CN206670692U - 一种基于无线传输的室内环境监测报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要涉及环境监测领域，更具体地，涉及一种基于无线传输的室内环境监测报警系统。基于无线传输的室内环境监测报警系统的温度检测模块、湿度检测模块、气体检测模块、烟雾检测模块、噪声检测模块、锂电池的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；热释电检测模块、手动按键、供电模块的输出端连接着无线传输模块Ⅱ的输入端；无线传输模块Ⅱ的输出端连接着显示模块、报警模块的输入端；蓝牙模块连接着无线传输模块Ⅱ；无线传输模块Ⅰ与无线传输模块Ⅱ相连接。本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统，采用各检测模块检测室内的环境参数，通过无线传输的方式传输至监测端进行实时监测，当检测的参数异常时进行报警提醒。

Description

一种基于无线传输的室内环境监测报警系统

技术领域

本实用新型主要涉及环境监测领域，更具体地说，涉及一种基于无线传输的室内环境监测报警系统。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，居住条件也有了明显的改善。为了提高室内环境的舒适度，准确实时的信息供给是实现室内环境舒适的必要前提。所以对室内环境进行实时监测是一项非常重要的工作。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于无线传输的室内环境监测报警系统，采用各检测模块检测室内的环境参数，通过无线传输的方式传输至监测端进行实时监测，当检测的参数异常时进行报警提醒。

为解决上述技术问题，本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统包括温度检测模块、湿度检测模块、气体检测模块、烟雾检测模块、无线传输模块Ⅰ、噪声检测模块、供电模块、锂电池、热释电检测模块、无线传输模块Ⅱ、蓝牙模块、显示模块、报警模块、手动按键，采用各检测模块检测室内的环境参数，通过无线传输的方式传输至监测端进行实时监测，当检测的参数异常时进行报警提醒。

其中，所述温度检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述湿度检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述气体检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述烟雾检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述噪声检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述锂电池的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述供电模块的输出端连接着无线传输模块Ⅱ的输入端；所述热释电检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅱ的输入端；所述无线传输模块Ⅱ的输出端连接着显示模块的输入端；所述无线传输模块Ⅱ的输出端连接着报警模块的输入端；所述手动按键的输出端连接着无线传输模块Ⅱ的输入端；所述蓝牙模块连接着无线传输模块Ⅱ；所述无线传输模块Ⅰ与无线传输模块Ⅱ相连接。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统所述无线传输模块Ⅰ、无线传输模块Ⅱ均采用CC2530芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统所述湿度检测模块采用SHT11温湿度传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统所述气体检测模块采用MS1100甲醛VOC传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统所述烟雾检测模块采用DSM501传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统所述热释电检测模块采用BIS0001热释电红外线传感器。

控制效果：本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统，采用各检测模块检测室内的环境参数，通过无线传输的方式传输至监测端进行实时监测，当检测的参数异常时进行报警提醒。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的无线传输模块Ⅰ的电路图。

图3为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的无线传输模块Ⅱ的电路图。

图4为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的热释电检测模块的电路图。

图5为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的湿度检测模块的电路图。

图6为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的锂电池的电路图。

图7为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的供电模块的电路图。

图8为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的气体检测模块的电路图。

图9为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的蓝牙模块的电路图。

图10为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的烟雾检测模块的电路图。

图11为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的显示模块的电路图。

图12为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的温度检测模块的电路图。

图13为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的噪声检测模块的电路图。

图14为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的报警模块的电路图。

图15为本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的手动按键的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15说明本实施方式，本实施方式所述一种基于无线传输的室内环境监测报警系统包括温度检测模块、湿度检测模块、气体检测模块、烟雾检测模块、无线传输模块Ⅰ、噪声检测模块、供电模块、锂电池、热释电检测模块、无线传输模块Ⅱ、蓝牙模块、显示模块、报警模块、手动按键，采用各检测模块检测室内的环境参数，通过无线传输的方式传输至监测端进行实时监测，当检测的参数异常时进行报警提醒。

其中，所述温度检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端，温度检测模块采用DS18B20温度传感器，DS18B20温度传感器的测温原理为温度传感器DS18B20中的低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，DS18B20温度传感器中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。温度传感器测量的温度值从T1引脚输出，传送到无线传输模块Ⅰ的P2_0引脚。

所述湿度检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端，湿度检测模块采用SHT11温湿度传感器，湿度检测模块检测室内的湿度含量，传送到无线传输模块Ⅰ进行处理。SHT11温湿度传感器的SCK引脚为串行时钟输入，用于使无线传输模块Ⅰ与温湿度传感器的通讯同步，DATA引脚为串行数据，用于读取传感器数据，当向传感器发送命令时，DATA在SCK上升沿有效且在SCK高电平时必须保持稳定。DATA在SCK下降沿之后改变。为了确保通讯安全，DATA的有效时间在SCK上升沿之前和下降沿之后应该分别延长一段时间，当从传感器读取数据时，DATA在SCK变低以后有效，且维持到下一个SCK的下降沿，为避免信号冲突，无线传输模块Ⅰ驱动DATA在低电平，需要一个外部的上拉电阻将信号提拉至高电平，温湿度传感器的DATA引脚和SCK引脚分别连接到无线传输模块Ⅰ的P2_1、P2_2引脚。

所述气体检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端，气体检测模块采用MS1100甲醛VOC传感器，甲醛VOC传感器中的贵金属氧化物遇到VOC气体阻值发生变化，传感器内部类似发热丝的电阻阻值会根据VOC气体的浓度发生变化，根据电阻阻值的变化检测VOC气体的浓度，检测到的气体浓度通过IN端传送到无线传输模块Ⅰ的P1_7引脚。

所述烟雾检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端，烟雾检测模块采用DSM501传感器，当气体或者烟雾浓度增大时，导致传感器的体电阻下降，传感器6脚对地的输出电压增大，即R1的电压升高，此电压与参考电压经过电压比较器进行比较，当电压超过阈值时，电路中1脚输出高电平，烟雾传感器的MQ引脚与无线传输模块Ⅰ的P0_0引脚相连接

所述噪声检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端，噪声检测模块采用驻极体话筒、带通滤波电路、调理放大电路、ADC0804，驻极体话筒相当于传感器，话筒检测到噪音，产生电压变化，经过带通滤波电路(R2、R4、R5、R6、R7、C3组成滤波电路)，使频率在300Hz(小孩的哭声频率)左右的声音通过，避免其他声音的干扰，然后通过调理放大电路(Q2、C2、R8、Q1、R3组成调理放大电路)后将信号传给ADC0804芯片进行模数转换后将信息传送到无线传输模块Ⅰ处理，无线传输模块Ⅰ的P0_1引脚输出信号到DATA1端控制声音识别模块进行放大处理，噪声检测模块的DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7端与无线传输模块Ⅰ的P1_0、P1_1、P1_2、P1_3、P1_4、P1_5、P1_6引脚相连接。

所述锂电池的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端，锂电池的保护回路由两个MOSFET(Q1、Q2)和一个控制IC(U1)外加一些阻容元件构成。控制IC的VDD与V+分别负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C2为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能，锂电池通过VCC口为无线传输模块Ⅰ进行供电。

所述供电模块的输出端连接着无线传输模块Ⅱ的输入端，供电模块通过将220V电压转换为5V电压为无线传输模块Ⅱ供电，家庭普遍采用220V电压作为标准电源，但是由于无线传输模块Ⅱ的工作电压为5V，通过供电模块将220V电压进行降压、滤波、稳压等转换成5V电压从VCC引脚输入到无线传输模块Ⅱ。

所述热释电检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅱ的输入端，热释电检测模块用于检测室内是否有人，人体散发出的红外线被热释电检测模块检测到，热释电检测模块采用BIS0001热释电红外线传感器，热释电检测模块通过目标与背景的温差来探测目标，利用热释电效应，在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升△T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压△U，根据上下电极之间产生电压差确定传感器检测到红外信号。当热释电检测模块检测到红外信号，无线传输模块Ⅱ接收到红外信号并进行控制，热释电检测模块检测到红外信号从OUT1口输出低电平信号到无线传输模块Ⅱ的P2_0引脚。

所述无线传输模块Ⅱ的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块显示时钟模块提供的时间信号，显示模块采用LCD1602液晶显示屏，显示模块的数据端DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7与单片机的P1_0、P1_1、P1_2、P1_3、P1_4、P1_5、P1_6、P1_7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端(RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器)与单片机的P0_1引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的RW端(RW为读写信号线，高电平1时进行读操作，低电平0时进行写操作)与单片机的P0_2引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E(E端为使能端)与单片机的P0_3引脚相连接；单片机的P0_1、P0_2、P0_3引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

所述无线传输模块Ⅱ的输出端连接着报警模块的输入端，报警模块采用扬声器和LED，当无线传输模块Ⅱ接收到报警信号时，报警模块发出声音进行报警提醒，DS1点亮，扬声器响起，达到声光报警功能。无线传输模块Ⅱ的P0_0脚输出高电平到报警模块的AD1端口时，DS1点亮，并且三极管导通，扬声器也发出声响。

所述手动按键的输出端连接着无线传输模块Ⅱ的输入端，手动按键采用独立按键，手动按键采用两个按键进行控制，按键S1用于控制检测端开始工作，按键S2用于控制检测端进行复位，手动按键的SW1、SW2端与无线传输模块Ⅱ的P2_1、P2_2引脚相连接。

所述蓝牙模块连接着无线传输模块Ⅱ，蓝牙模块与无线传输模块Ⅱ串口连接时，两者之间相互可以读写，通过设置相同的协议进行通信，蓝牙模块的UART_TXD、UART_RXD引脚与无线传输模块Ⅱ的P0_6、P0_7引脚相连接。蓝牙模块在使用时，模块上电同时(或者之前)，将KEY接高电平，此时指示灯慢闪(1秒亮一次)，模块进入AT状态，此时波特率固定38400。将模块上电后，将KEY悬空或者接地，此时指示灯快闪(1秒2次)，表示模块进入可配对状态。此时如果将KEY接高电平，模块也会进入AT状态。但是指示灯(外接指示灯)依然是快闪(1秒2次)。模块配对成功，此时STA双闪(一次闪2下，2秒闪一次)。

所述无线传输模块Ⅰ与无线传输模块Ⅱ相连接，无线传输模块Ⅰ与无线传输模块Ⅱ通过设定相同的通信协议进行无线通信。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15说明本实施方式，所述无线传输模块Ⅰ、无线传输模块Ⅱ均采用CC2530芯片。CC2530芯片是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051CPU，系统内可编程闪存，8-KBRAM和许多其它强大的功能。CC2530芯片有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB的闪存。CC2530芯片具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15说明本实施方式，所述湿度检测模块采用SHT11温湿度传感器。温湿度传感器SHT11集温度传感器和湿度传感器于一体，因此采用SHT11进行温湿度实时监测的系统具有精度高、成本低、体积小、接口简单等优点；另外SHT11芯片内部集成了14位A/D转换器，且采用数字信号输出，因此抗干扰能力也比同类芯片高。该芯片在温湿度监测、自动控制等领域均已得到广泛应用。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15说明本实施方式，所述气体检测模块采用MS1100甲醛VOC传感器。MS1100甲醛VOC传感器是一种检测气体浓度的传感器，用于检测空气中的甲醛、苯、二甲苯等检测空气中的甲醛、苯、二甲苯等多种有机挥发成分，具有极高的灵敏度和稳定性，体积小巧。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15说明本实施方式，所述烟雾检测模块采用DSM501传感器。DSM501传感器可以采集到周围花粉、烟雾等相关信息，其内部有加热自动进气设备，其内部的可调电阻可以设置粉粒的粒径，一般可以检测到直径1左右的微小粒子，准确度比较高，并且传感器比较灵巧，重量也比较小，方便安装。当空气发生流动时传感器便可自行吸收空气中的粒子，PWM脉宽调制输出，可以长期维持传感器的特性。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15说明本实施方式，所述热释电检测模块采用BIS0001热释电红外线传感器。BIS0001热释电红外传感器是一款具有较高性能的传感器信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外界元器件就可构成被动式的热释电红外开关、报警用人体热释电传感器等。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。BIS0001热释电红外传感器具有数模混合、独立的高输入阻抗运算放大器、双向鉴幅器可有效抑制干扰、内设延迟时间定时器和封锁时间定时器、采用16脚DIP封装等特点。

本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统的工作原理为：本实用新型一种基于无线传输的室内环境监测报警系统通过温度检测模块检测室内环境的温度值，通过湿度检测模块检测室内环境的湿度值，通过气体检测模块检测室内环境中的有毒有害气体，通过烟雾检测模块检测室内环境的烟雾含量，通过噪声检测模块检测室内环境的分贝值，检测到的信息传送至无线传输模块Ⅰ，无线传输模块Ⅰ与无线传输模块Ⅱ通过设定相同的通信协议，将检测到的信号通过无线的方式传送至无线传输模块Ⅱ，无线传输模块Ⅱ将检测到的信息实时地显示在显示模块上，当检测到的信号超过标准值时，无线传输模块Ⅱ输出报警信号到报警模块进行声光报警。热释电检测模块检测人体信号，当监测端检测到人体信号时，将红外信号传送至显示模块进行显示，指示是否有人在屋内，检测到的信号通过蓝牙模块与手机进行连接，实现远程监控，手动按键控制检测端的工作。检测端采用锂电池进行供电，监测端采用220V电压进行供电。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种基于无线传输的室内环境监测报警系统，其特征在于，所述基于无线传输的室内环境监测报警系统包括温度检测模块、湿度检测模块、气体检测模块、烟雾检测模块、无线传输模块Ⅰ、噪声检测模块、供电模块、锂电池、热释电检测模块、无线传输模块Ⅱ、蓝牙模块、显示模块、报警模块、手动按键，所述温度检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述湿度检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述气体检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述烟雾检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述噪声检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述锂电池的输出端连接着无线传输模块Ⅰ的输入端；所述供电模块的输出端连接着无线传输模块Ⅱ的输入端；所述热释电检测模块的输出端连接着无线传输模块Ⅱ的输入端；所述无线传输模块Ⅱ的输出端连接着显示模块的输入端；所述无线传输模块Ⅱ的输出端连接着报警模块的输入端；所述手动按键的输出端连接着无线传输模块Ⅱ的输入端；所述蓝牙模块连接着无线传输模块Ⅱ；所述无线传输模块Ⅰ与无线传输模块Ⅱ相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的室内环境监测报警系统，其特征在于：所述无线传输模块Ⅰ、无线传输模块Ⅱ均采用CC2530芯片。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的室内环境监测报警系统，其特征在于：所述湿度检测模块采用SHT11温湿度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的室内环境监测报警系统，其特征在于：所述气体检测模块采用MS1100甲醛VOC传感器。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的室内环境监测报警系统，其特征在于：所述烟雾检测模块采用DSM501传感器。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的室内环境监测报警系统，其特征在于：所述热释电检测模块采用BIS0001热释电红外线传感器。