一种基于无线传感网的pm2.5检测及智能预警系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空气质量检测技术领域，具体是指一种基于无线传感网的PM2.5检测及智能预警系统。
【背景技术】
[0002]细颗粒物又称细粒、细颗粒、PM2.5。常见的粉尘也就是PM2.5。PM2.5是空气质量的重要指标，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响很大。所以PM2.5的检测就很重要，因此PM2.5检测仪成为环保监测部门及很多工矿企业的必备品，市面上也出现了各种各形形色色的测试仪。
[0003]在国内，现行的PM2.5检测方法有称重法、β射线吸收法、微量振荡天平法，称重法原理是将ΡΜ2.5直接截留到滤膜上，然后用天平称重。但是滤膜并不能把所有的ΡΜ2.5都收集到，一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜。只要滤膜对于0.3微米以上的颗粒有大于99%的截留效率，就算是合格的。
[0004]β射线吸收法是将ΡΜ2.5收集到滤纸上，然后照射一束beta射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减，衰减的程度和PM2.5的重量成正比。根据射线的衰减就可以计算出PM2.5的重量。
[0005]以上方法均无法在线测试进行系统化汇总处理。针对于此，中国实用新型专利CN204190948U公开了一种以zigbee和GPRS技术为基础的基于空气质量检测的无线传感器网络系统，实现了在线监测和汇总。但是，此无线传感器网络系统仅停留在监测阶段，人们在接收结果后还需要认为判断，无法根据结果进行自动识别判断预警，操作不便，使用繁琐无法满足大部分的使用要求。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种基于无线传感网的PM2.5检测及智能预警系统，在线监测，智能根据设定值判断结果进行预警，具有操作简单、预警方式多样、预警及时、测试准确、数据容量大和成本低廉的特点。
[0007]本实用新型可以通过以下技术方案来实现:
[0008]本实用新型公开了一种基于无线传感网的PM2.5检测及智能预警系统，包括检测单元、主控单元和预警单元，所述检测单元包括粉尘传感器、检测单片机和无线发射器，所述粉尘传感器与检测单片机连接，所述检测单片机与无线发射器连接；所述主控单元包括主控单片机、无线接收器和GPRS通讯模块，所述无线接收器、GPRS通讯模块同时与主控单片机连接；所述预警单元包括声光报警模块、移动预警终端和户外显示预警终端；所述主控单片机与声光报警模块连接，所述无线发射器与无线接收器无线连接，所述GPRS通讯模块与移动预警终端、户外显示预警终端无线连接。所述检测单片机将粉尘传感器采集到的信息进行AD转换后通过无线发射器进行发射。所述无线接收器接收检测单元发送的PM2.5信息，解码后。如果采集到的空气PM2.5数值超过设定值，系统自动通过GPRS通讯模块将报警信息发送到户外显示预警终端，启动声光报警模块。并拨打设定的移动预警终端，从而实现在线监测和在线预警同步，通过多种预警方式，可以及时有效把预警信息传达到目标人群。在实际使用中，声光报警模块与主控单片机连体设置，户外显示预警终端和移动预警终端与主控单元离体设置，可以同时满足有人值守和无人值守对于PM2.5信息预警的需求，扩大预警针对的目标人群，既简化操作，又通过在线监测保证预警的准确性，满足大容量多层次的预警需求。
[0009]与此同时，本实用新型检测PM2.5采用的粉尘传感器原理是采用光学测尘原理，即朗伯特-比尔定律。测量光透过被测物质后，由于散射吸收而使光强减弱，通过测定光束通过被测介质前后的光强比之来定量粉尘浓度。将粉尘浓度转换为电信号，然后通过信号放大器将电信号转换为O?5V的电压信号，再通过检测单片机进行AD转换，然后再通过无线发射器进行发射。远端通过无线接收器接收，主控单片机解码，从而实现了信息的及时、准确显示和报警。
[0010]所述主控单元还包括录音模块，所述录音模块与所述主控单片机连接。通过录音模块，可以预设通过GPRS通讯模块通过向移动预警终端语音报警的声音信息，其声音信息可以根据PM2.5的严重程度进行个性化设置，从而使用户直接根据语音信息即可判断PM2.5污染的水平。
[0011]所述主控单元还包括电源模块。所述电源模块与主控单片机连接，所述电源模块为可充放电的锂离子电池。通过电源模块，可以为主控单元提供电力；电源模块采用锂离子电池设计，可以有效提高主控单元的便携性和移动性，满足不同场景的使用要求。
[0012]所述主控单元还包括显示模块。所述显示模块与主控单片机连接。在实际使用中，所述显示模块为LED点阵屏或LCD液晶显示屏，方便用户在实际使用中对主控单元进行可视化设置，如设置PM2.5预警的指标值、目标预警移动终端的号码等。
[0013]所述主控单元还包括红外接收头。所述红外接收头与主控单片机连接。红外接收头可以接收红外遥控器发出的控制信号，可以通过红外遥控器对主控单元进行操作，进一步简化设置和操作。
[0014]所述主控单片机内部还包括存储模块，所述存储模块为电可擦可编程只读存储器EEPROM，从而是实际设置过程中把预警值、移动预警终端的号码等保存在存储模块中，即使断电后信息不会丢失。
[0015]所述声光报警模块包括三色LED显示灯和蜂鸣器。在实际使用中，三色LED显示灯可以使用红黄绿三色，红色对应PM2.5值严重超标，黄色代表中度超标，绿色代表一般超标，直接近距离可视化预警。
[0016]所述移动预警终端为基于GPRS移动数据业务的手机或平板电脑，在进行预警的过程中，GPRS通讯模块在主控单片机的指令下即可对目标的移动预警终端拨打电话进行预靈目ο
[0017]所述主控单片机型号为STC12C5A32S2，所述检测单片机型号为STC12C5204AD，所述无线发射器和无线接收器型号均为NRF2401L。这些产品均产业化程度较高，有效降低系统的制造成本。
[0018]此外，所述户外显示预警终端为大屏幕显示屏，可以应对群体性突发状况进行预警，满足群体性应急预警要求。
[0019]本实用新型一种基于无线传感网的PM2.5检测及智能预警系统，具有如下的有益效果:
[0020]第一、操作简单，一次设定，即可实现在线监测和在线预警，无需繁琐的专业知识进行转化判断；
[0021]第二、预警方式多样，声光预警可以满足有人值守的预警要求，移动预警终端和户外显示预警重点可以满足远程无人值守预警的需要；
[0022]第三、预警及时，通过无线信号及时传输检测信息，GPRS通讯模块及时发送预警信息，GPRS信号可靠，预警时效性强；
[0023]第四、测试准确，采用的粉尘传感器为光学传感器保证检测的精度和准确性，无线信号和GPRS信号满足传输的可靠性；
[0024]第五、数据容量大，通过在线监测和在线预警，可以根据需要设置检测单元和预警单元的数量，提高预警数据的容量；
[0025]第六、成本低廉，主控单元、检测单元和预警单