CN205483924U - 用于检测空气中细颗粒物浓度的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，包括高精度细颗粒物浓度检测终端、普通细颗粒物浓度检测终端以及大数据处理器，其中，所述大数据处理器则分别地与两类细颗粒物浓度检测终端相连接，并且进一步地包括大数据拟合模块以及处理器通信模块，所述普通细颗粒物浓度检测终端根据由大数据处理器得出的标定参数以及标定公式，对其所检测到的所处环境区域的细颗粒物浓度进行修正。本实用新型所述检测系统通过引入标定公式和标定参数来修正检测误差，大大提高了普通检测仪的检测精度，使其以低廉的成本实现接近甚至不亚于专业检测仪的精度；同时还能够方便地通过网络通信客户端对标定公式和标注定参数进行修改，简便易用。

Description

用于检测空气中细颗粒物浓度的系统

技术领域

本实用新型涉及空气质量检测领域，尤其涉及一种能够使用普通细颗粒物检测终端对空气中细颗粒物浓度进行精确检测的系统。

背景技术

目前公知的空气细颗粒物(PM2.5)浓度检测仪有很多种，主要包括：β射线检测原理、微量振荡天平法、激光散射原理几类。

其中，α射线检测是利用β射线衰减的原理，环境空气由采样泵吸入采样管经过滤膜后排出，颗粒物沉淀在滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，β射线的能量衰减，通过对衰减量的测定便进而得到PM2.5浓度。配置有膜动态测量系统后，仪器能准确测量在这个过程中挥发掉的颗粒物，使最终报告数据得到有效补偿，最终值接近于直实值。

微量振荡天平法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标志的质量浓度。

激光检测仪内含激光器和光电接收管组件，采用光散射原理，通过在粉尘颗粒物上发生散射，并由光电变换器变为电信号，然后通过算法转换后得到不同粒径的颗粒物数量，然后再通过算法计算得到颗粒物浓度。

红外检测内含红外发射器和红外感应器，其计算原理与激光检测仪近似，也是基于光散射原理得到颗粒物数量，进而计算得到颗粒物浓度。

其中，β射线检测和微量振荡天平法是目前公认检测精度最高的方法，大部分专业权威部门的空气检测仪都是基于以上两种方法，但是基于β射线原理和微量振荡天平原理的检测仪器体积大、价格高(单个检测仪器价格在10万RMB以上)，不能广泛应用于普通人群，更不方便户外携带。

与β射线和微量振荡天平法相比较，激光检测和红外检测等普通PM2.5传感器体 积小，价格低，适用普通人群，而且方便随身携带。但因为不同地区不同环境下，PM2.5颗粒物的组成成分不同，所以随着地理位置的改变或气候环境的变化，激光检测和红外检测仅仅依靠颗粒物数量来计算PM2.5浓度，会产生较大的误差。

发明内容

本实用新型旨在提出一种能够大大提升普通细颗粒物检测终端的精确度，同时又有效节省检测成本的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统。

为了达到上述目的，本实用新型所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，包括高精度细颗粒物浓度检测终端、普通细颗粒物浓度检测终端以及大数据处理器，其中，所述高精度细颗粒物浓度检测终端用于长时间持续地精确检测所处环境区域的细颗粒物浓度；所述普通细颗粒物浓度检测终端用于长时间持续地检测所处环境区域的细颗粒物浓度，其与所述高精度细颗粒物浓度检测终端处于同一环境区域中但测量精度小于所述高精度细颗粒物浓度检测终端；所述大数据处理器则分别地与所述高精度细颗粒物浓度检测终端和所述普通细颗粒物浓度检测终端相连接，并且进一步地包括：用于对由所述高精度细颗粒物浓度检测终端以及所述普通细颗粒物浓度检测终端所检测到的多组细颗粒物浓度的检测结果进行线性拟合，以得到在所处环境下的适用于所述普通细颗粒物浓度检测终端的线性公式以及该线性公式中的参数的大数据拟合模块以及用于将所得到的参数以及线性公式传输给所述普通细颗粒物浓度检测终端的处理器通信模块，所述普通细颗粒物浓度检测终端通过接收到的所述参数以及线性公式，对其所检测到的所处环境区域的细颗粒物浓度进行修正。

进一步地，所述普通细颗粒物浓度检测终端进一步地包括微控制单元控制模块、分别与所述微控制单元控制模块相连接的传感器模块、显示模块和通信模块以及供电模块，其中：所述传感器模块中包括细颗粒物传感器，用于检测所处环境区域的细颗粒物浓度，并将检测值传输给所述微控制单元控制模块；所述通信模块用于将由所述传感器模块所检测到的细颗粒物浓度发送给所述大数据处理器，并从大数据处理器的中获取所述参数以及线性公式，并将其传输给所述微控制单元控制模块；所述微控制单元控制模块用于根据所接受到的来自于所述通信模块的所述参数以及线性公式对来自于所述传感器模块的检测值进行修正，并将修正后的结果传输给所述显示模块；所述显示模块用于显示所接收到的修正后的细颗粒物浓度；所述供电模块则与所述微控制单元控制模块、传感器模块、显示模块以及通信模块分别连接， 用于向所述这些模块提供电力。

进一步地，所述线性公式的公式为：

y＝k₁x+k₂

其中，x为由所述普通度细颗粒物浓度检测终端所测得的所处环境区域的细颗粒物浓度；y为修正后的所处环境区域的细颗粒物浓度；k₁、k₂为通过所述大数据拟合模块所得到的参数。

进一步地，所述微控制单元控制模块中的处理器为32位RAM处理器，并且进一步地包括用于存储所述参数以及线性公式的存储单元。

进一步地，所述存储单元为非易失性存储单元。

进一步地，所述系统进一步地包括云服务器，所述普通细颗粒物浓度检测终端通过路由器与所述云服务器无线连接，将所接收到的参数以及线性公式传输至所述云服务器，并在所述云服务器上得以存储。

进一步地，在所述云服务器中存储有多组参数以及线性公式，每一组参数以及线性公式对应于一个环境区域位置信息。

进一步地，所述用于检测空气中细颗粒物浓度的系统中包括多个分布在不同的环境区域内的普通细颗粒物浓度检测终端，而位于同一环境区域内的所述普通细颗粒物浓度检测终端通过同一路由器与所述云服务器连接，每一个环境区域的位置信息由处于该环境区域内的普通细颗粒物浓度检测终端所连接的路由器的IP地址确定或由设置于该环境区域内的所述普通细颗粒物浓度检测终端上的GPS模块获得并通过所述路由器传输至所述云服务器。

进一步地，所述系统还包括多个与所述云服务器无线或有线连接的网络通信客户终端，所述网络通信客户端通过所述云服务器实时地获取由所述普通细颗粒物浓度检测终端测得的细颗粒物浓度的检测值和/或经过修正的细颗粒物浓度的修正值。

进一步地，所述传感器模块中还包括重力传感器、温度传感器以及湿度传感器，用以采集所述普通细颗粒物浓度检测终端的重力感应参数以及所述环境区域的温度和湿度，并将这些数据传输至所述微控制单元控制模块。

进一步地，所述显示模块为LED屏。

本实用新型所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统通过引用线性公式和参数的方法来修正由普通细颗粒物浓度检测终端产生的误差；其能够有效地校正普通细颗粒物浓度检测终端因颗粒物成分差异而导致PM2.5浓度检测出现的误差，大大提 高了普通检测仪的检测精度，使其以低廉的成本实现接近甚至不亚于专业检测仪的精度；同时还能够方便地通过网络通信客户端对线性公式和标注定参数进行修改，简便易用。

附图说明

从对说明本发明的主旨及其使用的优选实施例和附图的以下描述来看，本发明的以上和其它目的、特点和优点将是显而易见的，在附图中：

图1示出了本实用新型所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统的示意图；

图2示出了由普通细颗粒物浓度检测终端以及高精度细颗粒物浓度检测终端所得到的PM2.5浓度检测结果的数据对比图；

图3示出了本实用新型所述的进行线性拟合的示意图；

图4示出了本实用新型所述的普通细颗粒物浓度检测终端的结构示意图；

图5示出了本实用新型所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统的又一实施方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统进行说明。

如图1所示，所述用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，包括高精度细颗粒物浓度检测终端1、普通细颗粒物浓度检测终端2以及大数据处理器3，在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述高精度细颗粒物浓度检测终端1的个数为一个，而所述普通细颗粒物浓度检测终端2的个数则可以为一个或一个以上。

其中，所述高精度细颗粒物浓度检测终端1用于长时间持续地精确检测所处环境区域的细颗粒物浓度；而所述普通细颗粒物浓度检测终端2则用于长时间持续地检测所处环境区域的细颗粒物浓度。普通细颗粒物浓度检测终端2与所述高精度细颗粒物浓度检测终端1被设置于同一环境区域中，并对同一环境区域内的空气中的细颗粒物浓度同步地进行多次测量(测量时间点保持一致)，从而得到多组测量数据(如图2所示)，其中标有▲的曲线表示由高精度细颗粒物浓度检测终端1所测量得到的精确测量结果，而另一条曲线则表示由普通细颗粒物浓度检测终端2所测量得到的测量结果。而所述普通细颗粒物浓度检测终端2的测量精度小于所述高精度 细颗粒物浓度检测终端1的测量精度。

在本实用新型的一个较佳的实施方式中，所述高精度细颗粒物浓度检测终端1为基于β射线原理的细颗粒物浓度检测仪，而所述普通细颗粒物浓度检测终端2为基于激光散射原理的细颗粒物浓度检测仪。

所述大数据处理器3分别地与所述浓度的高精度细颗粒物浓度检测终端1和所述普通细颗粒物浓度检测终端2相连接，并且进一步地包括：用于对由所述高精度细颗粒物浓度检测终端以及所述普通细颗粒物浓度检测终端2所检测到的多组细颗粒物浓度的检测结果进行线性拟合，以得到在所处环境下的适应于所述普通细颗粒物浓度检测终端2的参数以及线性公式的大数据拟合模块31；以及用于将所得到的参数以及线性公式传输给所述普通细颗粒物浓度检测终端2的处理器通信模块32。

如图3所示，对所得到的多组细颗粒物浓度的检测结果进行线性拟合后，即可得到一个线性方程，而该线性方程即为线性公式，所述线性公式为：

y＝k₁x+k₂

其中，x为由所述普通度细颗粒物浓度检测终端所测得的所处环境区域的细颗粒物浓度；

y为修正后的所处环境区域的细颗粒物浓度；

k₁、k₂为通过所述大数据拟合模块所得到的参数。

进一步地，所述普通细颗粒物浓度检测终端2通过接收到的所述参数以及线性公式，对其所检测到的所处环境区域的细颗粒物浓度进行修正，从而使用普通细颗粒物浓度检测终端获得高精度的细颗粒物浓测量数据。

更进一步地，如图4所示，所述普通细颗粒物浓度检测终2端进一步地包括微控制单元控制模块21、分别与所述微控制单元控制模块21相连接的传感器模块22、显示模块24和通信模块25以及供电模块23。

其中，所述传感器模块22中包括细颗粒物传感器，用于检测所处环境区域的细颗粒物浓度，并将检测值传输给所述微控制单元控制模块21；所述通信模块25用于将由所述传感器模块22所检测到的细颗粒物浓度发送给所述大数据处理器3，并从大数据处理器3的中获取所述参数以及线性公式，并将其传输给所述微控制单元控制模块21；所述微控制单元控制模块21用于根据所接收到的来自于所述通信模块的所述参数以及线性公式对来自于所述传感器模块22的检测值进行修正，并将修正后的结果传输给所述显示模块24；所述显示模块24用于显示所接收到的修正后 的细颗粒物浓度；所述供电模块则与所述微控制单元控制模块、传感器模块、显示模块以及通信模块分别连接，用于向所述这些模块提供电力。

在本实用新型的一个较佳实施方式中，所述微控制单元控制模块21中的处理器为32位RAM处理器，并且进一步地包括用于存储所述参数以及线性公式的存储单元。所述存储单元为非易失性存储单元。

进一步地，如图1所示，为了提高本实用新型所述系统的实用性，所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，还进一步地包括云服务器4，所述普通细颗粒物浓度检测终端2通过路由器5与所述云服务器4无线连接，将所接收到的参数以及线性公式传输至所述云服务器4中，并在所述云服务器上得以存储。同时，存储在所述云服务器4上的还包括与参数以及线性公式相对应的环境区域位置信息。

在本实用新型的一个较佳实施方式中，在所述云服务器中存储有多组参数以及线性公式，而每一组参数以及线性公式对应于一个环境区域的位置信息。所述环境区域的位置信息可以由处于该环境区域内的普通细颗粒物浓度检测终端所连接的路由器的IP地址确定，也可以由设置于所述普通细颗粒物浓度检测终端2上的GPS模块获得并通过所述路由器传输至所述云服务器。

在上述较佳实施方式中，所述用于检测空气中细颗粒物浓度的系统中包括多个分布在不同的环境区域内的普通细颗粒物浓度检测终端2，而位于同一环境区域内的所述普通细颗粒物浓度检测终端2通过同一路由器5与所述云服务器4连接。

如图5所示，所述系统还包括多个与所述云服务器4无线或有线连接的网络通信客户终端6，所述网络通信客户端6用于实时读取其所处于的环境区域的位置信息，并根据该环境区域的位置信息从所述云服务器4中读取与其相关联的参数以及线性公式，再同时向所述云服务器4发出更新参数以及线性公式的指令；所述云服务器4在接收到该更新指令后将所述相关联的参数以及线性公式发送至所述普通细颗粒物浓度检测终端2。

优选地，所述网络通信客户端6包括基于Android系统的客户端、基于IOS系统的APP客户端或基于Window系统或Mac系统电脑Web客户端。

进一步地，所述网络通信客户端6能够通过所述云服务器4实时地获取由所述普通细颗粒物浓度检测终端测得的细颗粒物浓度的检测值。云服务器4对获得的数据进行归类、比对等处理。

如图4所示，所述传感器模块22中还包括重力传感器、温度传感器以及湿度传 感器，用以采集所述普通细颗粒物浓度检测终端的重力感应参数以及所述环境区域的温度和湿度，并将这些数据传输至所述微控制单元控制模块21。

更进一步地，所述显示模块为LED屏，而优选地，则为26万色320*240像素LCD屏。

虽然在此通过实施例描绘了本实用新型，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，就可使本实用新型有许多变形和变化，本实用新型的范围由所附的权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，其特征在于，包括高精度细颗粒物浓度检测终端、普通细颗粒物浓度检测终端以及大数据处理器，其中，

所述高精度细颗粒物浓度检测终端用于长时间持续地精确检测所处环境区域的细颗粒物浓度；

所述普通细颗粒物浓度检测终端用于长时间持续地检测所处环境区域的细颗粒物浓度，其与所述高精度细颗粒物浓度检测终端处于同一环境区域中但测量精度小于所述高精度细颗粒物浓度检测终端；

所述大数据处理器则分别地与所述高精度细颗粒物浓度检测终端和所述普通细颗粒物浓度检测终端相连接，并且进一步地包括：

用于对由所述高精度细颗粒物浓度检测终端以及所述普通细颗粒物浓度检测终端所检测到的多组细颗粒物浓度的检测结果进行线性拟合，以得到在所处环境下的适用于所述普通细颗粒物浓度检测终端的线性公式以及该线性公式中的参数的大数据拟合模块；以及

用于将所得到的参数以及线性公式传输给所述普通细颗粒物浓度检测终端的处理器通信模块，

所述普通细颗粒物浓度检测终端通过接收到的所述参数以及线性公式，对其所检测到的所处环境区域的细颗粒物浓度进行修正。

2.如权利要求1所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，其特征在于，所述普通细颗粒物浓度检测终端进一步地包括微控制单元控制模块、分别与所述微控制单元控制模块相连接的传感器模块、显示模块和通信模块以及供电模块，其中：

所述传感器模块中包括细颗粒物传感器，用于检测所处环境区域的细颗粒物浓度，并将检测值传输给所述微控制单元控制模块；

所述通信模块用于将由所述传感器模块所检测到的细颗粒物浓度发送给所述大数据处理器，并从大数据处理器的中获取所述参数以及线性公式，并将其传输给所述微控制单元控制模块；

所述微控制单元控制模块用于根据所接受到的来自于所述通信模块的所述参数以及线性公式对来自于所述传感器模块的检测值进行修正，并将修正后 的结果传输给所述显示模块；

所述显示模块用于显示所接收到的修正后的细颗粒物浓度；以及

所述供电模块则与所述微控制单元控制模块、传感器模块、显示模块以及通信模块分别连接，用于向所述这些模块提供电力。

3.如权利要求2所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，其特征在于，所述线性公式为：

y＝k₁x+k₂

其中，x为由所述普通度细颗粒物浓度检测终端所测得的所处环境区域的细颗粒物浓度；

y为修正后的所处环境区域的细颗粒物浓度；

k₁、k₂为通过所述大数据拟合模块所得到的参数。

4.如权利要求3所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，其特征在于，所述微控制单元控制模块中的处理器为32位RAM处理器，并且进一步地包括用于存储所述参数以及线性公式的存储单元。

5.如权利要求4所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，其特征在于，所述存储单元为非易失性存储单元。

6.如权利要求2-5中任一项权利要求所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，其特征在于，所述系统进一步地包括云服务器，所述普通细颗粒物浓度检测终端通过路由器与所述云服务器无线连接，将所接收到的参数以及线性公式传输至所述云服务器，并在所述云服务器上得以存储。

7.如权利要求6所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，其特征在于，在所述云服务器中存储有多组参数以及线性公式，每一组参数以及线性公式对应于一个环境区域位置信息。

8.如权利要求7所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，其特征在于，所述 用于检测空气中细颗粒物浓度的系统中包括多个分布在不同的环境区域内的普通细颗粒物浓度检测终端，而位于同一环境区域内的所述普通细颗粒物浓度检测终端通过同一路由器与所述云服务器连接，每一个环境区域的位置信息由处于该环境区域内的普通细颗粒物浓度检测终端所连接的路由器的IP地址确定或由设置于该环境区域内的所述普通细颗粒物浓度检测终端上的GPS模块获得并通过所述路由器传输至所述云服务器。

9.如权利要求7所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，其特征在于，所述系统还包括多个与所述云服务器无线或有线连接的网络通信客户终端，所述网络通信客户端通过所述云服务器实时地获取由所述普通细颗粒物浓度检测终端测得的细颗粒物浓度的检测值和/或经过修正的细颗粒物浓度的修正值。

10.如权利要求2所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，其特征在于，所述传感器模块中还包括重力传感器、温度传感器以及湿度传感器，用以采集所述普通细颗粒物浓度检测终端的重力感应参数以及所述环境区域的温度和湿度，并将这些数据传输至所述微控制单元控制模块。

11.如权利要求2所述的用于检测空气中细颗粒物浓度的系统，其特征在于，所述显示模块为LED屏。