CN206281523U - 基于物联网技术的室内环境与能耗的长期在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网技术的室内环境与能耗的长期在线监测系统，在室内设有空调器和空气净化器及用于采集温湿度、二氧化碳、PM2.5、甲醛、挥发性有机物信息的传感器和布置在窗户上的窗磁传感器，电器能耗插座等，处理器将接收的室内温湿度、二氧化碳、PM2.5、甲醛、挥发性有机物及窗户开关状态和电器能耗数据通过模拟量变送、数字通信、脉冲序列方式传输到Wifi模块或是zigbee模块后传至云服务器，云服务器将接收到的数据解密后进行可视化展示，在数据终端上实现数据的实时显示、即时下载。本实用新型可用于室内空气环境的长期监测与研究，为研究自然通风下门窗开关对于室内空气品质和能耗的影响提供基础数据。

Description

基于物联网技术的室内环境与能耗的长期在线监测系统

技术领域

本系统属于环境监测技术领域，具体地说是集成室内环境多种污染物参数、门窗开关、能耗的监测系统。

背景技术

随着人民生活水平的提高，对环境质量的要求也随之提高。中国环保部公布的2015年中国环境状况公报显示，我国有78.4％的城市环境空气质量超标。而室内污染同样严重，劣质建材和家居导致的室内装修污染，厨房油烟中含有的苯并芘、杂环胺等大量致癌物质严重威胁居民的生活健康。长期以来，我国居民利用自然通风来改善室内空气质量。而面对当今室内环境“内忧外患”的严重局面，如何进行有效地通风净化成为关键难题。依靠开窗通风解决室内空气污染却无法避免室外雾霾等的影响，很多居民通过采买空气净化器改善空气质量，而现在市面上较多的空气净化器主要针对PM2.5进行处理，而由于家具以及装修污染散发的甲醛、VOC最有效的去除方式却是开窗通风，因此，迫切需要提出一种科学有效的开窗模式。目前一般房间都使用单独的IAQ传感器，只能获取室内空气的即时状态，无法比较不同通风方案的优劣。传统设备的IAQ监测设备大多价格昂贵，体积较大，安装在家庭中务必会影响居民的日常生活。而摄像头等监测设备无疑会影响居民的生活隐私。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题提出一种基于物联网技术的室内环境与能耗的长期在线监测系统。可系统监测不同通风形式下室内空气品质和能耗情况，可用于室内空气环境的长期监测与研究，为进一步研究自然通风下门窗开关对于室内空气品质和能耗的影响积累数据。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种基于物联网技术的室内环境与能耗的长期在线监测系统，其中，在室内设有空调器和空气净化器，并包括有室内环境监测单元、窗户开关及电器功率监测单元和云服务器；所述室内环境监测单元包括布置在室内的温湿度传感器、二氧化碳传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器、挥发性有机物传感器、第一处理器和Wifi模块；所述窗户开关及电器功率监测单元包括布置在窗户上的窗磁传感器，电器能耗插座、第二处理器、zigbee模块和无线网关；所述电器能耗插座包括空调能耗传感器和空气净化器能耗传感器；所述第一处理器将接收布置在室内的温湿度传感器、二氧化碳传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器、挥发性有机物传感器采集到的数据通过模拟量变送、数字通信、脉冲序列方式传输到Wifi模块，进而通过路由器传至所述云服务器，并将数据存储至所述云服务器的数据库中；所述第二处理器将所述窗磁传感器和能耗插座采集到的数据通过模拟量变送、数字通信、脉冲序列方式传输到zigbee模块，进而依次通过无线网关和路由器件数据传至所述云服务器，并将数据存储至所述云服务器的数据库中；所述云服务器将接收到的数据解密后进行可视化展示，在数据终端上实现数据的实时显示、即时下载；若监测到由于断电、断网而导致数据丢失而不再进行实时推送时，系统发送邮件到指定邮箱提醒管理员及时查看用户设备即所有传感器的情况，并排出故障。

在线监测过程中，所有传感器与云服务器之间实时推送心跳信号，以实时监测到用户设备(包括上述所有传感器和相关器件)的异常。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

可系统监测不同通风形式下室内空气品质和能耗情况、多模块集成服务、体积小巧、可实现长期在线监测、低成本、网络覆盖面广、组网灵活等。

附图说明

图1是本实用新型在线监测系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本实用新型进行解释说明，并不用以限制本实用新型。

如图1所示，本实用新型提出的一种基于物联网技术的室内环境与能耗的长期在线监测系统，其中，在室内设有空调器和空气净化器和室内环境监测单元，并包括有窗户开关及电器功率监测单元和云服务器。

所述室内环境监测单元包括布置在室内的第一处理器和Wifi模块。

所述窗户开关及电器功率监测单元包括布置在窗户上的窗磁传感器，电器能耗插座、第二处理器、zigbee模块和无线网关；所述电器能耗插座包括空调能耗传感器和空气净化器能耗传感器。

本实用新型的研发过程中，在住宅内的研究房间放置IAQ传感器(将上述温湿度传感器、二氧化碳传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器、挥发性有机物(VOC)传感器集成为一体化)，并选择合适布点，既能接近室内平均浓度又不影响人员的日常生活。在每扇可开启窗户上安装窗磁传感器。在空调和净化器电源处安装空调能耗插座(空调能耗传感器)和空气净化器能耗插座(空气净化器能耗传感器)。室外环境参数和气象数据可以通过公共网获取。所述的第一处理器、第二处理器均为一种单片机。

所述第一处理器将接收布置在室内的温湿度传感器、二氧化碳传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器、挥发性有机物传感器采集到的数据通过模拟量变送、数字通信、脉冲序列方式传输到Wifi模块，进而通过路由器传至所述云服务器，并将数据存储至所述云服务器的数据库中。

所述第二处理器将所述窗磁传感器和能耗插座采集到的数据通过模拟量变送、数字通信、脉冲序列方式传输到zigbee模块，进而依次通过无线网关和路由器件数据传至所述云服务器，并将数据存储至所述云服务器的数据库中。

本实用新型中结合两种组网方式可以充分发挥各自的优点，其中，Zigbee功耗低，但是传输距离有限，对于窗户传感器这种安装位置分散、较难找到外接电源的传感器来说充分发挥了zigbee组网方式功耗低的优点，普通电池即可解决其用电问题。而传输距离有限的问题则通过合理的无线网关布置使窗户传感器处于有效的传输距离。Wifi协议传输方式覆盖范围较大，并且传输距离快。对于室内环境参数来说，多模块化的集成可将六种室内环境参数(温度、湿度、CO2浓度、PM2.5、甲醛、VOC)打包一起上传至云服务器。

所述云服务器将接收到的数据解密后进行可视化展示，在数据终端上实现数据的实时显示、即时下载。

在线监测过程中，所有传感器与云服务器之间实时推送心跳信号，以实时监测到用户设备的异常，若监测到由于断电、断网而导致数据丢失而不再进行实时推送时，系统发送邮件到指定邮箱提醒管理员及时查看用户设备即所有传感器的情况，并排出故障。

综上，本实用新型的长期在线监测系统将温湿度传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器、CO2传感器、VOC传感器以及窗磁传感器、能耗插座采集到的数据传到互联网云端(云服务器)进行初步的数据处理，可用于室内空气环境的长期监测与研究，为研究自然通风下门窗开关对于室内空气品质和能耗的影响提供基础数据。

研究材料：利用本实用新型提出的监测系统通过采集我国五个气候区10个地区260户居民的实际开关窗行为、实时环境参数、空调和净化器的用电量，建立大样本量的数据库。分析不同室外污染物浓度下用户开关窗对于室内污染物浓度的实际影响以及通过各种手段(开关窗、开启空气净化器)改善室内空气品质所引起的能耗变化(通过监测空调和净化器的功率得到)，基于大数据的数据分析，通过频繁模式挖掘，采用聚类、分类等数据挖掘算法，得到我国居民常用的几种开窗模式和开启净化器的行为模型。并通过室内环境参数监测可得到不同室外浓度下开窗和开启空气净化器对室内浓度的实际影响，科学评估我国不同地区住宅的通风和空气净化器方式及相应地室内空气质量。通过前期的长期监测数据，比较开窗通风+房间空气净化器和渗透风+房间空气净化器方式在室内颗粒物污染、挥发性有机物污染、通风空调能耗诸方面的差异。提出不同室外PM2.5浓度和不同装修时间下适宜我国不同气候区居民的有效的“开窗指数”、“开启净化器指数”。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (2)

1.一种基于物联网技术的室内环境与能耗的长期在线监测系统，其中，在室内设有空调器和空气净化器，并包括有室内环境监测单元和云服务器，其特征在于，

该在线监测系统还包括窗户开关及电器功率监测单元；

所述室内环境监测单元包括布置在室内的温湿度传感器、二氧化碳传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器、挥发性有机物传感器、第一处理器和Wifi模块；

所述窗户开关及电器功率监测单元包括布置在窗户上的窗磁传感器，电器能耗插座、第二处理器、zigbee模块和无线网关；所述电器能耗插座包括空调能耗传感器和空气净化器能耗传感器；

所述第一处理器将接收布置在室内的温湿度传感器、二氧化碳传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器、挥发性有机物传感器采集到的数据通过模拟量变送、数字通信、脉冲序列方式传输到Wifi模块，进而通过路由器传至所述云服务器，并将数据存储至所述云服务器的数据库中；

所述第二处理器将所述窗磁传感器和能耗插座采集到的数据通过模拟量变送、数字通信、脉冲序列方式传输到zigbee模块，进而依次通过无线网关和路由器件数据传至所述云服务器，并将数据存储至所述云服务器的数据库中；

所述云服务器将接收到的数据解密后进行可视化展示，在数据终端上实现数据的实时显示、即时下载。

2.根据权利要求1所述基于物联网技术的室内环境与能耗的长期在线监测系统，其特征在于，在线监测过程中，所有传感器与云服务器之间实时推送心跳信号，以实时监测到用户设备的异常。