CN214374630U - 一种具有aqi显示功能的空气质量监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种具有AQI显示功能的空气质量监测仪，包括：监测装置，用于将污染物浓度转换成可识别的电信号；采集装置，与监测装置连接，用于采集所述电信号，对电信号进行A/D转换以及滤波处理；控制及通讯装置，与采集装置连接，用于控制采集装置的运行状态，并计算出AQ I数据，将所述AQI数据传送给采集装置；呼吸灯单元与采集装置连接，用于根据AQI数据进行不同亮度和不同颜色的显示；供电单元，用于监测装置、采集装置以及控制及通讯装置供电。所述空气质量监测仪可更直观的观察当前空气质量指数和污染等级。

Description

一种具有AQI显示功能的空气质量监测仪

技术领域

本实用新型涉及环境空气质量监测的技术领域，尤其涉及一种具有AQI显示功能的空气质量监测仪。

背景技术

随着国民经济的发展人们生活水平得到显著提高，国内工业化的快速发展的同时空气污染变得日益严峻，空气质量变差，雾霾时有发生，因此空气质量监测就显现的尤其重要。

空气质量监测是对存在于空气中的污染物质进行定点、连续或定时采样和测量，一般在一个城市会设有多个空气质量监测站点并安装自动监测设备，监测结果通过人工方式取回或者通过有线、无线方式上传至某个特定的数据服务平台，通过对数据的分析得到相应的IAQI指数和AQI指数，当AQI指数大于50 时，IAQI最大的污染物作为首要污染物，若IAQI最大的污染物为两项或两项以上时，并列为首要污染物，AIQI是Air Quality Index，空气质量指数的简称，是2012年3月国家发布的新空气质量评价标准，污染物监测指标为二氧化硫、二氧化氮、PM10、PM2.5、一氧化碳和臭氧六项，数据每小时更新一次，AQI将这六项污染物用同一的评价标准呈现。

但是，市面上用于室外空气质量检测的监测设备并未设置空气质量相关数据显示和指示功能，采用将数据直接上传至数据服务平台分析；即使部分设备具有运行状态显示指示灯或安装有LED显示屏，也只可直接显示当前测量污染物数据，导致人们无法直观了解当前空气质量指数AQI值以及污染等级。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于：提供一种具有AQI显示功能的空气质量监测仪，旨在解决现有的设备无法直观地观察到当前空气质量指数AQI值以及污染等级的问题。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种具有AQI显示功能的空气质量监测仪，包括：

监测装置，用于将污染物浓度转换成可识别的电信号；

采集装置，与所述监测装置连接，用于采集所述电信号，并对所述电信号进行A/D转换以及滤波处理；

控制及通讯装置，与所述采集装置连接，用于控制所述采集装置的运行状态，并计算出AQI数据，将所述AQI数据传送给所述采集装置；

呼吸灯单元，与所述采集装置连接，用于根据所述AQI数据进行不同亮度和不同颜色的显示；

供电单元，用于给所述监测装置、所述采集装置以及所述控制及通讯装置供电。

本实用新型设置有监测装置、采集装置及控制与通讯装置，可实现对空气质量不同参数的采集并计算处理，采集装置通过PWM方式控制呼吸灯单元发光并达到呼吸灯效果，让观察人员更直观的了解当前空气质量等级，不仅可以用在室外空气质量监测，同时也可作为室内环境监测使用。

进一步地，所述监测装置设置有与所述采集装置相连接的第一传感器，所述第一传感器包括颗粒物传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器、臭氧传感器、二氧化氮传感器、硫化氢传感器、PID传感器、氨气传感器以及二氧化碳传感器中的一种或多种。

进一步地，所述采集装置设有第二传感器，所述第二传感器包括温湿度传感器、大气压传感器、噪声传感器中的一种或多种。

通过设置多种传感器，根据多种传感器可对空气中不同的因素进行采集，实现对环境质量的监测。

进一步地，还包括设于所述采集装置上的GPS定位模块，所述GPS定位模块与GPS定位天线连接。

进一步地，所述控制及通讯装置包括GPRS模块，所述GPRS模块用于将所述采集装置采集到的信息上传至服务器端。

进一步地，所述控制及通讯装置还包括wifi模块，所述wifi模块可连接外部设备，通过所述外部设备对空气质量监测仪进行参数设置。

进一步地，还包括壳体，所述监测装置、所述采集装置、所述控制及通讯装置、所述呼吸灯单元以及所述供电单元均设于所述壳体内，所述壳体的底部设置有与所述采集装置连接的外部接口。

进一步地，所述外部接口包括风速风向传感器接口、LED显示屏接口、噪声传感器接口以及雨量传感器接口的一种或多种。

进一步地，所述呼吸灯单元包括光源和导光结构，所述光源与所述采集装置相连接，所述导光结构设于所述壳体上，所述导光结构可将所述光源发射的光传导到所述壳体上。

进一步地，所述呼吸灯单元呈环状，且嵌于所述壳体的内侧壁。

通过将所述呼吸灯单元呈环状设置在所述壳体周侧的内侧壁，使得所述壳体的周侧均能发光，可更直观的观察当前空气质量指数。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：在产品应用上，不仅实现了传统空气质量监测仪的功能，同时还具有显示AQI指数的呼吸灯功能，让观察人员更直观的了解当前空气质量等级；本实用新型既可以用在室外空气质量监测，同时也可作为室内环境监测的使用；从产品技术上，控制及通讯装置将采集装置采集到的电信号转换成AQI数据，并将计算后的AQI数据发送给采集装置，采集装置通过PWM方式控制多色光源发光并达到呼吸灯的效果，通过导光结构使多色光源发出的光在壳体的一周发光，可更直观的观察当前空气质量指数和污染等级。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例所述具有AQI显示功能的空气质量监测仪的结构示意图。

图2位本实用新型实施例所述具有AQI显示功能的空气质量监测仪的电路连接示意图。

图中：

1、监测装置；2、采集装置；3、控制及通讯装置；4、供电单元；5、呼吸灯单元；6、外部接口；7、壳体；8、GPS定位天线；9、显示窗口。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

市面上用于室外空气质量检测的监测设备并未设置空气质量相关数据显示和指示功能，采用将数据直接上传至数据服务平台分析；即使部分设备具有运行状态显示指示灯或安装有LED显示屏，也只可直接显示当前测量污染物数据，导致人们无法直观了解当前空气质量指数AQI值以及污染等级。

本方案在产品应用上，不仅实现了传统空气质量监测仪的功能，同时还具有现实AQI指数的呼吸灯功能，让观察人员更直观的了解当前空气质量等级；本实用新型既可以用在室外空气质量监测，同时也可作为室内环境监测的使用；从产品技术上，控制及通讯装置3将采集装置2采集到的电信号转换成AQI数据，将计算后的AQI数据发送给采集装置2，采集装置2通过PWM方式控制多色光源发光并达到呼吸灯的效果，通过导光结构使多色光源发出的光在壳体7的一周发光，可更直观的观察当前空气质量指数。

如图1所示，本实施例一种具有AQI显示功能的空气质量监测仪，包括：

监测装置1，用于将污染物浓度转换成可识别的电信号；

采集装置2，与所述监测装置1连接，用于采集所述电信号，并对所述电信号进行A/D转换以及滤波处理；

控制及通讯装置3，与所述采集装置2连接，用于控制所述采集装置2的运行状态，并计算出AQI数据，将所述AQI数据传送给所述采集装置2；

呼吸灯单元5，与所述采集装置2连接，用于根据所述AQI数据进行不同亮度和不同颜色的显示；

供电单元4，用于给所述监测装置1、所述采集装置2以及所述控制及通讯装置3供电。

在本实用新型中，所述监测装置1将采集的信息转换成可识别的电信号后，所述采集装置2采集所述电信号，所述控制及通讯装置3将所述采集装置2采集到的电信号计算出各项污染物空气质量分指数IAQI数据，从各项污染物的 IAQI中选择最大值确定为AQI，当AQI大于50时，将IAQI的最大的污染物确定为首要污染物，所述控制及通讯装置3将确定的AQI发送给所述采集装置2；其中，需要说明的是，所述采集装置2还可对所述监测装置的工作时间进行控制。

所述采集装置2包括单片机等控制电路，所述单片机根据空气质量指数AQI 数据通过PWM方式控制占空比，占空比越大，所述呼吸灯单元5发出的光越亮，相反占空比越小，所述呼吸灯单元5发出的光越暗，不同的占空比可以使所述呼吸灯单元5产生不同的亮度，从而达到呼吸灯显示效果；其中，所述采集装置2上设置有GPS模块，用于采集经度、维度、高度信息。

需要说明的是，PWM的频率要大于人眼识别的频率，否则会出现光源闪烁现象，不能实现呼吸灯效果；其中，PWM波的产生可以由单片机的GPIO口产生，其原理为通过GPIO口输出的高低电平和延时产生PWM波，也可以通过定时器利用比较寄存器方式和双稳态震荡器方式产生PWM波；由于所述呼吸灯单元5的显示颜色要与空气质量指数AQI值相关联，因此，在本实用新型的实施例中，优先采用所述单片机的GPIO口产生PWM波的方式更合理。

所述供电单元4可将AC220V市电转换成所述监测装置1、所述采集装置2、所述控制及通讯装置3所需的DC12V直流电压。

进一步地，所述监测装置1设有与所述采集装置2相连接的第一传感器，所述采集装置2通过所述第一传感器可采集到不同的空气质量数据。

在本实用新型中，所述第一传感器为颗粒物传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器、臭氧传感器、二氧化氮传感器、硫化氢传感器、PID传感器、氨气传感器以及二氧化碳传感器中的一种或多种。

可以理解的是，所述颗粒物传感器用于采集PM2.5、PM10、PM1、TSP、例子数参数，其中，所述TSP(total suspended particulate)为总悬浮微粒，又称总悬浮颗粒物。指用最新标准大容量颗粒采集器在滤膜上收集到的颗粒物的总质量，有人为源和自然源之分，人为源主要是燃煤、燃油、工业生产过程等人为活动排放出来的，自然源主要有土壤、扬尘、沙尘经风力的作用输送到空气中而形成的。

所述PID传感器是一种能感知环境中总挥发性有机物的传感器，PID使用了一个紫外灯(UV)光源将有机物分子电离成可被检测到的正负离子(离子化)。检测器捕捉到离子化了的气体的正负电荷并将其转化为电流信号实现气体浓度的测量。

其中AQI的计算与评价的过程大致可分为三个步骤：

第一步，对照各项污染物的分级浓度限值，以细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO₂)、二氧化氮(NO₂)、臭氧(O₃)、一氧化碳 (CO)等各项污染物的实测浓度值(其中PM2.5、PM10为24小时平均浓度)分别计算得出空气质量分指数(Individual AirQuality Index，简称IAQI)；

空气质量分指数的计算方法：

污染物项目P的空气质量分指数按式计算：

IAQI_P＝(IAQI_Hi-IAQI_LO)/(BP_Hi-BP_LO)*(C_P-BP_LO)+IAQI_LO

式中：IAQI_P为污染物项目P的空气质量分指数；C_P为污染物项目P的质量浓度值；BP_Hi为表1中与C_P相近的污染物浓度限值的高位值；BP_LO为表1中与相近的污染物浓度限值的低位值；IAQI_Hi为表1中与BP_Hi对应的空气质量分指数； IAQI_LO为表1中与BP_LO对应的空气质量分指数；

第二步，从各项污染物的中IAQI选择最大值确定确定为AQI，当AQI大于 50时将IAQI最大的污染物确定为首要污染物；

第三步，对照AQI分级标准，确定空气质量级别、类别以及表示颜色、健康影响与建议措施。

其中，表1为空气质量分指数以及对应污染物项目浓度限值，可以通过国家公布的空气质量指数AQI数据以及对应的等级，采取必要的防护措施，表1 如下：

表1空气质量分指数及对应的污染物项目浓度限值表

进一步地，所述采集装置2设有第二传感器，所述第二传感器包括温湿度传感器、大气压传感器、噪声传感器中的一种或多种，所述采集装置2可用于采集所述第二传感器的输出信号。

所述温湿度传感器是一种装有湿敏和热敏元件，能够用来测量温度和湿度的传感器装置，其中，所述温湿度传感器具有体积小、性能稳定等特点。

其中，所述控制及通讯装置3包括GPRS模块以及wifi模块，所述GPRS模块用于将所述采集装置2采集到的信息上传至所述服务器端，所述wifi模块可连接外部设备，通过所述外部设备对所述空气质量监测仪进行参数设置。

需要说明的是，所述控制及通讯装置3的控制功能可用于控制所述空气质量监测仪的运行状态，所述运行状态包括所述空气质量监测仪的重启、接收执行配置文件、控制外部设备的启/停等。

如图2所示，本方案还包括壳体7，所述检测装置1、所述采集装置2、所述控制及通讯装置3、所述呼吸灯单元5以及所述供电单元4均设于所述壳体7 内，所述壳体7的底部设置有与所述采集装置2连接的外部接口6。

具体的，所述壳体7具有一容纳腔，所述采集装置2、所述控制及通讯装置 3以及所述供电单元4均设于所述容纳腔内，所述容纳腔可对所述采集装置2、所述控制及通讯装置3以及所述供电单元4起到防尘、防雨作用。

在本实用新型中，所述监测装置1以及所述外部接口6均贯穿所述壳体7 的底部并延伸至所述壳体7的下方，方便所述监测装置1对空气质量信息的采集，同时通过所述外部接口6，可连接外部的其他传感器，可进一步地对空气质量信息的采集。

进一步地，所述呼吸灯单元5包括与所述采集装置2连接的光源以及可将所述光源发射的光传导到所述壳体7上的导光结构；其中，所述导光结构设于所述壳体7上。

可以理解的是，所述多色光源显示的颜色与国家标准的空气质量指数AQI 所规定的颜色对应的空气质量相同，灯光颜色有绿色、黄色、橙色、红色、紫红色、褐红色；也可根据不同的用户或不同的应用场景显示不同的颜色，例如，颜色可显示为绿色、黄色、红色分别对应空气质量指数的优、良、差；其中，所述导光结构可设置成环状。

进一步地，所述外部接口6包括风速风向传感器接口、LED显示屏接口、噪声传感器接口以及雨量传感器接口的一种或多种。

本实用新型可通过所述LED显示屏接口连接LED显示屏，通过所述LED显示屏可显示当前的空气质量状况。

在本实用新型中，还包括GPS定位模块，所述GPS定位模块与所述采集装置2连接。所述壳体7的顶部设有GPS定位天线8，所述GPS定位天线8与所述 GPS模块连接，用于采集经度、维度、高度信息。

进一步地，所述呼吸灯单元5呈环状，嵌于所述壳体7的内侧壁；所述壳体7上还可设置用于显示所述呼吸灯单元5状态的显示窗口9。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作，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”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有AQI显示功能的空气质量监测仪，其特征在于，包括：

监测装置，用于将污染物浓度转换成可识别的电信号；

采集装置，与所述监测装置连接，用于采集所述电信号，并对所述电信号进行A/D转换以及滤波处理；

控制及通讯装置，与所述采集装置连接，用于控制所述采集装置的运行状态，并计算出AQI数据，将所述AQI数据传送给所述采集装置；

呼吸灯单元，与所述采集装置连接，用于根据所述AQI数据进行不同亮度和不同颜色的显示；

供电单元，用于给所述监测装置、所述采集装置以及所述控制及通讯装置供电。

2.根据权利要求1所述的具有AQI显示功能的空气质量监测仪，其特征在于，所述监测装置设有与所述采集装置相连接的第一传感器，所述第一传感器包括颗粒物传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器、臭氧传感器、二氧化氮传感器、硫化氢传感器、PID传感器、氨气传感器以及二氧化碳传感器中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的具有AQI显示功能的空气质量监测仪，其特征在于，所述采集装置设有第二传感器，所述第二传感器包括温湿度传感器、大气压传感器、噪声传感器中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的具有AQI显示功能的空气质量监测仪，其特征在于，还包括设于所述采集装置上的GPS定位模块，所述GPS定位模块与GPS定位天线连接。

5.根据权利要求1所述的具有AQI显示功能的空气质量监测仪，其特征在于，所述控制及通讯装置包括GPRS模块，所述GPRS模块用于将所述采集装置采集到的信息上传至服务器端。

6.根据权利要求5所述的具有AQI显示功能的空气质量监测仪，其特征在于，所述控制及通讯装置还包括wifi模块，所述wifi模块可连接外部设备，通过所述外部设备对空气质量监测仪进行参数设置。

7.根据权利要求1所述的具有AQI显示功能的空气质量监测仪，其特征在于，还包括壳体，所述监测装置、所述采集装置、所述控制及通讯装置、所述呼吸灯单元以及所述供电单元均设于所述壳体内，所述壳体的底部设置有与所述采集装置连接的外部接口。

8.根据权利要求7所述的具有AQI显示功能的空气质量监测仪，其特征在于，所述外部接口包括风速风向传感器接口、LED显示屏接口、噪声传感器接口以及雨量传感器接口的一种或多种。

9.根据权利要求7所述的具有AQI显示功能的空气质量监测仪，其特征在于，所述呼吸灯单元包括光源和导光结构，所述光源与所述采集装置相连接，所述导光结构设于所述壳体上，所述导光结构可将所述光源发射的光传导到所述壳体上。

10.根据权利要求7所述的具有AQI显示功能的空气质量监测仪，其特征在于，所述呼吸灯单元呈环状，且嵌于所述壳体的内侧壁。

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