智能空气质量监测仪及其应用系统的制作方法

本发明涉及空气监测技术领域，尤其是一种智能空气质量监测仪。

背景技术：

随着人民生活水平的提高，各种装修材料的使用以及更多日用化学品进入室内，使室内污染物的来源和种类增多；同时，飞机汽车尾气的排放、森林和石油的意外燃烧、风沙、某些不及格的气体偷排等，都会影响室外空气质量。因此，无论是室内还是室外，都需要对空气质量进行监测，为用户和环保部门提供空气质量数据。

为了使用户和环保部门能够随时获得空气质量数据，出现了空气质量监测仪。但是，现有技术中的空气质量监测仪还存在以下缺点：

1.大多的空气监测仪采用被动监测空气质量的方式，即随外部空气流动而检测，但在室内或者风速较低的室内，空气流动速度较慢，空气监测仪得出的检测数据滞后较为严重，参考价值不大。

2.也有通过增加通风机的方式，加快通过空气监测仪空气流速，提高空气监测仪的检测数据响应速度。但是，由于空气经过空气监测仪的空气无可避免地经过通风机的膨胀或压缩，导致空气监测仪的检测数据的精准度超出偏差范围，参考价值不大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种智能空气质量监测仪，能够提高监测数据的精准度与参考价值。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种智能空气质量监测仪，包括控制组件、抽排室、安装在抽排室内的弹性气囊、与弹性气囊连通的双向风机、与抽排室连通的监测室、安装在监测室内的监测组件以及用于检测外部空气风速的风速仪，所述监测室设有用于供待检测空气进入的第一进气口，所述第一进气口设有第一启闭阀，所述监测室设有供检测后空气排出的排气口；所述抽排室设有用于供待检测空气进入的第二进气口，所述第一进气口设有第二启闭阀，所述抽排室与监测室的连通处设有第三启闭阀，所述双向风机、监测组件、第一启闭阀、第二启闭阀、第三启闭阀以及风速仪均与控制组件电性连接。

作为上述方案的改进，多个用于连通不同方向的外部空气的所述第一启闭阀设置在第一进气口处。

作为上述方案的改进，所述第一进气口处设有用于安装第一启闭阀的第一安装板，第一安装板与第一进气口螺纹连接，且所述第一安装板与监测室的搭接处设有第一密封圈。

作为上述方案的改进，多个用于连通不同方向的外部空气的所述第二启闭阀设置在第二进气口处。

作为上述方案的改进，所述第二进气口处设有用于安装第二启闭阀的第二安装板，第二安装板与第二进气口螺纹连接，且所述第二安装板与抽排室的搭接处设有第二密封圈。

作为上述方案的改进，所述排气口设有与控制组件电性连接的第四启闭阀。

作为上述方案的改进，本发明的智能空气质量监测仪还包括安装在抽排室内的第一气压仪以及安装在监测室内的第二气压仪，所述第一气压仪与第二气压仪均与控制组件电性连接。

作为上述方案的改进，所述监测组件包括设置在监测室内且均与控制器电性连接的温湿度传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、pm2.5传感器、tvoc传感器以及甲醛传感器。

作为上述方案的改进，所述控制组件包括控制器、显示屏、通信模块、定位模块、超声波探测模块、扩接口以及电源组件，所述显示屏、通信模块、温湿度传感器、超声波探测模块、扩接口、电源组件、双向风机、监测组件、第一启闭阀、第二启闭阀、第三启闭阀以及风速仪均与控制器电性连接。

本发明还公开了一种智能空气质量监测仪的应用系统包括应用终端、智能设备、因特网、用户以及上述方案中的智能空气质量监测仪，所述应用终端安装存储在智能设备中，所述智能设备与智能空气质量监测仪通过因特网配网连接，所述应用终端通过控制组件接收并存储所述智能空气质量监测仪采集的空气质量数据，所述应用终端能通过访问因特网获取地理位置信息和空气质量状况，所述应用终端通过智能设备的视听硬件向用户展示智能空气质量监测仪采集数据和空气质量数据。

实施本发明，具有如下有益效果：

1.具有主动吸气与被动吸气的方式，通过风速仪的检测值智能切换吸气方式，且主动吸气与被动吸气的经过的监测组件一致，优化智能空气质量监测仪的结构；

2.主动吸气时，在抽排室的负压或正压作用下，待检测空气能够迅速进入或离开抽排室，确保有待检测空气能够接近持续的方式经过监测组件，保证对空气的监测功能；

3.进入或离开抽排室与监测室的空气的膨胀或压缩程度很低甚至可忽略不计，使得监测组件的检测数据较为精准，同时大大降低检测数据的滞后程度；

4.能同时实现远程对多处地点实现多类别、高精度的空气质量检测，具有适用范围广、操作简便的特点；同时还能根据用户的数据设定，配合适用的空气调节设备实现空气自动调控，智能程度高；此外，还具备对用户数据投放、空气质量预警、人流统计的功能，技术先进性高。

附图说明

图1为本发明实施例中智能空气质量监测仪的结构示意图；

图2为本发明实施例中第一启闭阀安装到第一进气口的安装原理图；

图3为本发明实施例中第二启闭阀安装到第二进气口的安装原理图；

图4为本发明实施例中监测组件的电路结构图；

图5为本发明实施例中控制组件的电路结构图；

图6为本发明实施例中智能空气质量监测仪的应用系统的原理图。

图中：1、控制组件；2、抽排室；3、弹性气囊；4、双向风机；5、监测室；6、监测组件；7、风速仪；8、第一进气口；9、第一启闭阀；10、排气口；11、第二进气口；12、第二启闭阀；13、第三启闭阀；14、第一安装板；15、第一密封圈；16、第二安装板；17、第二密封圈；18、第四启闭阀；19、第一气压仪；20；第二气压仪；601、温湿度传感器；602、一氧化碳传感器；603、二氧化碳传感器；604、pm2.5传感器；605、tvoc传感器；606、甲醛传感器；101、控制器；102、显示屏；103、通信模块；104、定位模块；105、超声波探测模块；106、扩接口；107、电源组件；100、应用终端；200、智能设备；300、因特网；400、用户；500、智能空气质量监测仪。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的描述，以便于更清楚的理解本发明要求保护的技术思想。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

如图1-5所示，本发明实施例中公开的一种智能空气质量监测仪，包括控制组件1、抽排室2、安装在抽排室2内的弹性气囊3、与弹性气囊3连通的双向风机4、与抽排室2连通的监测室5、安装在监测室5内的监测组件6以及用于检测外部空气风速的风速仪7，外部空气指的是抽排室2以及监测室5外部的空气。其中，双向风机4可以安装在抽排室2的外壁上，弹性气囊3的开口套在双向风机4的输出端并安装在抽排室2内，双向风机4能够弹性气囊3通入空气或抽走空气，使弹性气囊3膨胀或收缩，增大或减小弹性气囊3在抽排室2内所占的体积。风速仪7可以是安装在监测室5的外壁上，通过检测外部空气的风速判断智能空气质量监测仪采用主动吸气的方式还是被动吸气的方式；如假定参考风速值为5m/s,当风速仪7检测到外部空气的风速小于等于5m/s，则采用主动吸气的方式，当风速仪7检测到外部空气的风速大于5m/s，则采用被动吸气的方式。

所述监测室5设有用于供待检测空气进入的第一进气口8，所述第一进气口8设有第一启闭阀9，所述监测室5设有供检测后空气排出的排气口10。第一进气口8的进风方向与风速仪7检测的风向相同，当智能空气质量监测仪采用被动吸气的方式，第一启闭阀9打开，第一进气口8与监测室5连通，待检测空气通过第一进气口8进入经过监测组件6，然后从排气口10排走；当智能空气质量监测仪采用主动吸气的方式，第一启闭阀9关闭，第一进气口8封闭。

所述抽排室2设有用于供待检测空气进入的第二进气口11，所述第一进气口8设有第二启闭阀12，所述抽排室2与监测室5的连通处设有第三启闭阀13，所述双向风机4、监测组件6、第一启闭阀9、第二启闭阀12、第三启闭阀13以及风速仪7均与控制组件1电性连接。第二进气口11的进风方向与风速仪7检测的风向相同，当智能空气质量监测仪采用被动吸气的方式，第二启闭阀12关闭，第二进气口11封闭。

第一进气口8、排气口10以及第二进气口11还可以通过管道与外部空气连通，达到可以调整进风方向与出风方向的效果。

智能空气质量监测仪采用主动吸气方式时的具体工作原理如下：弹性气囊3初始时处于膨胀状态，先打开第二启闭阀12，关闭第三启闭阀13，开启双向风机4对弹性气囊3抽气，弹性气囊3收缩，占用抽排室2的容积减小，在负压的作用下从第二进气口11抽入待检测气体；关闭第二启闭阀12，开启第三启闭阀13，开启双向风机4对弹性气囊3充气，弹性气囊3膨胀，占用抽排室2的容积增大，在正压的作用下，待检测气体从第三启闭阀13进入到监测室5，经过监测组件6，然后从排气口10排走，进入下一工作循环；如此重复，实现主动吸气。

由于双向风机4的通过风速可以远大于待检测空气经过监测组件6的判定风速，因此弹性气囊3的膨胀收缩所占的时间较少，使待检测空气能够接近持续的方式经过监测组件6。

由于抽排室2和监测室5内原有的空气会影响监测精度，为了提高监测精度，主动吸气的前2-6个工作循环得出的空气质量数据可以不计入数据统计，先使抽排室2和监测室5内大部分原有的空气排走再进行数据统计；同时弹性气囊3膨胀到最大到收缩到最小的体积差值为监测室5容积的3-5倍，能够加快将抽排室2和监测室5内原有的空气排走。

实施本发明的智能空气质量监测仪具有以下有益效果：

1.具有主动吸气与被动吸气的方式，通过风速仪7的检测值智能切换吸气方式，且主动吸气与被动吸气的经过的监测组件6一致，优化智能空气质量监测仪的结构；

2.主动吸气时，在抽排室2的负压或正压作用下，待检测空气能够迅速进入或离开抽排室2，确保有待检测空气能够接近持续的方式经过监测组件6，保证对空气的监测功能；

3.进入或离开抽排室2与监测室5的空气的膨胀或压缩程度很低甚至可忽略不计，使得监测组件6的检测数据较为精准，同时大大降低检测数据的滞后程度。

进一步地，优选有多个用于连通不同方向的外部空气的所述第一启闭阀9设置在第一进气口8处。对于公交站、商场、写字楼等人流密集的地方，需要检测不同方向如东南西北的方向的空气质量，同时也需要对应配别同样数量的风速仪7对应监测各个方向的风速，依次切换进气方向从而实现各个方向的被动进气监测。如第一启闭器的数量为4，对应东、南、西、北4个方向，也可以是8个，对应东、南、西、北、东南、西南、东北、西北8个方向。

具体地，所述第一进气口8处优选设有用于安装第一启闭阀9的第一安装板14，第一安装板14与第一进气口8螺纹连接，且所述第一安装板14与监测室5的搭接处设有第一密封圈15。通过第一安装板14与第一进气口8螺纹连接的方式，实现第一启闭阀9的快速装拆，同时通过第一密封圈15实新密封。

此外，优选多个用于连通不同方向的外部空气的所述第二启闭阀12设置在第二进气口11处。所述第二进气口11处优选设有用于安装第二启闭阀12的第二安装板16，第二安装板16与第二进气口11螺纹连接，且所述第二安装板16与抽排室2的搭接处设有第二密封圈17。多个第二启闭阀12的工作原理与多个第一启闭阀9的工作原理类似，区别是多个第二启闭阀12用于多个不同方向的主动吸气，这里不再对其工作原理进行详细描述。

具体地，所述排气口10还优选设有与控制组件1电性连接的第四启闭阀18。智能空气质量监测仪检测状态时，智能空气质量监测仪第四启闭阀18处于常开状态，不需要检测时，第四启闭阀18关闭。

对应地，可以通过多点多方向排布本发明的智能空气质量监测仪，能够粗略跟踪到某一数值超标的监测目标的排放源以及传播路线，为环保部门提供相应的参考数据，同时，还能提醒用于那一方向吹过来的空气质量相对好一点或相对差一点。

值得一提的是，本发明的智能空气质量监测仪还包括安装在抽排室2内的第一气压仪19以及安装在监测室5内的第二气压仪20，所述第一气压仪19与第二气压仪20均与控制组件1电性连接。其中，第一气压仪19与第二气压仪20均具有数据输出端口，能够被控制组件1获取所检测到的气压数值。通过第一气压仪19与第二气压仪20监测抽排室2以及监测室5的空气压力，能够对检测数据作进一步校正。

具体地，所述监测组件6优选包括设置在监测室5内且均与控制器101电性连接的温湿度传感器601、一氧化碳传感器602、二氧化碳传感器603、pm2.5传感器604、tvoc传感器605以及甲醛传感器606，能够实现对空气的多种质量数据检测，满足更多的用户，同时配合风速仪7、第一气压仪19以及第二气压仪20得出空气流速和气压。

具体地，所述控制组件1优选包括控制器101、显示屏102、通信模块103、定位模块104、超声波探测模块105、扩接口106以及电源组件107，所述显示屏102、通信模块103、温湿度传感器601、超声波探测模块105、扩接口106、电源组件107、双向风机4、监测组件6、第一启闭阀9、第二启闭阀12、第三启闭阀13以及风速仪7均与控制器101电性连接。

控制器101优选采用采用为plc，能够执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数，并通过改变输入端与输出端的连接方式从而控制各电器部件的工作，使各个电器部件能够自动运作，显示屏102能够将监测组件6的监测数据显示出来；通信模块103将监测组件6的监测数据发送到网络中，传输至指定应用终端，或应用终端下达的执行数据传输至控制模块，供用户参考，高兼容性的输出传输方式，使监测仪能与pc、手机以及智能电视进行连接；定位模块104能位置数据检测出来；超声波探测模块105，通过采集手机发射的高频无线电进行分析，根据附近手机数据粗略分析出当前环境人流密度，便于应用终端进行环境分析；同时还能收集到一定范围内用户手机mac地址，配合定位数据并结合应用系统的后台大数据分析筛选后，可通过第三方的手机应用进行监测数据发送。而扩接口106，则为功能扩充作准备。

如图6所示，本发明实施例还公开了一种智能空气质量监测仪的应用系统，包括应用终端100、智能设备200、因特网300、用户400以及上述方案中的智能空气质量监测仪500，所述应用终端100安装存储在智能设备200中，所述智能设备200与智能空气质量监测仪500通过因特网300配网连接，所述应用终端100通过控制组件1接收并存储所述智能空气质量监测仪500采集的空气质量数据，所述应用终端100能通过访问因特网300获取地理位置信息和对应位置的空气质量状况，所述应用终端100通过智能设备200的视听硬件向用户400展示智能空气质量监测仪500采集数据和空气质量数据。

本发明的应用系统的运作说明如下：

以智能电视为例，用户400在智能电视上安装该应用系统的应用终端100，并在应用终端100中建立站点，启用智能空气质量监测仪500后，确保智能电视与智能空气质量监测仪500接入同一网络环境中，登录应用终端100并添加设备绑定，即可完成应用系统与智能空气质量监测仪500的绑定。

设备绑定完成后，智能空气质量监测仪500将监测组件6采集将采集的监测数据通过控制组件1传输至智能电视的应用终端100中，同时应用终端100通过访问互联网获取当地空气质量数据信息，然后通过智能电视的交互界面显示监测数据和室外空气质量数据。

应用终端100中具有数据存储功能，能存储短期的空气质量数据，并绘制变化曲线，便于用户400了解空气质量变化情况。

用户400可在应用终端100中对相关监测条目设置警报数据，当应用系统监测到某项监测条目超过警报数据时，应用终端100于智能电视交换界面上弹出警报提示并利用智能电视的扬声器进行警报；该应用终端100还可配网绑定适用空气调节设备，如新风机和空气净化器，用户400可设置相关条目上限控制新风机和空气净化器的启动。

值得一提的是，用户400可以通过对不同地点甚至是不同方向的的空气质量数据，规划出相应的出行路径；亦或是，应用系统通过大数据分析自动为用户400规划出行路径。

用户400可通过应用终端100交互界面进行监测组件6进行校准。

为了针对一定范围内的用户400，应用终端100还可通过智能空气质量监测仪500的超声波探测模块105收集到一定范围内手机用户400手机mac地址，实现手机用户400定位，从而实现监测数据的精准投放。此外，手机数量一定程度上反映了该处人流密度，在现今大数据时代上，统计不同地方的人流密度关于时间的变化特性。将智能空气质量监测仪500应用在公交站、商场、写字楼等地方，可作为公共场所或店铺等发展的综合分析依据，有利于推动社会经济发展；用户400出行时，能够获取将要到达的目的地的空气质量数据并作出预警，并作出应对。

综上所述，本发明公开的一种智能空气质量监测仪的应用系统，能同时实现远程对多处地点实现多类别、高精度的空气质量检测，具有适用范围广、操作简便的特点；同时还能根据用户400的数据设定，配合适用的空气调节设备实现空气自动调控，智能程度高；此外，还具备对用户400数据投放、空气质量预警、人流统计的功能，技术先进性高。

以上仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。