基于云端的空气质量检测系统的制作方法

本实用新型涉及空气质量检测技术领域，具体地涉及一种基于云端的空气质量检测系统。

背景技术：

随着科学技术的发展，人们越来越意识到空气质量对于人体健康的影响，各种各样的空气监测产品出现在人们的生活中，如家庭使用的空气净化器，天气预报里和空气质量相关的PM2.5、PM10指标等。空气净化器的使用范围仅限于一个较小的空间，并且由于体积原因，不方便携带；天气预报所给出的空气质量区域又过于宽泛，且不够直观。

空气质量检测器在人们日益重视生活环境的现代逐渐得到更多的使用，现有的空气质量检测器有些虽然可以无线操控，能快速地分析出当前环境的空气质量水平，给出直观的结果，但没有搭建成网络，无法实时掌握特定区域空气质量分布情况；还有的一些空气质量检测器会定期发送监测数据给管理的PC机，但是一般都通过以太网连接，使得空气质量数据采集点的选择需要在有线网络可到达的地方，因此很受限制，不够灵活。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型目的是：提供一种基于云端的空气质量检测系统，将智能手机与空气质量采集终端通过蓝牙模块连接，进行数据传输，由云端服务器将数据绘制出地图，这样可以展示区域的空气质量分布情况。

本实用新型的技术方案是：

一种基于云端的空气质量检测系统，包括多个空气质量采集终端，所述空气质量采集终端分布于不同区域，所述空气质量采集终端包括单片机控制模块、采集模块和蓝牙模块，所述空气质量采集终端通过蓝牙模块与维护终端连接，所述维护终端至少包括GPS模块和蓝牙模块，所述维护终端连接至云端服务器，所述云端服务器包括地图数据数据库和不同区域空气质量数据库。

优选的，所述空气质量采集终端的底部设有连接部，该连接部连接至支架，所述支架放置显示模块。

优选的，所述维护终端为智能手机，安装有空气质量检测APP。

优选的，所述空气质量采集终端还包括显示模块，所述显示模块通过SPI总线与单片机控制模块连接。

优选的，所述空气质量采集终端的采集模块包括灰尘激光传感器、甲醛传感器、二氧化硫传感器中的一种或多种。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

本实用新型的空气检测仪实现容易，体积小，便于携带，成本较低，适合于多点分布。

采用手机APP通过蓝牙获取空气质量数据，并通过数据网络发送数据到云端服务器，简化了硬件设计，降低了实现云平台的物理成本。

服务器端软件获得空气检测仪的定位信息和空气质量信息后，将数据绘制到地图并发布到互联网上，用户可以直观地了解区域的空气质量分布情况。

可以根据用户需求，选择不同硬件配置的服务器和云端数据库，定制不同规模的云平台。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为基于云端的空气质量检测系统的工作原理图；

图2为一种空气检测仪的原理框图；

图3为另一种空气检测仪的原理框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

实施例：

如图1所示，一种基于云端的空气质量检测系统，包括多个空气质量采集终端，空气质量采集终端分布于不同区域，空气质量采集终端包括单片机控制模块、采集模块和蓝牙模块，空气质量采集终端通过蓝牙模块与维护终端连接通信，维护终端至少包括GPS模块和蓝牙模块，维护终端与云端服务器网络连接，云端服务器包括地图数据数据库和不同区域空气质量数据库。云端服务器将获得的不同区域的空气质量采集终端的定位信息和空气质量信息绘制地图并发布到互联网上。

维护终端可以为智能手机、iPad等等，在本实施例中，以智能手机进行说明。

空气质量采集终端可以为一种便携式的空气检测仪，其包括灰尘激光传感器、单片机控制模块、蓝牙传输模块和液晶显示模块。下位机的位置自由设定，考虑分布在人流较多区域，如教室，超市，医院门诊大厅，车站候车室等地，必须能保证移动网络覆盖的区域。

作为上述方案的变形，便携式的空气检测仪包含NB-IoT传输模块（如B05/B08 NB-IoT），该模块具有GPS定位功能GPRS数据通信功能，通过该模块与云端服务器连接。便携式的空气检测仪能检测甲醛，PM2.5（PM10）颗粒，TVOC（总挥发性有机物TVOC（Total Volatile Organic Compounds））和所在区域的温湿度等信息。

空气检测仪可以设计成长方体形状、正方体形状或者塔性状，在其底部设有连接部，该连接部连接至支架。这时液晶显示模块配置在空气检测仪的外表面，这样用户能很容易的看到显示的内容。

空气检测仪结构示意图如图2所示。检测仪的电源提供5V和3.3V两种直流电压，采用电源适配器和干电池供电两种方式。

空气检测仪上电后首先对单片机进行初始化，设置系统工作频率，定义灰尘激光传感器、蓝牙传输模块和液晶显示模块与单片机连接的管脚的工作方式；之后读取灰尘激光传感器的测量数据，经过单片机的数据处理后转换为空气中各种直径颗粒浓度值，通过单片机的SPI口送给液晶显示模块显示；传感器获得的测量数据通过单片机的串口送给蓝牙传输模块。

灰尘激光传感器和蓝牙传输模块与单片机通过串口与单片机相连，串口的设置为波特率：9600；校验位：无；停止位：1 位；数据位：8。

液晶显示模块通过SPI总线与单片机相连。

单片机采用STM32单片机，内建至少2个UART串口，一个SPI口，具有丰富外设的特点，具有高集成度，便于下位机小型化，易于携带。

维护终端可以为智能手机、iPad等等，在本实施例中，以智能手机进行说明。手机APP采用Java语言在安卓操作系统上开发，具有手机蓝牙自动开启功能，利用安卓系统自带的蓝牙设置界面实现和空气检测仪的配对，读取空气检测仪的空气质量数据以及当前的定位数据，并在手机上显示数据并将数据保存在手机外部存储器的文件中，并发送到云端服务器，通过服务器上的ftp服务器软件将文件保存于指定路径。

云端服务器读取手机端传来的文件，采用百度地图API绘制空气质量分布地图，并发布到互联网上。系统根据各空气检测仪发来的定位信息和空气质量数据在地图上标注采集点，用星号表示；当鼠标挪至星号位置时，有提示框跳出，显示该位置的空气质量参数。

实施例2：

增加空气检测仪的传感器数量，例如，增加甲醛、二氧化硫等有害气体测量传感器，把空气检测仪置放于家庭或楼宇的指定位置，构造一个家庭微环境或楼宇微环境的云平台。

本实施例中，空气检测仪结构示意图如图3所示。检测仪的供电模块提供5V和3.3V两种直流电压，采用电源适配器和干电池供电两种方式，向图3中的其他各模块提供适合的直流电压。

空气检测仪上电后首先对单片机进行初始化，设置系统工作频率，定义灰尘激光传感器、甲醛传感器、二氧化硫传感器、蓝牙传输模块和液晶显示模块与单片机连接的管脚的工作方式；之后依次读取甲醛传感器、二氧化硫传感器、灰尘激光传感器的测量数据，经过单片机的数据处理后转换为单位体积浓度值送给液晶显示模块显示；传感器获得的测量数据通过单片机的串口送给蓝牙传输模块。

甲醛传感器和二氧化硫传感器通过单片机的模拟输入管脚输入随气体浓度变化的模拟电压信号，经过单片机内建的AD转换器转换为数字信号。

参数设计：

灰尘激光传感器和蓝牙传输模块通过串口与单片机相连，串口的设置为波特率：9600；校验位：无；停止位：1 位；数据位：8。

液晶显示模块通过SPI总线与单片机相连。单片机采用STM32F103C单片机，内建至少2个UART串口，至少两路带AD转换的模拟输入管脚，一个SPI口，具有高集成度，便于下位机小型化，易于携带。

实施例3：

空气检测仪中的单片机模块可以采用其他有足够外设的处理器替换。

实施例4：

实施例1的由手机保存数据文件并发送文件到云端的部分可以通过在空气检测仪中增加移动数据运营商提供的数据网络模块来实现，减少了人工操作，提高了自动化的程度。

实施例5：

修改实施例1的手机APP中数据的存储方式，将其保存在数据库中，使得数据管理更加格式化。

实施例6：

增加空气检测仪的数量，提升服务器配置以及选择适用于大规模数据的数据库软件，可以构造一个区域所在的城市、乃至于延伸至全省、全国乃至国际性的区域环境检测平台。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。