一种物联网雾霾监测仪的制作方法
【专利摘要】一种物联网雾霾监测仪，采用包括机体，由嵌入式智能处理模块、温湿度监测模块、雾霾/PM2.5监测模块、实时时钟模块和连接嵌入式智能处理模块的电源模块组成的PCB主板，还包括设置在PCB主板的触摸屏显示模块、WIFI无线数据通信模块和机体天线，以及使用智能手机与实时监测显示软件相结合的应用终端的技术方案；它克服了现有环境监测设备存在无法适应小区域范围，如农场、校园、小区、医院等场合的使用的缺陷；特别是手持式设备更无法适应简便易携带的现代无线通信设备的缺陷；它解决了传统环境监测设备价格昂贵、使用不便、普及率不高、产品无法推广的难题；适合各种周边环境监测使用，特别适合各类农场、校园、小区、医院等小范围的环境监测使用。
【专利说明】
一种物联网雾霾监测仪
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种物联网雾霾监测仪。
【背景技术】
[0002]雾霾、环境污染、全球气温变暖等环境问题越来越受到人们的关注；目前对环境监测的设备比较多，但都是政府气象部门使用的大型监测设备，不但价格昂贵，并且操作也很不方便，只有非常专业的人员才能够使用；因此，尽管人们对环境的关注程度非常高，而环境监测仪器普及率非常低，目前的环境监测仪大概分为两类:一类是无法适合小范围，如农场、校园、小区、医院等场合使用；另一类是手持式的，无法适应现代无线通信设备以及简便易携带的特点。
【发明内容】
[0003]针对上述情况，本实用新型的目的在于提供一种物联网雾霾监测仪，既能满足人们对环境监测的需求，又功能强大;还能利用现代无线通信设备并结合实时监测显示软件的扩展与应用;且结构简单，使用方便，携带容易，应用范围广，产品投入成本低，性价比高，易于普及推广，市场前景广。
[0004]为了实现上述目的，一种物联网雾霾监测仪，包括机体、PCB主板及天线，所述PCB主板由嵌入式智能处理模块、温湿度监测模块、电源模块、雾霾/PM2.5监测模块、实时时钟模块和适配的实时监测显示软件组成，所述电源模块与嵌入式智能处理模块连接，所述PCB主板还包括触摸屏显示模块、WIFI无线数据通信模块。
[0005]为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是。
[0006]所述天线固定于机体的最上端并与PCB主板上的WIFI无线数据通信模块连接。
[0007]所述的温湿度监测模块、触摸屏显示模块、雾霾/PM2.5监测模块、实时时钟模块、WIFI无线数据通信模块分别与嵌入式智能处理模块单独连接并固定于PCB主板上。
[0008]所述触摸屏显示模块设有触摸屏操作键盘，所述的触摸屏操作键盘上设有“菜单”、“加”、“减”、“移动”四个按键。
[0009]所述的四个按键为“菜单”按键、“加”按键、“减”按键、“移动”按键。
[0010]所述机体上设有温湿度测量进气格栅和雾霾/PM2.5监测进气格栅。
[0011]所述电源模块为锂电池。
[0012]所述实时监测显示软件应用于一款智能手机。
[0013]本实用新型一种物联网雾霾监测仪，采用包括机体，由嵌入式智能处理模块、温湿度监测模块、雾霾/PM2.5监测模块、实时时钟模块和连接于嵌入式智能处理模块的电源模块组成的PCB主板，以及还包括设置在PCB主板的触摸屏显示模块、WIFI无线数据通信模块和设置机体的天线，以及使用智能手机与实时监测显示软件相结合的应用终端的技术方案;它克服了现有环境监测设备存在的无法适应小区域范围，如农场、校园、小区、医院等场合的使用的缺陷;特别是手持式设备更无法适应简便易携带的现代无线通信设备的缺陷；它解决了传统环境监测设备价格昂贵、使用不便、普及率不高、产品无法推广的难题。
[0014]本实用新型相比现有技术所产生的有益效果:
[0015]1、本实用新型的核心控制模块采用高性能、高可靠性、低成本、小体积的嵌入式智能处理器，提升了产品的整体智能化功能与可靠的先进技术水平；
[0016]Π、本实用新型采用高精度的雾霾/PM2.5监测传感器，可有效检测1μ(10—6) m以上的尘埃颗粒，具有较高的精度和灵敏度；
[0017]m、本实用新型采用高可靠性的温湿度监测传感器，监测数据稳定可靠；
[0018]IV、本实用新型采用模块设计，体积非常小，全部操作由4个触摸屏控制按键完成，使用非常方便;整个产品的成本控制低，价格合理，商业前景可观；
[0019]V、本实用新型的监测数据不但可以通过现场实时显示，还可以通过WIFI数据传输的方式，在智能手机上进行显示、分析、存储，具有数据的分析和保存功能；
[0020]V1、本实用新型构思巧妙，结构紧凑、科学合理，综合功能多；能有效监测周边的环境数据并为生产生活提供参考和依据，具有较强的实用价值与市场推广价值。
[0021]本实用新型广泛适用于各种周边环境的监测；特别适合各类农场、校园、小区、医院等小范围的环境监测使用。
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的结构不意图。
[0024]图2为本实用新型硬件设计框图。
[0025]图3为本实用新型应用于远程实时监测终端示意图。
[0026]图4为本实用新型运行程序流程框图。
[0027]图5为本实用新型电源模块原理图。
[0028]图中:1、机体，2、嵌入式智能处理模块，3、温湿度测量进气格栅，4、温湿度监测模块，5、触摸屏显示模块，6、触摸屏操作键盘，61、“加”按键，62、“菜单”按键，63、“减”按键，64、“移动”按键，7、PCB主板，8、天线，9、电源模块，10、雾霾/PM2.5监测进气格栅，11、雾霾/PM2.5监测模块，12、智能手机，13、实时监测显示软件，14、雾霾监测数据，15、实时时钟模块，16、WIFI无线数据通信模块。
【具体实施方式】
[0029]结合附图，本实用新型是这样实现的:一种物联网雾霾监测仪，采用包括机体I，由嵌入式智能处理模块2、温湿度监测模块4、雾霾/PM2.5监测模块11、实时时钟模块15和连接于嵌入式智能处理模块2的电源模块9组成的PCB主板7，以及还包括设置在PCB主板7的触摸屏显示模块5、WIFI无线数据通信模块16和设置机体的天线8，以及使用智能手机12与实时监测显示软件13相结合的应用终端的技术方案;它克服了现有环境监测设备存在的无法适应小区域范围，如农场、校园、小区、医院等场合的使用的缺陷;特别是手持式设备更无法适应简便易携带的现代无线通信设备的缺陷；它解决了传统环境监测设备价格昂贵、使用不便、普及率不高、产品无法推广的难题。
[0030]参照附图1、附图2，本实用新型的天线8固定于机体I的最上端并与PCB主板7上的WIFI无线数据通信模块16连接；电源模块9为锂电池并与嵌入式智能处理模块2连接;温湿度监测模块4、触摸屏显示模块5、雾霾/PM2.5监测模块11、实时时钟模块15、WIFI无线数据通信模块16分别与嵌入式智能处理模块2单独连接并固定于PCB主板7上;机体I上设有温湿度测量进气格栅3和雾霾/PM2.5监测进气格栅10;触摸屏显示模块上设有触摸屏操作键盘6，触摸屏操作键盘6上设有“加”按键61、“菜单”按键62、“减”按键63、“移动”按键64四个按键;按键在调整时间时用，如果监测仪需要调整时间，则首先按“菜单”按键62，进入时间设置界面，然后按“移动”按键64可以在小时、分钟、秒三者之间进行切换，最后按“加”按键61或者“减”按键63，进行相应的调整。
[0031]如图3所示，基于物联网的实时监测终端主要由智能手机12与实时监测显示软件13组成；智能手机12通过WIFI接收到远程环境监测数据，经实时监测显示软件13进行数据实时显示，可完成数据存储与分析功能。
[0032]如图4所示，本实用新型的工作流程是:首先接通电源，经触摸屏操作键盘6设置时间并确认开始后，温湿度监测模块4、雾霾/PM2.5监测模块11通过温湿度测量进气格栅3和雾霾/PM2.5监测进气格栅10开始采集数据，然后，嵌入式智能处理模块2对采集的监测数据进行数据处理，将模拟信号转换为数字信号，并进行数字滤波、数据变换等一系列计算;最后将转换后的数据以及实时时间在嵌入式智能处理模块2控制下，送到触摸屏显示模块5和WIFI无线数据通信模块16，进行实时数据显示和远程无线数据传输;在整个监测的过程中，如果有按键按下，则执行相应的按键调整程序，如果没有按键按下，则直接返回，重新进行环境数据的监测;整个监测过程是一个无限循环的结构，保证对外界所有环境数据的变化有及时准确的响应。
[0033]如图5所示，电源模块9包括锂电池及电源适配器，主机电路需要两种供电电压，其中，嵌入式智能处理模块2、温湿度监测模块4、触摸屏显示模块5、雾霾/PM2.5监测模块11等采用DC 5伏电压供电，远程WIFI无线数据通信模块16采用DC 3.3伏电压供电；因此，锂电池输出的DC 7.4伏电压需要分别经过DC-DC电压转换模块I和DC-DC电压转换模块2转换为DC3.3伏和DC 5伏，再分别与远程WIFI无线数据通信模块16、嵌入式智能处理模块2及其他模块相连接;锂电池的充电由锂电池充电管理模块进行管理，当锂电池无电的时候，连接电源适配器及220伏电压，通过锂电池充电管理模块对锂电池进行充电，锂电池电量充满后，锂电池充电管理模块自动切断充电电流，防止锂电池过充而受损。
[0034]本实用新型的嵌入式智能处理模块包含采用低成本、低功耗、高性能的嵌入式处理器STM32F103CBT6，结合使用高性能的ARM? Cortex ? -M3 32位的RISC内核，工作频率可以达到72MHz;广泛应用于电机驱动和控制、医疗和手持式设备、PC游戏外设和GPS平台。
[0035 ] 本实用新型的雾霾/PM2.5监测模块包含SHARP公司的GP2Y11AUOF雾霾、粉尘颗粒传感器;该传感器采用粒子计数原理，可灵敏检测直径Iym以上的粒子，内置加热器可实现自动吸入空气；并采用直流5伏电压供电，当插上电源后I秒内会稳定、正常的运行，通过粒子计数原理，计算空气中的尘埃浓度，并以直流电压的形式输出。空气中的灰尘颗粒越多，输出的电压越高，计算的公式如下:输出电压值=粉尘浓度(mg/m3)^-10XK(V/0.lmg/m3)+无尘时输出电压(其中K为传感器检出感度)，输出的电压为模拟信号，经过嵌入式处理器的模拟/数字转换模块，将模拟信号转变为数字信号，嵌入式处理器根据传感器输出的电压高低，可以计算出空气中尘埃的浓度。
[0036]本实用新型的温湿度监测模块包含采用DHTll数字温湿度传感器，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性;传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件;该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点；每个DHT11传感器都必须在湿度校验室中进行精确度校准，校准系数以程序的形式储存OTP中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数;该传感器采用单总线技术，只需要一根总线与嵌入式智能处理器相连接，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择;该传感器的供电电压范围3.3-5.5V DC，湿度测量范围20-90%RH，测量精度土 5%RH，温度测量范围0_50 °C，测量精度±1°C;输出信号为数字信号，嵌入式智能处理模块可以直接读取采样数据并进行处理。
[0037]本实用新型的实时时钟模块包含采用DS1302数字时钟作为核心控制芯片，DS1302是DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V?5.5V;该芯片采用三线接口与嵌入式智能处理模块进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据;输出的信号为数字信号，可以直接被嵌入式智能处理模块进行数据处理。
[0038]本实用新型的触摸屏显示模块采用TFT触摸液晶屏，该模块采用的是“显尚光电”公司的ST2001PH TFTLCD，DST2001PH的控制器为ILI9320，采用26万色的TFTLCD屏，分辨率为320X240。该显示屏与嵌入式智能处理模块采用16位的并口通信，嵌入式智能处理模块采集到的温度、湿度、雾霾以及时间等数据，经过内部处理之后，显示在液晶屏上，并且可以通过该触摸屏设置相关参数，省略了操作键盘，设计简洁，使用方便。
[0039]本实用新型的WIFI无线数据通信模块，包含采用USR-WIFI232-T无线通信模块，USR-WIFI232-T是一款一体化的低功耗嵌入式WIFI模组，该模组提供了一种将用户的物理设备连接到WIFI无线网络上，并提供UART数据传输接口的解决方案。通过该模组，传统的低端串口设备或者MCU控制的设备可以很方便的接入WIFI无线网络，从而实现物联网网络控制与管理。
[0040]嵌入式WIFI模组在硬件上集成了MAC，基频芯片，射频收发单元，以及功率放大器。嵌入式的固件则支持WIFI协议和配置，以及组网的TCP/IP协议。USR-WIFI232-T采用业内最低功耗嵌入式结构，并针对智能家居，智能电网，手持式设备，个人医疗，工业控制等这些低流量低频率的数据传输领域的应用。
[0041]智能手机上的实时显示软件采用某平台开发。某平台是基于Linux平台的开源手机操作系统，由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。它涵盖移动信息设备工作所需的全部软件，包括操作系统、用户界面和应用程序。本实用新型是在某开发平台下，应用Java程序设计语言，设计的APP应用软件，使雾霾监测信息能够实时在用户手机上进行显不O
【主权项】
1.一种物联网雾霾监测仪，包括机体(1)、PCB主板(7)及天线(8)，其中， 所述的机体(I)上设有温湿度测量进气格栅(3)和雾霾/PM2.5监测进气格栅(10); 所述的PCB主板(7)由嵌入式智能处理模块(2)、温湿度监测模块(4)、锂电池电源模块(9)、雾霾/PM2.5监测模块(11)和实时时钟模块(15)组成； 所述的锂电池电源模块(9)与嵌入式智能处理模块(2)连接； 所述的PCB主板(7)还包括触摸屏显示模块(5)和WIFI无线数据通信模块(16); 所述的温湿度监测模块(4)、触摸屏显示模块(5)、雾霾/PM2.5监测模块(11 )、实时时钟模块(15)和WIFI无线数据通信模块(16)分别与嵌入式智能处理模块(2)单独连接并固定于PCB主板(7)上； 所述的触摸屏显示模块(5)设有触摸屏操作键盘(6); 所述的触摸屏操作键盘(6)上设有“菜单”、“加”、“减”、“移动”四个按键，该四个按键为“菜单”按键(62)、“加”按键(61)、“减”按键(63)和“移动”按键(64); 所述的天线(8)固定于机体(I)的最上端并与PCB主板(7)上的WIFI无线数据通信模块(16)连接。
【文档编号】G01N15/06GK205426732SQ201520720934
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年9月18日
【发明人】臧芳
【申请人】湖南电子科技职业学院