CN209927171U - 一种天气预报与环境及水质监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及监测领域，特别地涉及一种天气预报与环境及水质监测系统。本实用新型公开了一种天气预报与环境及水质监测系统，包括主控制模块、电源模块、WIFI模块、显示模块、温湿度检测模块、PM2.5检测模块、可燃气检测模块和水质检测模块，所述电源模块为整个系统供电，所述WIFI模块、显示模块、温湿度检测模块、PM2.5检测模块、可燃气检测模块和水质检测模块分别与主控制模块连接，所述WIFI模块用于与云服务器通信连接，获取天气预报数据并将检测到的相关数据上传至云服务器。本实用新型可以实现实时天气预报、环境质量监测和水质监测，具有结构简单、安全可靠、实时性和实用性强、可扩展性强、成本低等优点。

Description

一种天气预报与环境及水质监测系统

技术领域

本实用新型属于监测领域，具体地涉及一种天气预报与环境及水质监测系统。

背景技术

随着社会科技的进步和生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，都希望自己所处的环境能够舒适健康，所以就对周围环境中的参数越来越重视，这是因为环境中某些元素的一些细微变化就有可能对他们的健康造成损害。环境实时监测设备能帮助人们对周边环境有一个清楚的认识，即便环境发生异常时也能从容应对；同时，人们对用水安全也越来越重视，因为水质的变化有可能对他们的健康造成损害，因此，对水质进行实时监测则很有必要。另外，人们不管是工作还是游玩几乎每天都要出行，然而天气的变换可能会影响当天的计划，所以看天气预报就成了大家出门前必不可少的一件事情。但现有的天气预报，环境监测和水质监测设备都是独立的，功能较单一，要同时实现天气预报，环境监测和水质监测就必须购买三种设备，不仅成本高，且结构复杂，使用不便，实时性、实用性和可扩展性差。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种天气预报与环境及水质监测系统用以解决上述存在的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种天气预报与环境及水质监测系统，包括主控制模块、电源模块、WIFI模块、显示模块、温湿度检测模块、PM2.5检测模块、可燃气检测模块和水质检测模块，所述电源模块为整个系统供电，所述WIFI模块、显示模块、温湿度检测模块、PM2.5检测模块、可燃气检测模块和水质检测模块分别与主控制模块连接，所述WIFI模块用于与云服务器通信连接，获取天气预报数据并将检测到的相关数据上传至云服务器。

进一步的，所述水质检测模块包括PH值检测模块和液体浊度检测模块，所述PH值检测模块和液体浊度检测模块分别与主控制模块连接。

更进一步的，所述PH值检测模块采用E-201-C型复合电极来实现，所述液体浊度检测模块采用型号为TSW-20M的浊度传感器来实现。

进一步的，还包括语音播报模块，所述语音播报模块与主控制模块连接。

更进一步的，所述语音播报模块采用型号为SYN6288的语音合成芯片来实现。

进一步的，所述电源模块包括5V稳压电路和3.3V稳压电路。

更进一步的，所述5V稳压电路采用型号为L78S05的三端稳压芯片来实现，所述3.3V稳压电路采用型号为AMS1117的正向低压降稳压器来实现。

进一步的，所述显示模块采用LCD电容屏来实现。

进一步的，所述WIFI模块采用型号为ESP8266的WIFI模块来实现。

进一步的，所述PM2.5检测模块采用型号为ZPH01的传感器来实现。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型可以实现实时天气预报、环境质量监测和水质监测，具有集成度高、结构简单、安全可靠、实时性和实用性强、可扩展性强、成本低等优点。

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要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本实用新型具体实施例的结构框图；

图2为本实用新型具体实施例的部分电路原理图；

图3为本实用新型具体实施例的另一部分电路原理图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种天气预报与环境及水质监测系统，包括主控制模块10、电源模块19、WIFI模块16、显示模块17、温湿度检测模块11、PM2.5检测模块12、可燃气检测模块13和水质检测模块，所述电源模块19为整个系统供电，所述WIFI模块16、显示模块17、温湿度检测模块11、PM2.5检测模块12、可燃气检测模块13和水质检测模块分别与主控制模块10连接，所述WIFI模块16用于与云服务器2通信连接，获取天气预报数据、时间数据等并将温湿度检测模块11、PM2.5检测模块12、可燃气检测模块13和水质检测模块检测到的相关数据上传至云服务器2进行实时采集和数据统计。

本具体实施例中，主控制模块10优选采用型号为STM32F429IGT6的微处理器来实现，但不限于此。STM32F429IGT6微处理器是基于ARM公司设计的Cortex-M4内核，其主频为180MHz，Cortex-M4内核拥有单精度浮点运算单元(Float Point Unit)和内存保护单元(Micro Processor Uint)，支持ARM平台下的所有单精度数据运算和数据类型，以及能够完成一整套DSP指令，具体电路详见图2和3，此不再细说。

本具体实施例中，所述电源模块19包括5V稳压电路和3.3V稳压电路，用于将12V直流电源转换为5V电源和3.3V电源，所述5V稳压电路采用型号为L78S05的三端稳压芯片U1来实现，L78S05三端稳压芯片U1，其输出电压为5V，输出电流为2A，所述3.3V稳压电路采用型号为AMS1117的正向低压降稳压器U2来实现，该系列有可调电压版和固定电压版，本实施例采用的是3.3V的固定电压版，输入电压为5V，输出电压为3.3V。正向低压降稳压器U2的4脚接散热片，具体电路详见图3，此不再细说。

本具体实施例中，所述显示模块17采用LCD电容屏来实现，但不限于此。由于本实施例中，需要将通过WIFI模块16获取的天气预报和北京时间以及各个检测模块所测量的数据显示出来，还需要外加一些图形做修饰，所以显示模块17优选采用5寸的LCD电容屏。因为STM32F4系列微处理器在芯片内部已经集成嵌入式TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD)显示控制器(LTDC)，所以不需要额外的液晶控制器芯片即可控制液晶面板，LTDC的控制信号线与液晶面板的信号线相对应，拥有HSYNC、VSYNC、DE、CLK及RGB信号线各8根，连接时只需将对应引脚连接起来即可，具体电路详见图2和3，此不再细说。

本具体实施例中，所述WIFI模块16优选采用型号为ESP8266的WIFI模块X3来实现。ATK-ESP8266是一款由ALIENTEK公司生产的UART-WIFI(串口-无线)模块。ATK-ESP8266板载为安信可公司的ESP8266模块，内置TCP/IP协议栈，能够实现串口与WIFI之间的转换。该模块支持三种工作模式，分别为：AP模式、STA模式和AP+STA模式，具体电路详见图2和3，此不再细说。

本具体实施例中，所述温湿度检测模块11优选采用型号为SHT20的传感器X4来实现，用于采集环境中的温湿度数据，SHT20传感器X4是一款高精度、低功耗、性能稳定的温湿度检测模块，其数据接口为串口方式，可测量温度量程为：-40～125℃，温度精度为：±0.3℃，湿度量程为：0～100％RH，湿度精度为：±3％RH，具体电路详见图2和3，此不再细说。

本具体实施例中，所述PM2.5检测模块12优选采用型号为ZPH01的传感器X5来实现，用于采集环境中的PM2.5浓度。ZPH01传感器X5可灵敏检测出直径为1微米以上的灰尘颗粒物，其工作原理为：加热源加热形成向上的气流使得带颗粒物的空气流过，发射光源发出光线，当光线照射在颗粒物上形成散射，散射光线经透镜汇聚到光接收器上，光接收器接收完成后将信号进行处理，然后经输出电路输出，具体电路详见图2和3，此不再细说。

本具体实施例中，可燃气检测模块13优选采用型号为MQ-9的传感器X6来实现，MQ-9传感器X6使用在空气中电导率很低的二氧化锡作为它的气敏材料，通过加热使电导率发生变化，它的电导率随着周围环境中的可燃气体溶度的增加而增大，根据这一关系通过简单的电路就能将电导率的变化转换成气体溶度的变换所对应的电信号输出。MQ-9传感器X6对一氧化碳、甲烷、丙烷、液化气等可燃气体的灵敏度极高，而且这款传感器的成本低廉，具体电路详见图2和3，此不再细说。

本具体实施例中，所述水质检测模块包括PH值检测模块14和液体浊度检测模块15，所述PH值检测模块14和液体浊度检测模块15分别与主控制模块10连接。当然，在其它实施例中，还可以根据实际需要增加其它水质检测模块，扩展性好。

本具体实施例中，所述PH值检测模块14采用E-201-C型复合电极X8来实现，该传感器具有测量范围宽、重复性好、稳定性高、精度高等特点，具体电路详见图2和3，此不再细说。

本具体实施例中，所述液体浊度检测模块15采用型号为TSW-20M的浊度传感器X7来实现。TSW-20M浊度传感器X7利用光学原理，通过测量被测溶液中悬浮颗粒物的光透过率和散射率来判断浊度情况。在传感器探头的内部有一个红外线对管，当红外光线穿过一定量的溶液时，光线的透过量取决于该溶液的污浊程度，溶液越浑浊，透过的光就越少，光接收端把透过的光强度转换为对应的电流大小，透过的光多，电流大，反之透过的光少，电流小。经过信号调理电路，将电流信号转化为电压模拟量输出。具体电路详见图2和3，此不再细说。

进一步的，还包括语音播报模块18，所述语音播报模块18与主控制模块10连接，用于实现采集数据和天气预报的语音播报和异常报警的功能。

本具体实施例中，所述语音播报模块18采用型号为SYN6288的语音合成芯片X9和喇叭来实现。具体电路详见图2和3，此不再细说。

本具体实施例中，云服务器2包括OneNET云平台和天气预报服务器(如心知天气网站服务器)，OneNET云平台是中国移动推出的一款物联网云平台，其开发流程简单，用户只需按照相应步骤进行操作即可将设备接入OneNET进行产品开发。

在其它实施例中，还可以通过增加检测相应的传感器来扩展需要监测的数据类型，以适应不同监测场合的需求。如酒精传感器、酚醛传感器等，扩展性好。

工作过程：温湿度检测模块11、PM2.5检测模块12、可燃气检测模块13、PH值检测模块14和液体浊度检测模块15分别实时检测空气温湿度、PM2.5浓度值、可燃气体浓度(如一氧化碳、甲烷、丙烷、液化气等)、水的PH值以及水浊度值，并传输给主控制模块10，主控制模块10将采集到的数据通过WIFI模块16实时上传至OneNET云平台，实现数据的记录及统计，如统计PM2.5的每日浓度变化情况，月度或者年度变化趋势等；同时通过LCD电容屏17进行显示和通过语音播报模块18进行播报，主控制模块10通过WIFI模块16实现联网获取任何所需区域的天气预报(近五天各项天气信息)和北京时间(含日期、星期等信息)，并通过LCD电容屏17进行显示和通过语音播报模块18进行播报。

本实用新型可以实现实时天气预报、环境质量监测和水质监测，具有集成度高、结构简单、安全可靠、实时性和实用性强、可扩展性强、成本低等优点。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种天气预报与环境及水质监测系统，其特征在于：包括主控制模块、电源模块、WIFI模块、显示模块、温湿度检测模块、PM2.5检测模块、可燃气检测模块和水质检测模块，所述电源模块为整个系统供电，所述WIFI模块、显示模块、温湿度检测模块、PM2.5检测模块、可燃气检测模块和水质检测模块分别与主控制模块连接，所述WIFI模块用于与云服务器通信连接，所述云服务器包括天气预报服务器，所述WIFI模块用于获取天气预报数据并将检测到的相关数据上传至云服务器。

2.根据权利要求1所述的天气预报与环境及水质监测系统，其特征在于：所述水质检测模块包括PH值检测模块和液体浊度检测模块，所述PH值检测模块和液体浊度检测模块分别与主控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的天气预报与环境及水质监测系统，其特征在于：所述PH值检测模块采用E-201-C型复合电极来实现，所述液体浊度检测模块采用型号为TSW-20M的浊度传感器来实现。

4.根据权利要求1所述的天气预报与环境及水质监测系统，其特征在于：还包括语音播报模块，所述语音播报模块与主控制模块连接。

5.根据权利要求4所述的天气预报与环境及水质监测系统，其特征在于：所述语音播报模块采用型号为SYN6288的语音合成芯片来实现。

6.根据权利要求1所述的天气预报与环境及水质监测系统，其特征在于：所述电源模块包括5V稳压电路和3.3V稳压电路。

7.根据权利要求6所述的天气预报与环境及水质监测系统，其特征在于：所述5V稳压电路采用型号为L78S05的三端稳压芯片来实现，所述3.3V稳压电路采用型号为AMS1117的正向低压降稳压器来实现。

8.根据权利要求1所述的天气预报与环境及水质监测系统，其特征在于：所述显示模块采用LCD电容屏来实现。

9.根据权利要求1所述的天气预报与环境及水质监测系统，其特征在于：所述WIFI模块采用型号为ESP8266的WIFI模块来实现。

10.根据权利要求1所述的天气预报与环境及水质监测系统，其特征在于：所述PM2.5检测模块采用型号为ZPH01的传感器来实现。

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