公共场所空气环境监测公示系统的制作方法

专利名称：公共场所空气环境监测公示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空气环境监测公示系统，更加具体地说，涉及一 种用于在公共场所中监测空气环境并且将监测到的数据公示给人群的 系统。
背景技术：
在公共场所中，尤其是大型的商业中心，比如百货商场等地，由 于人们处于一个相对封闭的空间中，空气流动程度不如在户外高，所 以污染物易于在空气中累积。这时，某些商场采用显示屏来显示空气 中的污染物及其浓度，以便顾客可以清楚地知道自身所处的环境情况。
图1示出了一种现有技术的空气环境监测公示系统，其包括一个
或多个传感器IO， 一个或多个直接数字控制器(DDC) 20，计算机30 和LED屏40。其中，传感器10感应的模拟量信号被直接传送给DDC(直 接数字控制器)20， DDC20将模拟信号经自身的转换处理，将传感器10 传来的模拟信号转化成数字信号，并通过和计算机30的网络接口传输 给计算机30，计算机30对接收到的数字信号进行进一步的处理，将处 理好的信号通过RS232接口传输到LED屏40进行显示。其中模拟量 的数量是根据DDC20的模拟量输入接口数量决定。而DDC20的数量 是由现场应用要求决定的。
以上的空气环境检测公示系统能够通过传感器检测空气中的污染 物及其浓度，并且将有关数据实时显示在LED屏上，使得顾客能够实
时地了解所处环境中的空气质量。但是，该系统具有组成复杂，集成 度低，成本高的缺点，因此，当需要更多的现场检测点时，成本将迅 速增加。另外，无法将多套该系统联接起来，远程监控。

发明内容
因此，本发明意在解决由于现有技术的缺陷引起的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种公共场所空气环境监测公示系统，其能 够实现系统的高度集成性，从而便于用户使用安装，并且降低制造过 程的复杂度，从而提高产量，降低成本。
本发明的目的是提供一种公共场所空气环境监测公示系统，其能 够通过系统控制器控制数据的处理，并且发送处理的数据到外围处理 设备，从而实现环境数据的集中监控和管理。
根据本发明的一个方面，提供了一种公共场所空气环境监测公示 系统，其包括 一个或多个变送器，其用于感应空气中的各种气体的 浓度以及温度、湿度、新风量、可吸入颗粒物等环境参数，并且感应 到的数据经过处理之后传送到系统控制器；系统控制器，其连接在一
个或多个变送器和LED屏之间，从变送器接收环境数据，处理该环境 数据，并且将该环境数据以可显示的格式发送到LED屏；LED屏，其 用于从系统控制器接收环境数据，并显示在LED屏上。
优选地，采用多功能高集成度的嵌入式微处理单片机实现本发明 的系统控制器和变送器以实时处理数据。
优选地，本发明的公共场所空气环境监测公示系统的系统控制器 可以集成在LED屏中。
优选地，本发明的公共场所空气环境监测公示系统的一个或多个 变送器和系统控制器具有通信接口，并通过通信接口实现相互通信。
优选地，本发明的公共场所空气环境监测公示系统的系统控制器 具有可以与外围处理设备通信的多个通信接口，从而将处理的数据发 送到相应接口的外围网络，并且从外围网络接收信息。
优选地，通过系统控制器对于数据的处理以及传送到外围处理设 备以便集中监控，.可以增强系统的功能。
通过本发明的公共场所空气环境监测公示系统，可以实现系统的 集成安装，并且同时可以监控远程设置的传感器感应到的空气环境数 据，便于不同用户操作。
通过本发明的公共场所空气环境监测公示系统的系统控制器具有
可以连接GPRS设备功能的通信接口 ，可以通过GPRS或CDMA直接 进行无线通信，实现系统之间的联接及集中监控。


图1是现有技术的空气环境监测公示系统的示例性框图2是根据本发明的空气环境监测公示系统的框图3是根据本发明的空气环境监测公示系统的系统控制器的原理
框图4是根据本发明的空气环境监测公示系统的变送器的原理框
图5是根据本发明实施例的公共场所室内环境空气品质监测电子 公示系统的示意性拓扑图。
具体实施例方式
下面将参考附图详细描述本发明的具体实施例。
图2是根据本发明的空气环境监测公示系统的框图。
如图2所示，本发明的空气环境监测公示系统100主要有三部分
组成，g卩，LED屏IOO，系统控制器200和一个或多个变送器300。
根据本发明，该电子公示系统100具有一个或多个变送器300， 例如，其可以为C02+C0+温度+湿度网络变送器，或其他种类网络变 送器，比如F2000TSM-IAQ-S401-N。该变送器300可以采用NDIR红 外自扩散式高可靠C02传感器、半导体CO传感器、NTC热敏电阻、 HS系列电容湿度传感器监测空气中的C02、 CO浓度，以及空气的温 度和湿度。该变送器300还包括智能AVR芯片、高速MAX487E通信 芯片等，从而将采集的被监测场所空间中的二氧化碳(C02)浓度、 一氧化碳(CO)浓度、温度、湿度原始数据经过处理后通过其自身的 通信接口传送到系统控制器200。在本发明中，变送器300采集空气中 的多种气体的浓度以及温度、湿度、等环境参数，通过本身的嵌入式 微处理单片机进行A/D转换及线性化、滤波等数据处理，得到相应环 境参数的测量值，再通过RS485通信接口直接传送至系统控制器200。 该系统控制器200可以采用高速大容量的处理器，例如，32位ARM系 列AT91SAM7S256微处理芯片，其能够进行高速MAX3232和MAX487 通信，并且具有RS232、 RS485、 USB通信接口、 LED驱动器驱动接 口，从而可以和任意具有以上接口的控制设备及显示终端相连接。该 系统控制器200通过通信接口从一个或多个变送器300接收数据，并 且对于接收的数据进行进一步处理，之后通过LED驱动器驱动接口实 时传送到LED显示屏IOO上。在本发明中，系统控制器200具有替代
目前应用模式中DDC (现场控制器)+ <:机的部分的数据处理和控制
功能，并采用嵌入式微处理单片机通过RS485接口接受变送器100的 数据，加以处理后再控制LED屏的显示模式及显示内容。根据本发明 的优选实施例，本发明的系统控制器200可以提供5种LED屏的显示 模式，包括字体大小、颜色、位置等选择。
下面将参考图3详细描述本发明的系统控制器200。
如图3所示，本发明的系统控制器200包括中央处理部分201， 电源部分202,时钟部分203,通信部分204和LED驱动器接口部分 205。
其中，中央处理部分201采用集成芯片的形式，例如，可以是美 国ATMEL公司的ARM系列单片机AT91SAM7S256,从而对于经通信 部分204从一个或多个变送器300接收的数据进行处理，并且控制将 处理的数据经LED驱动器接口部分205传送到LED显示屏100。其中， 该中央处理部分201可进一步包括存储器，该存储器可通过串口和中 央处理部分201连接，用于存储LED显示屏的字库。
在本发明的特定实施例中，通信部分204可包括两路RS485通信 接口和一路RS232通信接口，例如，该RS485通信接口采用两片5V 的美国美信公司MAX487E芯片，通过电平转换芯片(例如， 74LVC07AD)和中央处理部分201相连，该两部RS485通信接口的其 中一路和RS232通信接口公用，通过线路板上的跳线端子可以选择 RS485还是RS232接口。另外，该通信部分204还可以包括USB通信 接口，例如，其釆用单片机AT91SAM7S256自带的USB接口配以外围 电路构成。该通用USB接口使得通信部分的使用非常方便。
在本发明的特定实施例中，例如，时钟部分203由HT1381时钟 芯片、电池、晶振等组成，其可以显示包括年、月、日、十、分、秒、 星期等的时间。
电源部分202可适用于宽泛的电压输入，例如AC/DC12V-40V。 该电源部分202可具有高性能的电源管理芯片，比如，LM2576-5V，、 以输出供LED显示板、遥控、RS485通信所用的电压，并且，该电源 部分202可利用稳压器将输出电压，例如，5V转换为适用于中央处理 部分、存储器、以及通信部分的电压，例如，3.3V。
LED驱动器接口部分205由高速总线驱动器芯片和多路连接器、 多个高速或门和多个管脚插座，用于提供显示板数据和控制时序。
这里，本发明的系统控制器200集成了多种通信接口，例如，RS232 接口， RS485接口， USB接口和LED驱动器接口。该系统控制器可通过 这些通信接口连接外围处理设备，如远程监测服务器，或者外围通信 设备，比如GPRS设备以直接进行无线通信。这样，本发明的系统控制 器可以与远程监测服务器和其它通信设备通信，从而从其接收各种指 令和数据。并且，该系统控制器200在接收到远程监测服务器的指令 之后，可以执行相应的操作，并且，在接收到来自远程监测服务器或 其它通信设备的数据之后，可以进一步发送到显示屏以显示。这样， 本发明的空气监测公示系统还可以用于发布公益卫生安全信息、公益 广告信息、天气信息等公益信息。并且，根据本发明的实施例，该系 统控制器200还可以具有日历时钟，红外遥控等多种功能。
图4为本发明的变送器300的结构示意图。
如图4所示，本发明的变送器300包括中央处理器部分301，电 源部分302，通信部分303和传感器部分304。
在本发明的特定实施例中，中央处理部分301为集成式芯片结构， 例如，美国ATMEL公司的AVR系列单片机ATMEGA8 8V ，以对传感 器部分304感应到的数据进行处理。电源部分302适用于宽泛的电压 输入，例如，AC/DC12V-40V，其可以采用高性能的电源管理芯片，从 而达到降低电源温度的效果，以减少温度对传感器的干扰。通信部分 303可包括一路RS485接口，从而和系统控制器200以及其他控制设 备进行数据通信。根据需要，传感器部分304可包括二氧化碳(C02)、 一氧化碳(CO)、温度、湿度传感器，此类传感器可以是本领域普通 技术人员公知的传感器，因此，在这里将不进行详细描述。
在该变送器300中，将通过二氧化碳(C02)、 一氧化碳(CO)、 温度、湿度传感器采集来的原始数据由中央处理部分301进行处理， 并将处理完的数据通过RS485接口提供给系统控制器200以及其他控 制设备。
根据本发明，变送器内部采用嵌入式微处理单片机进行数据处理， 将采集得到的环境参数经过转换计算后，再传送给其它处理设备，例 如，系统控制器。因此，由于变送器本身已经对数据进行了计算处理， 变送器也可以通过RS485接口将数据直接传送至PC机或其它外围处理 设备和通信设备。
另外，本领域技术人员可知，在本发明中，根据具体的需要，可 以将上述系统的三部分集成起来，也可以单独进行设置，例如，可以 将本发明的系统控制器200和一个或多个变送器300集成到显示屏100 中，从而使得提高系统的集成度，简化系统构造，降低制造成本。
另外，由于实际应用当中可能希望在显示屏上显示远程监测地点 的空气质量情况，或者显示多个监测地点的空气质量情况，本发明可 以将系统控制器200和显示屏100集成为一体，同时通过通信接口， 例如，经RS485总线连接远程放置的一个或多个变送器300，以便显 示屏可以显示非显示屏所在位置的其它地点的空气情况，从而使得系 统结构更加紧凑，应用更加灵活。这里，多个变送器可被安装在公共 场所的不同位置，可分别显示不同位置的环境数据。也可将各点环境 数据取平均值进行显示。
根据优选实施例，本发明的一个或多个变送器300可以为相同或 不同种类的变送器，并且，根据系统控制器200的接口数量，可以连 接大量变送器300，例如，256个。
图5是根据本发明实施例的公共场所室内环境空气品质监测电子
公示系统的示意性拓扑图。
如图5所示，根据本发明实施例的公共场所室内环境空气品质监 测电子公示系统主要包括安装于公共场所的空气环境监测公示系统和
位于远程的数据中心，其通过因特网或者GPRS设备连接。
当安装于公共场所的空气环境监测公示系统通过其传感器1到传
感器n感测周围空气中的污染物浓度和各项环境参数并显示在LED屏 上的同时，空气环境监测公示系统将感测的各个数据经串行端口传送 到主机，并由主机经由因特网或者GPRS设备传送到远程的数据中心。 根据本发明的实施例，数据中心可包括系统服务器，数据库和监控处 理及管理服务器，用于对接收的数据进行管理。
下面，将就公共场所空气环境监测公示系统的被测对象环境温 度、环境湿度、环境一氧化碳(CO)浓度、环境二氧化碳(C02)浓度描 述本发明的空气环境检测公示系统的处理流程。
1. 环境一氧化碳(CO)浓度操作流程如下
CO传感器检测公共场所被测气体中的CO浓度，并转换成电压信 号；将电压信号传送到放大器，经中央处理器本身的AD转换电路转换 成数字信号并进行处理；将处理后的数据信号通过RS485通讯接口传 输到系统控制器并且将该环境数据以可显示的格式发送到LED屏进行 显示，或通过通讯接口传输给其他设备。
2. 环境温度操作流程如下
温度传感器检测公共场所被测环境温度，并转换成电压信号；将 电压信号传送到放大器，经中央处理器本身的AD转换电路转换成数字 信号并进行处理；将处理后的数据信号通过RS485通讯接口传输到系 统控制器并且将该环境数据以可显示的格式发送到LED屏进行显示， 或通过通讯接口传输给其他设备。
3. 环境湿度操作流程如下-
湿度传感器检测公共场所被测环境湿度，经频率转换电路转换成 频率信号；中央处理器监测频率信号并进行处理，将处理后的数据信
号通过RS485通讯接口传输到系统控制器并且将该环境数据以可显示 的格式发送到LED屏进行显示，或通过通讯接口传输给其他设备。
4. 环境二氧化碳(C02)浓度操作流程如下 C02传感器模块检测公共场所被测气体中的C02浓度，并输出数
据信号；中央处理器通过串口读取模块数据进行处理，并将处理后的 数据信号通过RS485通讯接口传输到系统控制器并且将该环境数据以 可显示的格式发送到LED屏进行显示，或通过通讯接口传输给其他设 备。
通过上面所述，在本发明中，采用多功能高集成度的嵌入式微处 理单片机实现系统控制器与变送器，从而实时处理数据，而不采用PC 机。并且，本发明能够将多个传感器集成在一个传感变送器中，从而 节省了制造成本。并且，在生产过程当中，可以一个传感变送器中的 多个传感器进行互相校验，提高了校验的准确度和所需时间。另外， 本发明用系统控制器取代现场控制器及PC机，完成数据的处理功能及 控制显示功能使得结构简化，方便安装，降低造价。
综上所述，本发明应用单片机进行大型LED屏的控制，代替了现 有技术中用电脑对大型LED屏进行控制显示的模式。从而节约产品的 应用成本和减小了产品的体积，简化产品的应用难度(包括安装和操 作)。从而使该项目在公共场所的普遍应用成为可能。
通过上面所述，可知本发明在现有的公共场所空气环境监测公示 系统的基础上，进一步提高了系统的集成性，从而便于用户的安装和 使用，同时降低了制造过程中的复杂度。
另外，由于采用系统控制器对于感应到的空气环境数据进行处理, 并发送到外围处理设备，本发明的公共场所空气环境监测公示系统可 以显著提高系统的处理性能，并且，可以实现整个空气环境监测的网 络化，便于集中管理。
权利要求
1.一种公共场所空气环境监测公示系统，其包括一个或多个变送器，其用于感应空气中的各种气体的浓度以及温度、湿度、新风量、可吸入颗粒物等环境参数，并且感应到的数据经过处理之后传送到系统控制器；系统控制器，其连接在一个或多个变送器和LED屏之间，从变送器接收环境数据，处理该环境数据，并且将该环境数据以可显示的格式发送到LED屏，同时将环境数据通过通信接口发送到外围处理设备和通信设备；LED屏，其用于从系统控制器接收环境数据，并显示在LED屏上。
2. 如权利要求1所述的公共场所空气环境监测公示系统，其中， 该变送器和系统控制器是以嵌入式微处理单片机实现的。
3. 如权利要求1所述的公共场所空气环境监测公示系统，其中， 该系统控制器被集成在LED屏中。
4. 如权利要求l所述的公共场所空气环境监测公示系统，其中， 该一个或多个变送器和系统控制器具有通信接口，并通过通信接口相 互通信。
5. 如权利要求l所述的公共场所空气环境监测公示系统，其中， 该系统控制器具有多种与外围处理设备和通信设备通信的通信接口， 从而通过相应的通信接口将处理的数据发送至外围处理设备和通信设 备，并且从外围处理设备和通信设备接收指令和数据。
6. 如权利要求5所述的公共场所空气环境监测公示系统，其中， 该系统控制器将通过通信接口从外围处理设备和通信设备接收的数据 传送到LED屏，并且显示在LED屏上。
7.如权利要求5所述的公共场所空气环境监测公示系统，其中，该通信接口是RS485接口、 RS232接口、 USB接口 。
8.如权利要求5所述的公共场所空气环境监测公示系统，其中， 通过系统控制器的通信接口，该多个监测公示系统经由外围处理设备 和通信设备联接在一起。
9.如权利要求5所述的公共场所空气环境监测公示系统，其中， 该通信接口是连接GPRS或CDMA设备的通信接口，多个监测公示系 统通过GPRS或CDMA直接进行无线通信并联网。
全文摘要
根据本发明的目的，提供了一种公共场所空气环境监测公示系统，其包括一个或多个变送器，其用于感应空气中的各种气体的浓度以及温度、湿度、新风量、可吸入颗粒物等环境参数，并且感应到的数据经过处理之后传送到系统控制器；系统控制器，其连接在一个或多个变送器和LED屏之间，从变送器接收环境数据，处理该环境数据，并且将该环境数据以可显示的格式发送到LED屏，同时将环境数据通过通信接口发送到外围处理设备和通信设备；LED屏，其用于从系统控制器接收环境数据，并显示在LED屏上。通过本发明的公共场所空气环境监测公示系统，可以实现系统的高度集成并且具备扩展系统的功能，可以实现远程监控从而便于用户使用。
文档编号G01W1/00GK101101300SQ20071010029
公开日2008年1月9日 申请日期2007年6月7日 优先权日2007年6月7日
发明者郗晓言 申请人:北京通迪控制技术有限公司