CN205898757U - 一种室内空气甲醛浓度监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内空气甲醛浓度监测装置，它分别由甲醛检测模块、WiFi无线路由器、移动通信网络云端服务器组成两路数据储存系统，两路数据储存系统均通过网络与终端设备连通，甲醛检测模块包括依次相连的空气过滤单元、加热系统、制冷系统、恒流系统、甲醛监测的密封腔体及分别与各系统相连的主芯片通过调节加热系统和制冷系统的启动与停止时间使空气达到一个恒定的温度，实现在恒温恒流状态下对空气中甲醛浓度的周期性长期监测，提高了监测精度和稳定性，并将监测数据通过WiFi无线模块或GPRS模块上传至云端服务器进行存储，实现终端设备的远程访问。

Description

一种室内空气甲醛浓度监测装置

技术领域：

本实用新型涉及一种空气污染物的监测装置，具体涉及一种对室内空气污染物甲醛浓度进行监测的室内空气甲醛浓度监测装置。

背景技术：

人们每天平均约有80%以上的时间在室内度过，随着生产和生活方式的更加现代化，更多的工作和文娱体育活动都可在室内进行，购物也不必每天上街，合适的室内微小气候使人们不必经常到户外去调节热效应。这样，人们的室内活动时间就更多，甚至高达93%以上。因此，室内空气质量与人体健康的关系就显得更加密切更加重要。

室内空气质量直接影响着人类健康甚至生命安全，尤其是甲醛在室内空气中的含量备受关注。目前,室内装修采用的人造板材、家具、墙面建材以及装饰材料等在生产过程中都被不同程度地添加了甲醛，它们会向周围环境释放甲醛，最长释放期可达十几年。长期生活在甲醛含量超标的环境中，会降低肌体免疫功能，引起神经衰弱，记忆力减退；严重的会导致呼吸道强烈刺激，咽喉灼痛、呼吸困难、肺水肿；儿童和孕妇对甲醛更为敏感，长期接触会引发妊娠综合症，造成新生儿染色体异常、白血病。

准确检测室内空气中甲醛的浓度，研究分析其变化对室内环境的影响过程，已经成为当前社会研究的热点问题。但目前已有的甲醛监测仪器还存在许多不足，将传感器暴露于空气中，灰尘附着其上，导致灵敏度降低；空气的温度和流量变化影响检测结果，造成检测精度低、稳定性差的结果。

发明内容：

为了促进室内空气中甲醛监测技术的发展，保证监测装置的灵敏度，提高甲醛浓度检测结果的精度以及监测的稳定性，本实用新型提供了一种对室内空气中甲醛浓度进行周期性长期监测，实现数据存储和远程访问的室内空气甲醛浓度监测装置。

本实用新型采用的技术方案是以下述方式实现的：

一种室内空气甲醛浓度监测装置，它分别由甲醛检测模块、WiFi无线路由器、云端服务器组成一路数据储存系统和由甲醛检测模块、移动通信网络、云端服务器组成一路数据储存系统；两路数据储存系统均通过网络与终端设备连通；其中，甲醛监测模块包括依次相连的空气过滤单元、加热系统、制冷系统、恒流系统、甲醛监测的密封腔体及分别与各系统相连的主芯片；主芯片通过UART通讯端口与GPRS模块 和WiFi模块相连；键盘电路、外围电路、电源电路以及液晶显示屏通过电路连接与主芯片相连；加热系统中加热装置通过第一驱动电路与主芯片相连，实现对空气的升温控制；制冷系统中制冷装置通过第二驱动电路与主芯片相连，实现对空气的降温控制；恒流系统由直流电机、电磁流量计组成，直流电机通过微型电动调节阀、电磁流量计分别与制冷系统、密封腔体连接，直流电机通过第五驱动电路与主芯片相连，电磁流量计通过第三A/D转换电路与主芯片相连；主芯片通过比较电磁流量计检测到的输出流量和设定值，控制直流电机输出正反转，进而控制阀门的开度大小，达到恒流的目的；密封腔体内部安装有空气循环装置、甲醛传感器、温度传感器，密封腔体通过微型空气泵、第三驱动电路与主芯片相连，密封腔体内部安装的空气循环装置通过第四驱动电路与主芯片相连，使密封腔体中的空气混合均匀；甲醛传感器通过第二放大电路、第二A/D转换电路与主芯片相连，第二A/D转换电路将转换成的数字信号通过SPI的通讯方式传送到主芯片中,完成对室内空气甲醛浓度的获取过程；温度传感器通过第一放大电路和第一A/D转换电路与主芯片相连；第一放大电路将放大处理后的信号通过线路输入到第一A/D转换电路A/D转换芯片，第一A/D转换电路将转换成的数字信号通过SPI的通讯方式传送到主芯片中，实现主芯片对密封腔体中气体温度的获取，从而使主芯片对加热系统和制冷系统的启停控制，以达到恒温的目的；键盘电路对监测周期、密封腔体内部的温度和流量进行设定且在液晶显示屏上显示，同时可对GPRS模块和WiFi无线模块进行使能选择。

所述的空气过滤单元、加热系统、制冷系统、恒流系统以及密封腔体之间都密闭连接。

电磁流量计通过管路与微型电动调节阀相连。

甲醛检测模块中WiFi无线模块工作时，甲醛检测模块中的WiFi无线模块与主芯片相连，将主芯片获取的数据转变为无线信号，同时WiFi无线模块与WiFi无线路由器通过无线WIFI信号相连，WiFi无线路由器通过网线与公共广域网络相连，将数据上传至云端服务器进行存储，从而实现数据网络化和云存储；甲醛检测模块中GPRS模块工作时，甲醛检测模块通过移动通信网络将数据上传至云端服务器进行存储；终端设备可通过网络对云端服务器进行远程数据访问。

在恒温恒流的状态下监测空气中甲醛的浓度。具体地，在甲醛监测模块中，空气从进气口进入，通过空气过滤单元后进入加热系统和制冷系统，然后经过由阀门、直流电机和电磁流量计组成的恒流系统进入密封腔体中，安装在密封腔体中空气循环装置使其内部空气混合均匀，其内部的温度传感器测量空气温度并将温度值反馈给主芯片，主芯片采用PID的控制方法，通过调节加热系统和制冷系统的启动与停止时间使空气达到一个恒定的温度。此时，安装于密封腔体内部的甲醛传感器开始对进入其中的空气进行检测，并将检测结果显示在液晶显示屏上，同时通过WiFi无线模块或GPRS模块将检测结果上传至云端服务器进行存储，以便终端设备进行远程访问，查看历史数据，分析室内空气中甲醛浓度的变化趋势。

本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型采用的加热系统、制冷系统和温度传感器对进入密封腔体内部的空气温度进行调节，使之达到一个恒定值，减少了温度的变化对检测结果的影响，有助提高检测的精度和稳定性。

2）本实用新型采用的恒流系统，使空气以一个恒定的流量进入密封腔体内部，降低了空气流量的变化对检测结果的影响，有助于提高检测精度和稳定性。

3）本实用新型在进气口处安装一个空气过滤单元，可以阻挡灰尘进入后续设备中，有效地防止灰尘沉积或附着于传感器上，保证了检测的灵敏性。

附图说明：

图1是本实用新型的原理结构示意图。

图2是本实用新型的广域网通讯工作模式示意图。

图3是本实用新型的移动互联网通讯工作模式示意图。

图4是本实用新型的采样气路示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

图1-图4所示的甲醛监测装置，包括甲醛监测模块1、WiFi无线路由器31、云端服务器32、终端设备33；图1所示，甲醛监测模块1包括通过空气过滤单元3、加热系统4、制冷系统7、恒流系统10以及内部安装有空气循环装置17、甲醛传感器（英国DART甲醛HCHO传感器）19、温度传感器（PT100）22的密封腔体16；主芯片（STM32F103C8T6）2通过UART通讯端口与GPRS模块（SIM900A）25 和WiFi模块（WIFI232T）26相连；键盘电路27、外围电路28、电源电路29以及液晶显示屏30通过电路连接与主芯片（STM32F103C8T6）2相连；微型空气泵14一端通过第三驱动电路15与主芯片2相连，另一端与密封腔体16连接。其加热系统4中加热装置5通过第一驱动电路6与主芯片2相连，实现对空气的升温控制；制冷系统中制冷装置8通过第二驱动电路9与主芯片2相连，实现对空气的降温控制；恒流系统10包括微型电动调节阀11，通过第五驱动电路31与主芯片2相连的直流电机12，以及通过第三A/D转换电路32与主芯片2相连的电磁流量计13；电磁流量计13通过管路与微型电动调节阀11相连；主芯片2通过比较电磁流量计13检测到的输出流量和设定值，控制直流电机12输出正反转，进而控制阀门11的开度大小，达到恒流的目的；密封腔体16内部安装的空气循环装置17通过第四驱动电路18与主芯片2相连，使密封腔体16中的空气混合均匀；甲醛传感器19通过线路与第二放大电路20相连，第二放大电路20将放大处理后的信号通过线路输入到第二A/D转换电路(A/D转换芯片LMP90100)21，第二A/D转换电路21将转换成的数字信号通过SPI的通讯方式传送到主芯片2中,完成对室内空气甲醛浓度的获取过程；温度传感器22通过线路与第一放大电路23相连，第一放大电路23将放大处理后的信号通过线路输入到第一A/D转换电路(A/D转换芯片LMP90100)24，第一A/D转换电路24将转换成的数字信号通过SPI的通讯方式传送到主芯片2中，实现主芯片2对密封腔体16中气体温度的获取，从而使主芯片2对加热系统4和制冷系统7的启停控制，以达到恒温的目的；键盘电路27对监测周期、密封腔体16内部的温度和流量进行设定且在液晶显示屏30上显示，同时可对GPRS模块25和WiFi无线模块26进行使能选择。

图2所示，甲醛检测模块1中WiFi无线模块26工作时，甲醛检测模块1通过WiFi无线路由器33将数据上传至云端服务器34进行存储；图3所示，甲醛检测模块1中GPRS模块25工作时，甲醛检测模块1通过移动通信网络36将数据上传至云端服务器34进行存储；终端设备35可通过网络对云端服务器34进行远程数据访问。

采样分析过程如图4所示，在微型空气泵14工作的作用下，气体从进气口37进入空气过滤单元3,经过滤后的气体依次进入加热系统4、制冷系统7、恒流系统10，进而进入密封腔体16，气体通过排气口38排出。重复以上过程，实现对室内空气中甲醛浓度周期性长期监测。

本实用新型精度高、稳定性强，可对监测数据进行云端存储和远程数据访问，可广泛应用于对空气中甲醛监测分析的诸多领域，具有极大的社会效益和经济效益。

Claims (3)

1.一种室内空气甲醛浓度监测装置，它分别由甲醛检测模块（1）、WiFi无线路由器（33）、云端服务器（34）组成一路数据储存系统和由甲醛检测模块（1）、移动通信网络（36）、云端服务器（34）组成一路数据储存系统；两路数据储存系统均通过网络与终端设备35连通；其特征在于：甲醛监测模块（1）包括依次相连的空气过滤单元（3）、加热系统（4）、制冷系统（7）、恒流系统（10）、甲醛监测的密封腔体及分别与各系统相连的主芯片（2）；主芯片（2）通过UART通讯端口与GPRS模块（25） 和WiFi无线模块（26）相连；键盘电路（27）、外围电路（28）、电源电路（29）以及液晶显示屏（30）通过电路连接与主芯片（2）相连；加热系统（4）中加热装置（5）通过第一驱动电路（6）与主芯片（2）相连，制冷系统中制冷装置（8）通过第二驱动电路（9）与主芯片（2）相连，恒流系统由直流电机（12）、电磁流量计（13）组成，直流电机（12）通过微型电动调节阀（11）、电磁流量计（13）分别与制冷系统（7）、密封腔体（16）连接，直流电机（12）通过第五驱动电路（31）与主芯片（2）相连，电磁流量计（13）通过第三A/D转换电路（32）与主芯片（2）相连；密封腔体（16）内部安装有空气循环装置（17）、甲醛传感器（19）、温度传感器（22），密封腔体（16）通过微型空气泵（14）、第三驱动电路（15）与主芯片相连，密封腔体（16）内部安装的空气循环装置（17）通过第四驱动电路（18）与主芯片（2）相连；甲醛传感器（19）通过第二放大电路（20）、第二A/D转换电路与主芯片（2）相连，温度传感器（22）通过第一放大电路（23）和第一A/D转换电路（24）与主芯片（2）相连；键盘电路（27）对监测周期、密封腔体（16）内部的温度和流量进行设定且在液晶显示屏（30）上显示，同时可对GPRS模块（25）和WiFi无线模块（26）进行使能选择。

2.根据权利要求1所述的室内空气甲醛浓度监测装置，其特征在于：所述的空气过滤单元（3）、加热系统（4）、制冷系统（7）、恒流系统（10）以及密封腔体（16）之间都密闭连接。

3.根据权利要求1所述的室内空气甲醛浓度监测装置，其特征在于：所述电磁流量计（13）通过管路与微型电动调节阀（11）相连。