一种基于GSM无线传输的空气PM值检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及环境空气质量监测领域，特别是一种基于GSM无线传输的空气PM值检测装置及其检测方法。

背景技术：

近年来，人们对生活水平的要求已经不仅仅局限于衣食住行等方面，生活环境的质量越来越受人们关注，例如PM2.5含量、空气质量、温湿度等，通过检测环境状态，并及时发布不良的环境信息，能够预防因空气状态不佳导致的各种疾病。随着现代社会工业化，工厂越来越多，全球气候变暖，空气质量越来越差，因此对空气PM2.5含量的检测已经成为环境状态检测的一个重要环节，也是一个急需解决的问题。基于此，设计一种空气PM2.5含量检测装置用于获取环境信息，实时监测空气质量，并能够根据空气质量提前做好防护措施。因此，开展空气PM2.5浓度值检测方法及其装置的研究具有重要意义。

苏州弗莱希智能科技有限公司李洪星等人，以2个型号同为PPD42NJ的粉尘传感器作为空气PM2.5含量检测元件，采用WIFI模块进行数据通信，发明了一种高准确度PM2.5的检测装置，将2个粉尘传感器采集到的数据传送至单片机进行处理后获得当前环境中的PM2.5浓度值，并通过WIFI装置传送至服务器(李洪星，朱雪华《一种高准确度PM2.5的检测装置》，发明专利，2014年9月)。但是该方法采用WIFI网络进行数据传输，很大程度上限制了数据的传输距离。另外，采用WIFI无线网络传输数据会受到空间障碍物的影响，会进一步缩短传输距离并影响数据传输质量。因此本发明设计一种基于GSM网络的空气PM2.5含量传输方法，传输距离远、信号稳定、操作简便且提高了工作效率，另外，由于GSM网络覆盖非常广泛，极大提高了本次发明的适用性，可以实现对环境空气质量的远程实时监测。此外，本发明还具有环境空气质量自动预警功能，当装置检测到空气PM2.5浓度值超过预先设定的阈值时，以短信息形式自动向手机显示终端发送当前空气PM2.5浓度值，人们根据短信报警提示可以及时做好防护准备。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种同时实现对空气PM值浓度超标进行自动报警的实现远距离实时查询的PM2.5检测装置。

本发明的目的还在于提供一种基于GSM无线传输的空气PM值检测方法。

一种基于GSM无线传输的PM值检测装置，包括PM2.5检测模块、单片机最小系统模块、GSM通信模块、手机显示终端四部分。PM2.5检测模块中的灰尘传感器检测空气中PM2.5浓度，并将与空气中PM2.5浓度对应的模拟电压输入给单片机，单片机通过串口与GSM通 信模块相连，GSM通信模块通过GSM网络与手机显示终端实现无线通信。当利用手机向GSM通信模块发送查询短信息时，单片机会控制GSM通信模块将当前测量的PM2.5浓度值以短信息形式发送到手机显示终端。

实现基于GSM无线传输的PM值检测装置及方法包括以下步骤：

步骤一：设定空气中PM2.5浓度值与空气质量分指数的对应关系及PM2.5空气质量预警值；对单片机最小系统模块和GSM通信模块进行参数设置，将GSM通信模块收发送短信息的格式设置成TEXT模式；将手机显示终端的手机号码通过程序代码的形式写入单片机中；

步骤二：PM2.5检测模块中的灰尘传感器对空气中的PM2.5浓度值进行实时采集，将与PM2.5浓度值对应的模拟电压信号传输至单片机最小系统模块，由单片机对测得的模拟电压进行转换与解算得到空气中的PM2.5浓度值，随时供人们查询；

步骤三：单片机首先会对步骤二中解算得到的PM2.5浓度值进行空气质量预警判断，若超过步骤一中预先设定的PM2.5浓度报警阈值，单片机会向GSM通信模块发送AT指令进行联机操作，然后控制GSM通信模块将步骤二中解算得到的PM2.5浓度值以短信息形式发送到手机显示终端，实现空气质量报警功能；

步骤四：工作人员利用手机编辑短信息“chaxun”并发送给GSM通信模块，GSM通信模块收到“chaxun”短信息后将该字符串传送至单片机中，单片机将此字符串作为查询当前空气PM2.5浓度值的依据；

步骤五：单片机对步骤四中接收到的查询短信息“chaxun”字符串进行识别和判断后，单片机最小系统模块控制GSM通信模块将步骤二中解算得到的空气PM2.5浓度值以短信息形式发送至手机显示终端。

本发明的有益效果在于：

(1)基于GSM无线传输的PM2.5检测装置，查询当前空气PM2.5浓度值操作简便，只需要向装置中装有SIM卡的GSM通信模块发送查询短信息即能实现对空气PM2.5浓度值的全天时、远程查询，数据传递快速且准确。

(2)当空气中PM2.5浓度值超过预先设定的报警阈值时，装置会自动向手机显示终端以短信息形式发送当前空气PM2.5浓度值，实现自动报警功能，提醒人们当前空气质量较差并及时做好防护措施。

附图说明

图1基于GSM无线传输的PM2.5检测装置及方法原理框图；

图2基于GSM无线传输的PM2.5检测装置及方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明涉及一种基于GSM无线传输的PM值检测装置及方法，所述PM2.5检测装置包括PM2.5检测模块、单片机最小系统模块、GSM通信模块、手机显示终端四部分。PM2.5检测模块中的灰尘传感器检测空气中PM2.5浓度，并将与空气中PM2.5浓度对应的模拟电压传输至单片机，单片机通过串口与GSM通信模块相连，GSM通信模块通过GSM网络与手机显示终端实现无线通信。当利用手机向GSM通信模块发送查询短信息时，单片机会控制GSM通信模块将当前测量的PM2.5浓度值以短信息形式发送到手机显示终端。当灰尘传感器检测到PM2.5浓度超过预先设定的阈值后，单片机控制GSM通信模块将当前PM2.5浓度值以短信息形式发送到手机显示终端，进行空气质量预警。本发明实现了对空气PM2.5值的全天时、远程监测及查询。

如图1所示，一种基于GSM无线传输的PM2.5浓度检测装置及方法，整个系统由PM2.5检测模块、单片机最小系统模块、GSM通信模块、手机显示终端四部分组成。PM2.5检测模块将测量的模拟电压信号传输至单片机最小系统模块进行数据解算与存储；单片机最小系统模块通过串行接口与GSM通信模块相连实现双向通信；GSM通信模块与装有固定号码的中国移动SIM卡相连登入到GSM网络；手机显示终端通过GSM网络与GSM通信模块相连实现双向通信。

基于GSM无线传输的PM2.5检测装置所选的灰尘传感器型号为PMS5003，是一款数字式通用颗粒物浓度传感器。

如图1所示，本发明所述的基于GSM无线传输的PM2.5检测方法包括以下步骤：

步骤一：首先需要对单片机最小系统模块和GSM通信模块进行参数设置，为方便显示PM2.5浓度值和降低编写程序代码难度，将GSM通信模块发送短信息的格式设置成TEXT格式，使GSM通信模块按TEXT格式编码显示和发送短信；然后将手机显示终端的手机号码通过编写程序代码写入单片机中，控制GSM通信模块向人们的手机显示终端发送当前空气PM2.5浓度值信息；设定空气PM2.5浓度报警阈值，通过编写程序代码写入单片机中；针对本系统所能测量的PM2.5浓度值范围，制定空气质量分指数及对应的空气中PM2.5浓度值表格，如下表所示：

空气质量水平及对应的空气中PM2.5浓度值

步骤二：系统上电工作后，PM2.5检测模块中的灰尘传感器对空气中的PM2.5浓度值进行实时采集，将与PM2.5浓度值对应的模拟电压信号传输至单片机最小系统模块，由单片机对测得的模拟电压进行转换与解算得到空气中的PM2.5浓度值，随时供人们查询。

步骤三：单片机首先会对步骤二中解算得到的PM2.5浓度值进行空气质量预警判断；由空气质量分指数及对应的空气中PM2.5浓度值表格可知：当PM2.5检测模块测出当前空气PM2.5浓度值超过150μg/m³小于250μg/m³时，单片机会向GSM通信模块发送AT指令进行联机操作，然后控制GSM通信模块将步骤二中解算得到的当前空气PM2.5浓度值及“当前空气质量为：对敏感人群不健康”语句以短信息形式发送到手机显示终端，实现空气质量报警功能；当PM2.5检测模块测出当前空气PM2.5浓度值超过250μg/m³小于350μg/m³时，单片机控制GSM通信模块将步骤二中解算得到的当前空气PM2.5浓度值及“当前空气质量为：不健康”语句以短信息形式发送到手机显示终端，及时提醒人们当前空气PM2.5浓度较高空气质量较差；当PM2.5检测模块测出当前空气PM2.5浓度值超过500μg/m³时，单片机控制GSM通信模块将步骤二中解算得到的当前空气PM2.5浓度值及“当前空气质量为：有毒害”语句以短信息形式发送到手机显示终端，提醒人们做好防护措施并减少外出；空气质量预警功能将有利于人们对空气PM2.5信息的实时监控，及时做好防护措施。

步骤四：GSM通信模块与装有固定手机号码的SIM卡相连登入到GSM网络，可以实现收发短信息、接听和拨打电话的功能；工作人员利用手机编辑短信息“chaxun”并发送给GSM通信模块，GSM通信模块收到“chaxun”短信息后将该字符串传送至单片机中，单片机将此字符串作为查询当前空气PM2.5浓度值的依据；

步骤五：单片机对步骤四中GSM通信模块接收到的查询短信息“chaxun”字符串进行识别和判断，当单片机识别出接收缓存寄存器中的字符是“chaxun”时，则判定此时的操作意向为查询当前空气PM2.5浓度值及空气质量状况；单片机最小系统模块控制GSM通信模块将步骤二中解算得到的空气PM2.5浓度值以短信息形式发送至手机显示终端。

应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。