CN208834480U - 一种高大空间空气参数全景监测系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种高大空间空气参数全景监测系统。所述系统包括：无线传感器，根据高大空间建筑特点和气流组织形式布置，获取空气参数测量数据，发送所述空气参数测量数据到无线通信网关；所述无线通信网关，接收所述空气参数测量数据，转发所述空气参数测量数据到交换机；所述交换机，接收所述空气参数测量数据，转发所述空气参数测量数据到上位机；上位机，接收所述空气参数测量数据，还原高大空间空气参数全景分布情况。本实用新型避免了安装空气参数传感器时在建筑物内部进行通信线、电源线等布线施工，可大幅减少施工成本、极大提升工程实施效率；同时可以根据有限的测点确定高大空间空气参数全景分布情况，使监测结果更加全面准确。

Description

一种高大空间空气参数全景监测系统
技术领域
本实用新型涉及建筑物内部空气参数监测领域，具体涉及一种高大空间空气参数全景监测系统。
背景技术
为保证旅客舒适度或生产工艺参数，机场航站楼、高铁候车厅、大型工厂厂房等高大空间建筑需要监测建筑内部空气参数，如温度、湿度、二氧化碳浓度、PM2.5等，从而为建筑内部空气调节提供客观依据，提升人员舒适度或改善生产环境。
目前建筑物内部空气参数监测常用的手段是人工巡检、空调系统回风监测、室内传感器定点监测。其中，人工巡检的监测区域有限，监测时间缺乏连续性，无法反映空气参数全景分布和变化情况。空调回风道存在较大惯性且经室内各区域空气混合而成，因此回风状态不能完全代表室内空气状态，存在数据失真。室内传感器由于有线传感器布线困难，无线传感器传输距离较短等因素限制，在高大空间建筑内的应用仍局限于单点监测，难以满足空气参数全景监测的要求。
因此需要研究建立一种适用于高大空间的空气参数全景监测系统，实现测量数据的远距离传输，并对不同测点的数据进一步融合处理，最终得到高大空间的空气参数全景分布情况。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种高大空间空气参数全景监测系统，以解决高大空间建筑结构特性导致的传感器布线困难、信号传输距离不足等问题。
本实用新型实施例提供了一种高大空间空气参数全景监测系统，包括：
无线传感器，根据高大空间建筑特点和气流组织形式布置，获取空气参数测量数据，发送所述空气参数测量数据到无线通信网关；
所述无线通信网关，接收所述空气参数测量数据，转发所述空气参数测量数据到交换机；
所述交换机，接收所述空气参数测量数据，转发所述空气参数测量数据到上位机；
所述上位机，接收所述空气参数测量数据，还原高大空间空气参数全景分布情况。
进一步地，所述无线传感器使用电池供电。
进一步地，所述无线传感器自带无线通信模块，与所述无线通信网关通信，发送所述空气参数测量数据到所述无线通信网关。
进一步地，所述无线传感器包括：
温度传感器，测量空间温度；
湿度传感器，测量空气湿度；
二氧化碳浓度传感器，测量空气中二氧化碳浓度；
PM2.5检测传感器，测量空气中PM2.5浓度值。
进一步地，所述无线传感器与所述无线通信网关的距离小于等于300米。
进一步地，所述无线传感器与所述无线通信网关之间的传输网络支持LoRa、NB-LoT、ZigBee、GPRS、WIFI通信。
进一步地，所述无线传感器发送所述空气参数测量数据到所述无线通信网关的时间间隔为1秒至30分钟。
进一步地，所述无线通信网关的数量为1个或一个以上，每个所述无线通信网关可连接的传感器数量大于30个。
进一步地，所述上位机包括：
数据采集服务器，接收所述空气参数测量数据；
数据库服务器，基于所述空气参数测量数据，还原高大空间空气参数全景分布情况；
应用服务器，对所述高大空间空气参数全景分布情况进行图形化展示并提供历史数据存储、分析、查询功能。
进一步地，所述数据库服务器包括：
插值计算模块，基于所述空气参数测量数据插值计算高大空间各个传感器测试点的空气参数；
全景还原模块，基于所述各个传感器测试点的空气参数还原高大空间空气参数全景分布情况。
本实用新型的实施例提供的技术方案，通过长距离无线通信、无线通信网关数据转发、交换机数据汇集手段，避免了安装空气参数传感器时在建筑物内部进行通信线、电源线等布线施工，可大幅减少施工成本、极大提升工程实施效率；同时可以根据有限的测点确定高大空间空气参数全景分布情况，使监测结果更加全面准确。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一实施例提供的一种高大空间空气参数全景监测系统组成示意图；
图2是本实用新型另一实施例提供的一种高大空间空气参数全景监测系统组成示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图和实施例，对本实用新型技术方案的具体实施方式进行更加详细、清楚的说明。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。其只是包含了本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员对于本实用新型的各种变化获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1是本实用新型一实施例提供的一种高大空间空气参数全景监测系统组成示意图，系统包括无线传感器11、无线通信网关12、交换机13、上位机14。
无线传感器11获取空气参数测量数据，发送空气参数测量数据到无线通信网关。无线通信网关12接收空气参数测量数据，转发空气参数测量数据到交换机13。交换机13接收空气参数测量数据，转发空气参数测量数据到上位机14。上位机14接收空气参数测量数据，还原高大空间空气参数全景分布情况。
根据高大空间建筑特点和气流组织形式，确定各区域空气监测点。无线传感器11在各监测点布置。在本实施例中，例如航站楼中，将空气监测点布置在地面、墙壁、支柱、重要设备以及空调送风区域，无线传感器11在水平方向上均匀分布，以尽量少的监测点数正确反映航站楼空气参数。
根据高大空间建筑特点和气流组织形式，设置一个或一个以上监测点。一般为多个监测点，在各个监测点安装无线传感器11。给各个无线传感器11设置编号。
无线传感器11的种类包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、PM2.5检测传感器。其中温度传感器用于测量空间温度。湿度传感器用于测量空气湿度。二氧化碳浓度传感器用于测量空气中二氧化碳浓度。PM2.5检测传感器用于测量空气中PM2.5浓度值。PM2.5是指大气中空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物。
无线传感器11使用电池供电，不需要外接电源，自带无线通信模块，通过无线通信模块发送空气参数测量数据到无线通信网关12。
无线传感器11与无线通信网关12之间的传输网络支持LoRa、NB-LoT、ZigBee、GPRS、WIFI通信。无线通信网关12的数量为1个或一个以上，每个无线通信网关12可连接的传感器数量大于30个。无线传感器11与所述无线通信网关12的距离小于等于300米。也就是说无线通信网关12的数量与位置设置与无线传感器11的数量及位置有关，根据无线传感器11的数量及位置设置无线通信网关12的数量与位置，保证二者的通信距离不大于300米。
无线传感器11发送空气参数测量数据到无线通信网关12的时间间隔为1秒至30分钟。
在本实施例中，对于发送数据的时间可以进行设置为5分钟。也就是说每隔5分钟检测一次空气参数数据，并将带有时间标记和测点编号的测量数据发送到附近300米内的无线通信网关12。其中，测点编号可以在无线传感器11上设置，也可以通过无线通信网关12远程连接设置，同一个监测系统内的无线传感器11测点编号不允许重复。
无线通信网关12接收附近300米区域内的无线传感器11传来的空气参数测量数据。所有的无线通信网关12均将接收到的数据转发至交换机13。
上位机14通过与交换机13通信，获取空气参数测量数据，还原高大空间空气参数全景分布情况。
图2是本实用新型另一实施例提供的一种高大空间空气参数全景监测系统组成示意图，系统包括无线传感器21、无线通信网关22、交换机23、上位机24。
无线传感器21获取空气参数测量数据，发送空气参数测量数据到无线通信网关。无线通信网关22接收空气参数测量数据，转发空气参数测量数据到交换机23。交换机23接收空气参数测量数据，转发空气参数测量数据到上位机24。上位机24接收空气参数测量数据，还原高大空间空气参数全景分布情况。
本实施例中，无线传感器21、无线通信网关22、交换机23与上述实施例中的无线传感器11、无线通信网关12、交换机13一致，不再赘述。
上位机24包括数据采集服务器241、数据库服务器242、应用服务器243。
数据采集服务器241接收空气参数测量数据。数据库服务器242基于空气参数测量数据，还原高大空间空气参数全景分布情况。应用服务器243对高大空间空气参数全景分布情况进行图形化展示并提供历史数据存储、分析、查询功能。
其中，数据库服务器242包括插值计算模块2421、全景还原模块2422。
插值计算模块2421基于空气参数测量数据插值计算高大空间各个传感器测试点的空气参数。全景还原模块2422基于各个传感器测试点的空气参数还原高大空间空气参数全景分布情况。
在本实施例中，插值计算模块2421采用空间插值法中的反距离加权插值法，预测点S0处的预测值Z(S0)，可由以下公式得到。
其中，Z(Si)表示点Si处的空气参数，λi0表示计算Z(S0)过程中样本点Si的权重，di0表示点S0到点Si的距离，p为计算过程中的权重参数。
根据样本点和预测点之间的距离远近，分别给样本点的属性值赋予与距离对应的权重。距离预测点较近的样本点可以认为其对预测点的贡献较大，其属性值被赋予相对较大的权重，距离较远的样本点的属性值则相应的被赋予较小的权重。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种高大空间空气参数全景监测系统，其特征在于，所述系统包括：
无线传感器，根据高大空间建筑特点和气流组织形式布置，获取空气参数测量数据，发送所述空气参数测量数据到无线通信网关；
所述无线通信网关，接收所述空气参数测量数据，转发所述空气参数测量数据到交换机；
所述交换机，接收所述空气参数测量数据，转发所述空气参数测量数据到上位机；
所述上位机，接收所述空气参数测量数据，还原高大空间空气参数全景分布情况。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线传感器使用电池供电。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线传感器自带无线通信模块，与所述无线通信网关通信，发送所述空气参数测量数据到所述无线通信网关。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线传感器包括：
温度传感器，测量空间温度；
湿度传感器，测量空气湿度；
二氧化碳浓度传感器，测量空气中二氧化碳浓度；
PM2.5检测传感器，测量空气中PM2.5浓度值。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线传感器与所述无线通信网关的距离小于等于300米。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线传感器与所述无线通信网关之间的传输网络支持LoRa、NB-LoT、ZigBee、GPRS、WIFI通信。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线传感器发送所述空气参数测量数据到所述无线通信网关的时间间隔为1秒至30分钟。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线通信网关的数量为1个或一个以上，每个所述无线通信网关可连接的传感器数量大于30个。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机包括：
数据采集服务器，接收所述空气参数测量数据；
数据库服务器，基于所述空气参数测量数据，还原高大空间空气参数全景分布情况；
应用服务器，对所述高大空间空气参数全景分布情况进行图形化展示并提供历史数据存储、分析、查询功能。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述数据库服务器包括：
插值计算模块，基于所述空气参数测量数据插值计算高大空间各个传感器测试点的空气参数；
全景还原模块，基于所述各个传感器测试点的空气参数还原高大空间空气参数全景分布情况。
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