CN208334128U - 检测终端及空气质量检测系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例公开了一种检测终端及空气质量检测系统。该检测终端包括激光传感器、检测电路、微处理器、通信模块以及空气采样装置;所述空气采样装置用于产生预定流量的采样气流;所述激光传感器用于检测所述气流内的悬浮颗粒物,形成对应的光信号;所述检测电路用于将所述光信号转换为电信号并输出至所述微处理器中;所述通信模块与所述微处理器连接,用于输出数据和接收指令。检测终端具有良好的使用性能,能够满足用户的需求。监控平台与监控终端之间数据交互充分,可以通过监控平台将悬浮颗粒物的数量以及浓度等清晰的表示出来,具有良好的应用效果。

Description

检测终端及空气质量检测系统
技术领域
本实用新型涉及检测设备技术领域,尤其涉及一种检测终端及空气质量检测系统。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高,空气质量等相关的环境健康参数开始逐渐受到人们的重视,例如PM2.5等指标越来越受到人们的关注。为了适应和满足人们对于空气环境的需要,现在推出了许多相关的,用于检测空气质量的检测终端或者检测系统,人们可以方便的通过这些检测终端或者检测系统,了解到当前的空气环境质量。
在实现本实用新型过程中,实用新型人发现相关技术存在以下问题:在当前的空气环境检测中,由于检测区域的面积有时较大,因此需要采用分布式的检测系统来实现功能。现有的一些检测终端的连接方式较为单一,存在相应的缺陷,例如蓝牙模块的传输距离较短,无法实现大规模布置等,使得检测终端无法很好的满足检测的需求。
发明内容
针对上述技术问题,本实用新型实施例提供了一种检测终端及空气质量检测系统,以解决现有的检测装置功能单一,无法满足实际使用过程中的检测需求的问题。
本实用新型实施例的第一方面提供一种检测终端。所述检测终端包括:激光传感器、检测电路、微处理器、通信模块以及空气采样装置;
所述空气采样装置用于产生预定流量的采样气流;所述激光传感器用于检测所述气流内的悬浮颗粒物,形成对应的光信号;所述检测电路用于将所述光信号转换为电信号并输出至所述微处理器中;所述通信模块与所述微处理器连接,用于输出数据和接收指令。
可选地,所述空气采样装置包括设置在检测终端前端的等动力采样头以及气泵;所述气泵用于产生预定流量的采样气流,所述等动力采样头用于保持所述采样气流与外部环境的流速相同。
可选地,所述气泵的流量为0.5L/min至28.3L/min。
可选地,所述检测电路包括前置放大电路以及多信道甄别电路;所述前置放大电路用于将所述光信号转换为电压信号,所述多信道甄别电路用于根据所述电压信号的幅值,计算采样气流中的颗粒物数量。
可选地,所述检测电路还包括故障检测电路,所述故障检测电路用于通过所述电压信号的平均值判断所述激光传感器工作是否正常。
可选地,所述通信模块包括:WiFi模块、有线网络模块、RS232接口以及RS485接口。
可选地,所述检测终端还包括:温湿度传感器;所述温湿度传感器与所述微处理器连接,用于检测温湿度信息并反馈至所述微处理器中。
可选地,所述检测终端还包括:GPS模块;所述GPS模块与所述微处理器连接,用于确定所述检测终端的位置信息并反馈至所述微处理器中。
可选地,所述检测终端还包括:散热模块;所述散热模块用于排出所述气泵在所述检测终端内部生成的采样气流并排出所述检测终端的内部热量。
本实用新型实施例的第二方面提供一种空气质量检测系统。所述空气质量检测系统包括若干个如上所述的检测终端以及监控平台;所述检测终端布置在一个或者多个不同的检测位置,通过通信模块与所述监控平台建立通信连接;所述监控平台通过所述通信连接,接收所述检测终端上传的检测数据并下发一个或者多个控制指令。
本实用新型实施例提供的技术方案中,采用激光粒子计数的原理进行空气质量的检测并且具有多种功能模块,提供的检测终端具有良好的使用性能,能够满足用户的需求。监控平台与监控终端之间数据交互充分,可以通过监控平台将悬浮颗粒物的数量以及浓度等清晰的表示出来,具有良好的应用效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例的检测终端的一个实施例示意图;
图2为本实用新型实施例的空气质量检测系统的一个实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是,当元件被表述“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义,本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外,下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1为本实用新型实施例提供的检测终端的结构框图。在本实施例中,该检测终端基于多粒径分布式激光粒子计数器的原理进行悬浮颗粒物的检测。每个检测终端都可以根据实际情况的需要,布设在相应的位置从而作为采样点,检测特定大小的区域内的空气质量。
如图1所示,所述检测终端可以包括激光传感器11、检测电路12、微处理器13、通信模块14以及空气采样装置16。
上述的功能模块均可以收容在一个壳体或者盒体内。所述壳体或者盒体具体可以采用任何的形状或者材质制成,作为检测终端的外壳。该检测终端内部还可以设置有用于供采样气体流过的气体通道,实现激光检测的原理。
所述空气采样装置16是一个用于产生采样气流的气体发生装置。其作为检测终端的气体动力系统,是进行待检测空气采样的基础。
在一些实施例中,如图1所示,所述空气采样装置16可以由设置在检测终端前端的等动力采样头161以及气泵162组成。
其中,所述气泵162用于产生预定流量的采样气流,作为检测的样品。在一些实施例中,所述气泵产生的流量可以根据实际需要,控制在0.5L/min至28.3L/min的范围之间。
所述等动力采样头161是一种特定的采样装置,其主要用于保持所述采样气流与外部环境的流速相同。等动力采样头161主要应用于无尘车间、超洁净实验室等一些对于洁净度要求较高的位置,保证进入到检测终端的采样气流与外部待检测区域内的流速相等,不存在吸气或者损失的情况,确保的检测的精度。
所述激光传感器11用于检测所述气流内的悬浮颗粒物,形成对应的光信号。该激光传感器是光信号发生装置,用于进入检测终端的采样气流进行颗粒物检测。
激光传感器具体的工作原理是基于mie散射原理实现的,不同直径的悬浮颗粒物会产生强度不同的光信号。直径越大的悬浮颗粒物产生的光信号越强。
所述检测电路12是检测终端内的信号转换电路,用于将所述光信号转换为电信号并输出至所述微处理器中。该检测电路12将激光传感器11产生的光信号转换微处理器能够处理的电信号。
在一些实施例中,如图1所示,所述检测电路12可以包括前置放大电路121以及多信道甄别电路122。
所述前置放大电路121是一个基于光电管的放大电路。激光传感器11产生的光信号照射到光电管中转换为电信号并被放大电路进行放大和/或滤波操作,从而将所述光信号转换为能够被处理的电压信号。
所述多信道甄别电路122用于根据所述电压信号的幅值,计算采样气流中的颗粒物数量。如上所述,悬浮颗粒物的直径大小与产生的光信号强度之间存在相关关系,不同的悬浮颗粒物对应不同幅值的电压信号。
因此,多信道甄别电路122可以根据电压信号的幅值,对采样空气内的悬浮颗粒物数量进行区别和统计。亦即,所述多信道甄别电路122可以根据电压信号幅值大小,依次计算出0.3um、0.5um、0.7um、1um、2.5um、5um、10um、100um等不同粒径的悬浮颗粒物数量。
例如,检测1分钟内,30mv以上电压信号幅值数量有10000个,即表示在这1分钟时间内,0.3um以上悬浮颗粒物数量为10000个。
在一些实施例中,所述检测电路12还可以包括故障检测电路123。所述故障检测电路123用于通过所述电压信号的平均值判断所述激光传感器工作是否正常。故障检测电路123可以是任何类型的,可以进行电压比较的检测电路,以转换获得电压信号是否过大或者过小来确定检测终端是否处于正常运作的状态。
所述微处理器13是整个检测终端的处理核心,可以采集和记录各种不同类型的数据,并根据用户的控制指令,实现对各个功能模块的控制。该微处理器13具体可以采用任何类型的,具有逻辑运算能力的控制芯片或者核心性能上能够满足使用要求即可。
在实际运行过程中,微处理器可以对检测电路所得数据,基于气泵的流量换算出当前环境悬中浮颗粒物的数量浓度。依据所得悬浮颗粒物数量浓度,分别以不同单位表示(例如个/每升,个/每立方米等)。最后根据悬浮颗粒物数量浓度转换成质量浓度。
所述通信模块14与所述微处理器13连接,作为检测终端与外部通信的硬件基础,用于输出数据和接收指令,实现检测终端的分布式设置。所述通信模块14可以是任何类型的,能够建立双向通信连接的功能模块。该通信模块14还可以根据实际需要,使用多种不同的通信模块14。
较佳的是,所述通信模块14可以包括WiFi模块141、有线网络模块142、RS232接口143以及RS485接口144。这些不同的通信模块14可以使检测终端自行定制与监测平台或者相互之间的连接方式,从而使得分布式的检测终端能够检测到的总体范围具有良好的伸缩性(可大可小),能够连接的检测终端数量也不受限制。
在另一些实施例中,该检测终端还可以根据实际情况的需要,增加或者简省一些功能模块或者硬件功能单元,从而丰富检测终端的功能,满足用户的需求。
请继续参阅图1,所述检测终端还可以包括与所述微处理器连接的温湿度传感器17。所述温湿度传感器17可以是任何用于检测温湿度信息的传感器,设置在检测终端的外侧用于检测环境的温度和湿度。
温湿度传感器17采集获得的温度和湿度数据可以被反馈至所述微处理器中,从而使得检测终端具备温湿度检测功能。
具体的,为了满足大范围检测的需要,所述检测终端还可以包括GPS模块18。所述GPS模块18与所述微处理器连接,通过GPS定位的方式,确定所述检测终端的位置信息并反馈至所述微处理器中,确保在分布式系统中,用户能够快速准确的确定和分辨处于不同位置的检测终端。
在一些实施例中,由于检测终端在内部工作时容易产生和积累影响传感器正常使用的热量。因此,该检测终端还可以增设散热模块19。
所述散热模块19可以是任何类型的导热装置,用于排出所述气泵在所述检测终端内部生成的采样气流的同时一并排出所述检测终端的内部热量,保持检测终端能够持续稳定的工作。
图2为本实用新型实施例提供的空气质量检测系统。如图2所示,该所述空气质量检测系统是一个分布式系统,其主要包括若干个如上所述的检测终端10以及监控平台20。
所述检测终端10根据实际需要,分别布置在一个或者多个不同的检测位置,实现对于各个独立区域的空气质量的检测。每个检测终端10与监测平台之间均通过通信模块与所述监控平台建立通信连接。
通过该通信连接,所述监控平台可以接收所述检测终端上传的检测数据并向检测终端下发一个或者多个控制指令。所述监控平台具体可以以PC端软件或者手机APP等形式实现。用户可以通过终端设备运行这些软件或者APP,控制检测终端工作状态,例如,控制检测终端检测一次数据的时间,检测间隔,是否全天候24小时检测,报警机制等。
在一些实施例中,监测平台还可以对某区域的当前的或者历史的数据进行分析,例如,绘制某个检测终端检测数据的历史数据曲线图(包括检测终端7天内每小时测量的悬浮颗粒物、0.3um以上粒径的颗粒物质量浓度)或者某位置范围内多台检测终端某时刻数据条形图、特定位置范围内多台检测终端某时刻的浓度空间分布图等。
进一步的,监测平台还可以对某区域的某地点当前的或者历史的数据进行分析并设定数值上限报警功能,例如根据《美国联邦标准Fed-Std-209E制定的洁净度等级》或者《GB50073-2001(ISO14644)洁净室及洁净区空气中悬浮粒子洁净度等级》设定警报阈值,当超出时候触发自动报警,实现对某个区域的悬浮颗粒物质量浓度和数量作一个全面的监测。
在实际操作过程中,监控平台20通过wifi模块、有线网路模块、RS232、RS485等通信方式,向检测终端下发检测数据的控制指令。检测终端接收到控制指令后开始工作,并将检测完毕后的数据存储。然后,监控平台再发送控制指令给检测终端,使检测终端回传检测获得的数据,完成完整的空气质量的检测流程。
在上述实施例中,监控平台能够获得,来自检测终端的数据包括:PM2.5,PM10,TSP颗粒物质量浓度,0.3um、0.5um、0.7um、1.0um、2.0um、2.5um、5.0um、10um、100um直径的颗粒物数量浓度,测量时间,测量时长,测量次数,测量时的温湿度,检测终端位置信息,检测终端编号以及气泵的流量等。
以下结合图1所示的检测终端的结构框图,详细的描述该检测终端的工作过程:
当接收到监控平台的控制指令时,检测终端开始工作。通过气泵产生一定的气流,使环境中的气体作为采样气体,依次经过等动力采样头,激光传感器和气泵。
激光传感器检测经过的气流中的悬浮颗粒物,产生对应的光信号。光信号照射在前置放大电路的光电管上,前置放大电路将所得到的光信号转换为电信号。
另外,故障检查电路对转换的电压信号进行检查,将得到的电压信号反馈给微处理器,若电压不符合要求,微处理器通过wifi模块、有线网络模块、RS232接口、RS485接口、反馈到检测平台提示检测终端出现故障。若符合要求,则通过多信道甄别电路对前置放大电路电压信号进行甄别,根据电压信号幅值大小,依此计算出0.3um、0.5um、0.7um、1um、2.5um、5um、10um、100um等不同粒径的悬浮颗粒物数量。
微处理器接收多信道甄别电路所测得的数据后进行相应的逻辑处理,计算出PM2.5,PM10,TSP的质量浓度。在检测终端检测悬浮颗粒物数量和质量浓度的同时,还可以通过温湿度传感器检测环境温度和湿度,通过GPS模块检测物理位置。最后,微处理器接收上述的PM2.5,PM10,TSP的质量浓度、环境温度和湿度以及物理位置并将其写入储存器或者根据控制指令直接上传至监控平台20。
综上所述,本实用新型实施例提供的检测终端与监控平台连接方式丰富,包括wifi模块,有线网络模块,RS232接口亦即RS485接口。其中,RS232接口和RS485接口均可自行定制检测终端与监测平台的连接方式,从而使得分布式检测的区域范围可大可小,检测终端数量不受限制。
另外通过GPS模块可以使监控平台知道检测终端的监测位置,使得检测终端在检测过程中可以发生位置移动。额外增设的散热模块可以保证检测终端内部温度不会过高影响温湿度传感器的准确性。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本实用新型的技术方案及本实用新型构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种检测终端,其特征在于,包括:激光传感器、检测电路、微处理器、通信模块以及空气采样装置;
所述空气采样装置用于产生预定流量的采样气流;所述激光传感器用于检测所述气流内的悬浮颗粒物,形成对应的光信号;
所述检测电路用于将所述光信号转换为电信号并输出至所述微处理器中;所述通信模块与所述微处理器连接,用于输出数据和接收指令。
2.根据权利要求1所述的检测终端,其特征在于,所述空气采样装置包括设置在检测终端前端的等动力采样头以及气泵;
所述气泵用于产生预定流量的采样气流,所述等动力采样头用于保持所述采样气流与外部环境的流速相同。
3.根据权利要求2所述的检测终端,其特征在于,所述气泵的流量为0.5L/min至28.3L/min。
4.根据权利要求1所述的检测终端,其特征在于,所述检测电路包括前置放大电路以及多信道甄别电路;
所述前置放大电路用于将所述光信号转换为电压信号,所述多信道甄别电路用于根据所述电压信号的幅值,计算采样气流中的颗粒物数量。
5.根据权利要求4所述的检测终端,其特征在于,所述检测电路还包括故障检测电路,所述故障检测电路用于通过所述电压信号的平均值判断所述激光传感器工作是否正常。
6.根据权利要求1所述的检测终端,其特征在于,所述通信模块包括:WiFi模块、有线网络模块、RS232接口以及RS485接口。
7.根据权利要求1-6任一所述的检测终端,其特征在于,所述检测终端还包括:温湿度传感器;
所述温湿度传感器与所述微处理器连接,用于检测温湿度信息并反馈至所述微处理器中。
8.根据权利要求1-6任一所述的检测终端,其特征在于,所述检测终端还包括:GPS模块;
所述GPS模块与所述微处理器连接,用于确定所述检测终端的位置信息并反馈至所述微处理器中。
9.根据权利要求1-6任一所述的检测终端,其特征在于,所述检测终端还包括:散热模块;
所述散热模块用于排出所述空气采样装置在所述检测终端内部生成的采样气流并排出所述检测终端的内部热量。
10.一种空气质量检测系统,其特征在于,包括若干个如权利要求1-9任一所述的检测终端以及监控平台;
所述检测终端布置在一个或者多个不同的检测位置,通过通信模块与所述监控平台建立通信连接;
所述监控平台通过所述通信连接,接收所述检测终端上传的检测数据并下发一个或者多个控制指令。
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