测数据能反应出不同森林植被的大气指标差异，且能找出火灾高危地段。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种监控装置，属于森林生态领域。
背景技术
森林气象学是研究森林和大气之间相互关系的学科，是气象学和森林学之间的边缘学科。它既是应用气象学的一个分支，又是林学的一门基础学科。气候条件是林木生长不可缺少的生态因子。它对树种的传播和萌发，树木的生长和发育、开花和结果，以及森林的组成、演替和地理分布都有重要影响。另一方面，森林又通过同周围大气不断进行物质和能量的交换，从而影响并改变森林内及其影响所及地区的气象要素场结构(包括辐射、温度、湿度、风、降水、空气成分等)。
由于森林远离人类居住地，对大气的监测数据收集相对比较麻烦，现有技术对大气监测往往采用大型设备，由于其造价较高，因此，难以应用到某一片森林中进行全方位的大气监测，进而实现对森林生态环境的监测。
发明内容
本实用新型目的是为了解决现有高成本的大气监测手段难以应用到某一片森林中进行全方位的大气监测的问题，提供了一种用于森林生态环境的大气实时监测装置。
本实用新型所述用于森林生态环境的大气实时监测装置，它包括上位机和多个监控终端，多个监控终端均匀分布在森林中，且与上位机之间通过无线通信方式进行交互数据；
监控终端包括单片机、烟雾传感器、湿度传感器、温度传感器、PM2.5传感器、PM10传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、烟雾信息本地控制单元、A/D转换电路、显示器、存储器和无线通讯单元；
烟雾传感器的输出端与烟雾信息本地控制单元的输入端相连，烟雾信息本地控制单元的输出端与单片机的烟雾信息输入端相连；
湿度传感器、温度传感器、PM2.5传感器、PM10传感器、二氧化硫传感器和二氧化氮传感器的输出端分别与A/D转换电路的一个模拟信号输入端相连，A/D转换电路的数字信号输出端与单片机的大气采集信号输入端相连；
单片机的显示信号输出端与显示器的显示信号输入端相连；
单片机的存储数据传输端与存储器的存储数据传输端相连；
单片机的采集数据通过无线通讯单元与上位机进行交互。
本实用新型的优点：本实用新型在森林多处设置监测点，全面监测森林各处的温度、湿度、可燃物浓度、空气的PM2.5、PM10、二氧化硫、二氧化氮等污染物指标，远程发送给上位机，使管理人员能良好掌握整个森林的大气情况，根据监测数据能反应出不同森林植被的大气指标差异，且能找出火灾高危地段，通过加强对该地段的地面巡护和了望台监测，能够有效起到预防作用和火灾的早期发现等问题，从而满足实际情况的需要。
其具有低功耗、超小便携的特点，能够任意安装放置，因此能够适用于一些狭小、密闭的环境进行温湿度数据和装置周边以及装置本身状态数据的实时监测；其还具有体积小，重量轻，无需外接电源，易于安装等特点，能够安放在景区丛林的附近之中，通过其自身具有的自组网和短距离无线传输特性，就可以在客户端方便的检测到丛林内部微环境下的变化情况，并且各种监测数据记录保存下来，形成档案材料；其还具有功耗低、待机时间长的特点，能够始终处于工作状态；其具有高可靠性和高扩容性；其方便对数据处理的编程、修改、控制；能够满足实际情况的需要。
附图说明
图1是本实用新型所述用于森林生态环境的大气实时监测装置的原理框图；
图2是烟雾信息本地控制单元的具体电路图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述用于森林生态环境的大气实时监测装置，它包括上位机和多个监控终端，多个监控终端均匀分布在森林中，且与上位机之间通过无线通信方式进行交互数据；
监控终端包括单片机1、烟雾传感器2、湿度传感器3、温度传感器4、PM2.5传感器5、PM10传感器6、二氧化硫传感器7、二氧化氮传感器8、烟雾信息本地控制单元9、A/D转换电路10、显示器11、存储器16和无线通讯单元17；
烟雾传感器2的输出端与烟雾信息本地控制单元9的输入端相连，烟雾信息本地控制单元9的输出端与单片机1的烟雾信息输入端相连；
湿度传感器3、温度传感器4、PM2.5传感器5、PM10传感器6、二氧化硫传感器7和二氧化氮传感器8的输出端分别与A/D转换电路10的一个模拟信号输入端相连，A/D转换电路10的数字信号输出端与单片机1的大气采集信号输入端相连；
单片机1的显示信号输出端与显示器11的显示信号输入端相连；
单片机1的存储数据传输端与存储器16的存储数据传输端相连；
单片机1的采集数据通过无线通讯单元17与上位机进行交互。
每个监测终端采集其周围森林环境的大气参数，烟雾信息、湿度信息、温度信息、PM2.5浓度、PM10浓度、二氧化硫浓度、二氧化氮浓度，这些大气参数在终端设置的显示器11上显示，同时，通过无线发送到上位机上进行统一管理。使管理人员能良好掌握整个森林的大气情况，根据监测数据能反应出不同森林植被的大气指标差异，且通过烟雾信息能找出火灾高危地段，通过加强对该地段的地面巡护和了望台监测，能够有效起到预防作用和火灾的早期发现等问题，从而满足实际情况的需要。
具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，监控终端还包括复位电路12和时钟电路13，复位电路12用于单片机1的复位，时钟电路13用于给单片机1提供标准时钟信号。
具体实施方式三：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，监控终端还包括蜂鸣器14，单片机1的报警指令输出端与蜂鸣器14的报警指令输入端相连。
当某一项大气参数超标，可通过蜂鸣器14进行本地报警，若附近有工作人员，则能第一时间到现场进行处理。尤其针对判断是否有火灾的烟雾信息进行报警更为实用。
具体实施方式四：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，监控终端还包括手动输入键盘15，手动输入键盘15的外部指令输出端与单片机1的外部指令输入端相连。
通过手动输入键盘15可以手动改变各大气参数报警阈值的大小。
具体实施方式五：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，烟雾传感器2为气敏传感器QM，烟雾信息本地控制单元9包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、滑动变阻器Rp1、开关集成电路TWH8751、二极管VD、电压跟随器A1、差动放大器A2、同相放大器A3、比较器A4、比较器A5、比较器A6、比较器A7、比较器A8、电阻R4～电阻R21、滑动变阻器Rp2和滑动变阻器Rp3；
+12V直流电源同时连接电阻R1的一端、电阻R2的一端、滑动变阻器Rp1的一个固定端、电阻R3的一端和二极管VD的阴极；
二极管VD的阳极和开关集成电路TWH8751的4脚连接，并作为输出端out1连接单片机1；
电阻R3的另一端连接开关集成电路TWH8751的1脚和5脚；
滑动变阻器Rp1的另一个固定端连接气敏传感器QM的检测B电极；
滑动变阻器Rp1的滑动端连接开关集成电路TWH8751的2脚；
开关集成电路TWH8751的3脚连接气敏传感器QM的加热器的一端；
气敏传感器QM的加热器的另一端连接电阻R2的另一端；
气敏传感器QM的检测A电极连接电阻R1的另一端；
电压跟随器A1的正相输入端连接气敏传感器QM的检测B电极；电压跟随器A1的正相输入端还通过电阻R4接地；电压跟随器A1的反相输入端连接其自身输出端；电压跟随器A1的输出端通过电阻R5连接差动放大器A2的正相输入端相连；
差动放大器A2的正相输入端还通过电阻R7接地；差动放大器A2的反相输入端与输出端之间串联电阻R9；差动放大器A2的反相输入端还连接电阻R8的一端；电阻R8的另一端同时连接电阻R6的一端和滑动变阻器Rp2的固定端；电阻R6的另一端接地；滑动变阻器Rp2的滑动端连接气敏传感器QM的检测A电极；差动放大器A2的输出端通过电阻R10连接同相放大器A3的正相输入端；
同相放大器A3的正相输入端与输出端之间串联滑动变阻器Rp3；同相放大器A3的反相输入端接地；同相放大器A3的输出端同时连接比较器A4、比较器A5、比较器A6和比较器A7的正相输入端；
电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和电阻R16依次串联在+5V直流电源和地之间，R11接+5V直流电源，电阻R16接地；
电阻R11和电阻R12的公共节点连接比较器A4的反相输入端；
电阻R12和电阻R13的公共节点连接比较器A5的反相输入端；
电阻R13和电阻R14的公共节点连接比较器A6的反相输入端；
电阻R14和电阻R15的公共节点连接比较器A7的反相输入端；
电阻R15和电阻R16的公共节点连接比较器A8的反相输入端；
比较器A4的输出端通过串联的电阻R17和LED1接地，并作为输出端out2连接单片机1；
比较器A5的输出端通过串联的电阻R18和LED2接地，并作为输出端out3连接单片机1；
比较器A6的输出端通过串联的电阻R19和LED3接地，并作为输出端out4连接单片机1；
比较器A7的输出端通过串联的电阻R20和LED4接地，并作为输出端out5连接单片机1；
比较器A8的输出端通过串联的电阻R21和LED5接地，并作为输出端out6连接单片机1。
气敏传感器QM检测大气中可燃气体的浓度，当可燃气体含量高时，气敏传感器QM的AB电极之间的内阻变小，当小到一定程度时，TWH8751的2脚由原来的高电平降为低电平，4脚输出高电平，发送给单片机1，立即上报上位机。
气敏传感器QM的AB电极经A1的正相输入端，A2将信号与参考电压的差进行放大，A3进行放大，其放大增益由滑动变阻器Rp3调节改变，即调A4～A8同相输入端的电压值，根据LED1～LED5亮的数量来判断大气中可燃气体浓度的大小，亮的数量多，可燃气体浓度越大，这样，能直观的显示森林中的可燃气体浓度指数。同时这些指标发送给单片机1，并无线上报给上位机。
具体实施方式六：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式五作进一步说明，烟雾传感器2采用型号为AF38L气敏传感器或型号为QM-N10的气敏检测管。
在清净的空气中，由于半导体气敏传感器检测部分的表面吸附着氧气，因此在结晶粒子之间形成了一个较高的势垒，从而使它的电导率下降；然而在被测气体环境中由于被测气体与附吸的氧气之间的氧化反应导致传感器检测部分表面吸附的氧气减少，势垒降低，致使元件电阻值变小，而且电阻值随着被测气体的浓度增大而下降。即检测AB电极之间的内阻变小。
Claims (6)
1.用于森林生态环境的大气实时监测装置，其特征在于，它包括上位机和多个监控终端，多个监控终端均匀分布在森林中，且与上位机之间通过无线通信方式进行交互数据；
监控终端包括单片机(1)、烟雾传感器(2)、湿度传感器(3)、温度传感器(4)、PM2.5传感器(5)、PM10传感器(6)、二氧化硫传感器(7)、二氧化氮传感器(8)、烟雾信息本地控制单元(9)、A/D转换电路(10)、显示器(11)、存储器(16)和无线通讯单元(17)；
烟雾传感器(2)的输出端与烟雾信息本地控制单元(9)的输入端相连，烟雾信息本地控制单元(9)的输出端与单片机(1)的烟雾信息输入端相连；
湿度传感器(3)、温度传感器(4)、PM2.5传感器(5)、PM10传感器(6)、二氧化硫传感器(7)和二氧化氮传感器(8)的输出端分别与A/D转换电路(10)的一个模拟信号输入端相连，A/D转换电路(10)的数字信号输出端与单片机(1)的大气采集信号输入端相连；
单片机(1)的显示信号输出端与显示器(11)的显示信号输入端相连；
单片机(1)的存储数据传输端与存储器(16)的存储数据传输端相连；
单片机(1)的采集数据通过无线通讯单元(17)与上位机进行交互。
2.根据权利要求1所述用于森林生态环境的大气实时监测装置，其特征在于，监控终端还包括复位电路(12)和时钟电路(13)，复位电路(12)用于单片机(1)的复位，时钟电路(13)用于给单片机(1)提供标准时钟信号。
3.根据权利要求1所述用于森林生态环境的大气实时监测装置，其特征在于，监控终端还包括蜂鸣器(14)，单片机(1)的报警指令输出端与蜂鸣器(14)的报警指令输入端相连。
4.根据权利要求1所述用于森林生态环境的大气实时监测装置，其特征在于，监控终端还包括手动输入键盘(15)，手动输入键盘(15)的外部指令输出端与单片机(1)的外部指令输入端相连。
5.根据权利要求1所述用于森林生态环境的大气实时监测装置，其特征在于，烟雾传感器(2)为气敏传感器QM，烟雾信息本地控制单元(9)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、滑动变阻器Rp1、开关集成电路TWH8751、二极管VD、电压跟随器A1、差动放大器A2、同相放大器A3、比较器A4、比较器A5、比较器A6、比较器A7、比较器A8、电阻R4～电阻R21、滑动变阻器Rp2和滑动变阻器Rp3；
+12V直流电源同时连接电阻R1的一端、电阻R2的一端、滑动变阻器Rp1的一个固定端、电阻R3的一端和二极管VD的阴极；
二极管VD的阳极和开关集成电路TWH8751的4脚连接，并作为输出端out1连接单片机(1)；
电阻R3的另一端连接开关集成电路TWH8751的1脚和5脚；
滑动变阻器Rp1的另一个固定端连接气敏传感器QM的检测B电极；
滑动变阻器Rp1的滑动端连接开关集成电路TWH8751的2脚；
开关集成电路TWH8751的3脚连接气敏传感器QM的加热器的一端；
气敏传感器QM的加热器的另一端连接电阻R2的另一端；
气敏传感器QM的检测A电极连接电阻R1的另一端；
电压跟随器A1的正相输入端连接气敏传感器QM的检测B电极；电压跟随器A1的正相输入端还通过电阻R4接地；电压跟随器A1的反相输入端连接其自身输出端；电压跟随器A1的输出端通过电阻R5连接差动放大器A2的正相输入端相连；
差动放大器A2的正相输入端还通过电阻R7接地；差动放大器A2的反相输入端与输出端之间串联电阻R9；差动放大器A2的反相输入端还连接电阻R8的一端；电阻R8的另一端同时连接电阻R6的一端和滑动变阻器Rp2的固定端；电阻R6的另一端接地；滑动变阻器Rp2的滑动端连接气敏传感器QM的检测A电极；差动放大器A2的输出端通过电阻R10连接同相放大器A3的正相输入端；
同相放大器A3的正相输入端与输出端之间串联滑动变阻器Rp3；同相放大器A3的反相输入端接地；同相放大器A3的输出端同时连接比较器A4、比较器A5、比较器A6和比较器A7的正相输入端；
电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和电阻R16依次串联在+5V直流电源和地之间，R11接+5V直流电源，电阻R16接地；
电阻R11和电阻R12的公共节点连接比较器A4的反相输入端；
电阻R12和电阻R13的公共节点连接比较器A5的反相输入端；
电阻R13和电阻R14的公共节点连接比较器A6的反相输入端；
电阻R14和电阻R15的公共节点连接比较器A7的反相输入端；
电阻R15和电阻R16的公共节点连接比较器A8的反相输入端；
比较器A4的输出端通过串联的电阻R17和LED1接地，并作为输出端out2连接单片机(1)；
比较器A5的输出端通过串联的电阻R18和LED2接地，并作为输出端out3连接单片机(1)；
比较器A6的输出端通过串联的电阻R19和LED3接地，并作为输出端out4连接单片机(1)；
比较器A7的输出端通过串联的电阻R20和LED4接地，并作为输出端out5连接单片机(1)；
比较器A8的输出端通过串联的电阻R21和LED5接地，并作为输出端out6连接单片机(1)。
6.根据权利要求5所述用于森林生态环境的大气实时监测装置，其特征在于，烟雾传感器(2)采用型号为AF38L气敏传感器或型号为QM-N10的气敏检测管。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111854829A (zh) * | 2019-04-29 | 2020-10-30 | 热映光电股份有限公司 | 环境舒适度的显示方法及其显示装置 |
| CN112598867A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-02 | 西南交通大学 | 一种基于植物发电的森林温度检测系统及方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106482789A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-03-08 | 广东技术师范学院 | 基于单片机的无线环境监测系统及方法 |
| CN106841375A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-06-13 | 宁夏软件工程院有限公司 | 基于光离子化检测器的雾化电解液离子浓度在线检测系统 |
| CN107121711A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-09-01 | 昆明理工大学 | 一种可移动式高速公路交通气象实时监测装置 |
| CN107621283A (zh) * | 2017-09-26 | 2018-01-23 | 成都悦伦商贸有限公司 | 一种基于单片机的无线温湿度传感器 |
| CN111854829A (zh) * | 2019-04-29 | 2020-10-30 | 热映光电股份有限公司 | 环境舒适度的显示方法及其显示装置 |
| CN111089881A (zh) * | 2019-07-01 | 2020-05-01 | 天津大学 | 一种实验室二氧化氮气体检测系统 |
| CN112598867A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-02 | 西南交通大学 | 一种基于植物发电的森林温度检测系统及方法 |
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