一种用于建筑环境综合监测的远程智能监测装置的制作方法

本实用新型属于环境监测和物联网技术领域，特别涉及一种用于建筑环境综合监测的远程智能监测装置。

背景技术：

随着物联网兴起以及快速发展以及人对生活要求不断提高，对人居住的环境以及建筑环境都有更高的要求，因此对环境监测方式方法以及所达到的效果有新的需求。当前在在智能家居领域或者日常生活中常用的环境监测有以下特征：第一，当前环境监测方式一般为手持式的独立仪器，监测信息较少，使用干电池或小型蓄电池供电，需要手动开启或者切换，显示屏幕较小人机交互效果较差。第二，当前环境监测系统多为独立使用，各种器件功能各不相同，所搭载的系统不同，没有信息共享功能，使用功能较为单一。第三，当前建筑环境监测多采用有线传输方式，当空间结构和布局固定以后很难进行改变，对资源的浪费以、环境布局的整改和扩展性有很大的局限。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于建筑环境综合监测的远程智能监测装置，以解决上述存在的技术问题。本实用新型的监测装置采用低功耗型模组设计，可提高设备的运行周期；采用节点的设计方式，信号传输使用无线方式，可实时监测建筑内的环境信息；通过无线传输方式进行数据传输，可减少数据线的布置，节省空间，可使系统的扩展性较大程度地提高，应用范围更加广泛。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于建筑环境综合监测的远程智能监测装置，包括：传感器模组、控制器、无线模组、路由器和PC端；传感器模组包括一种或多种传感器，通过传感器模组能够采集建筑内的环境信息；传感器模组的信号输出端与控制器的信号输入端相连接，控制器的信号输出端与无线模组的信号输入端相连接；无线模组与路由器相匹配，无线模组与路由器能够通过无线传输方式进行数据传输；路由器的信号输出端与PC端的信号输入端相连接，PC端包括存储装置和显示装置，存储装置用于存储采集的数据信息，显示装置用于显示采集的数据信息。

进一步的，还包括云端；云端与路由器通过无线方式连接，云端用于存储采集的数据信息。

进一步的，传感器模组设置于待测建筑中，包括：温湿度传感器模块、烟雾传感器模块、噪声传感器模块和光敏传感器模块；温湿度传感器模块用于检测环境温度和湿度数值，烟雾传感器模块用于检测环境烟雾浓度数值，噪声传感器模块和光敏传感器模块用于检测环境噪声强度以及光线强度；每种传感器模块输出的模拟信号或者数字信号均通过数据总线传输至控制器。

进一步的，控制器为嵌入式控制器，采用内核基于Cortex-M3的32位ARM微控制器型号为STM32F103ZET6作为核心控制器，通过STM32F103ZET6能够完成模拟信号的A/D转换、数据的编码和数据串口发送。

进一步的，还包括电源模块，电源模块用于给所述监测装置的控制器、无线传输模组和传感器模组供电；电源模块包括稳压限流电路，稳压限流电路包括芯片LM2596和芯片AMS1117；稳压限流电路的连接结构为，直流电经过滤波后与芯片LM2596的输入端相连接，芯片LM2596的输出端滤波降噪后连接AMS1117，能够将输出稳定电压。

进一步的，所述电源模块输出的稳定电压为3.3V。

进一步的，无线模组为ESP8266无线模组，选用ESP8266无线模组的STA客户端模式档，路由器设置为透传模式，无线模组通过局域网与路由器SSID、PASSWORD连接，并设置通讯的端口。

进一步的，PC端与无线路由器通过无线连接，通过连接路由器的SSID、PASSWORD以及预设置的端口号能够获取传感器模组采集的数值。

进一步的，PC端与无线路由器通过网线连接，通过连接路由器的端口号能够获取传感器模组采集的数值。

进一步的，控制器为嵌入式控制器为STM32103ZET6，传感器模组包括温湿度传感器模块、烟雾传感器模块、噪声传感器模块和光敏传感器模块；温湿度传感器为DHT11数字式温湿度传感器模块，通过单总线模式接入控制器模拟GPIO引脚；烟雾传感器为MQ-2烟雾传感器，通过AO模拟输出与控制器模拟GPIO引脚连接；噪声传感器通过AO模拟输出与控制器模拟GPIO引脚连接；光敏传感器通过AO模拟输出与控制器模拟GPIO引脚连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的用于建筑环境综合监测的远程智能监测装置，通过传感器模组采集建筑内的多种环境信息，可实时监测建筑内的环境信息，能够为后续环境分析提供多种维度的数据，可提高环境分析的准确性；采集的环境数据通过控制器对模拟信号转换编码后由无线模组上传至路由器，局域网内的上位机对环境信息作实时监测，通过PC端储存和显示；数据通过无线方式进行交互传送，可减少数据线的布置，节省空间，可使系统的扩展性较大程度地提高，应用范围更加广泛。本实用新型的监测装置采用低功耗型模组设计，嵌入式控制且在系统运行时冗余CPU可设置为休眠，可提高设备的运行周期和运行的可靠性。

进一步的，将数据同步到云端能够提高数据保存的安全性，也能够提高数据共享的实时性。

进一步的，各监测节点智能传感器采集建筑环境温度、湿度、烟雾、噪声和光强信息，经控制器对模拟信号转换编码后由无线模组与路由器进行透传，在与路由器连接的局域网内上位机对环境信息作实时监测；采集建筑内的多种环境数据有助于提高后续环境分析的准确性和可靠性。

进一步的，电源模块用于为控制器和无线传输模组提供稳定的直流电压，可防止在运行中出现断路、数据丢包现象和串口调试不成功现象。

进一步的，无线模组通过局域网与路由器SSID、PASSWORD连接，通讯连接方式简单，且可扩展提高，适用范围广泛。

进一步的，嵌入式控制器选用STM32103ZET6，其未具有高性能和低功耗的增强型，且具有丰富的外围接口。

附图说明

图1是本实用新型的一种用于建筑环境综合监测的远程智能监测装置的整体结构意图；

图2是图1的信号交互框图；

图3是本实用新型的一种用于建筑环境综合监测的远程智能监测装置的电源模块中的稳压限流电路图；

图4是无线传输模组中ESP8266的引脚示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术优点和方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1至图4，本实用新型的一种用于建筑环境综合监测的远程智能监测装置，包括：传感器模组、控制器、无线模组、路由器、PC端和云端；传感器模组包括四种传感器，通过传感器模组能够采集建筑内的环境信息；传感器模组的信号输出端与控制器的信号输入端相连接，控制器的信号输出端与无线模组的信号输入端相连接；无线模组与路由器相匹配，无线模组与路由器能够通过无线传输方式进行数据传输；路由器的信号输出端与PC端的信号输入端相连接，路由器与PC端的信号是通过无线或者网线连接连接，PC端与无线路由器通过无线连接时，通过连接路由器的SSID、PASSWORD以及预设置的端口号能够获取传感器模组采集的数值；PC端与无线路由器通过网线连接时，通过连接路由器的端口号就能够获取传感器模组采集的数值；PC端包括存储装置和显示装置，存储装置用于存储采集的数据信息，显示装置用于显示采集的数据信息。PC端与无线路由器的SSID、PASSWORD连接，通过链接路由器的SSID、PASSWORD以及预设置的端口号能够获取传感器模组采集的数值。无线模组通过局域网与路由器SSID、PASSWORD连接，通讯连接方式简单，且可扩展提高，适用范围广泛。云端与路由器通过无线方式连接，云端用于存储采集的数据信息。本实用新型通过无线方式进行交互传送，可提高设备的可扩展性和信号传输的便捷性，同时也对设备维护和和硬件成本更有益。

传感器模组设置于待测建筑中，四种传感器分别为：温湿度传感器模块、烟雾传感器模块、噪声传感器模块和光敏传感器模块；温湿度传感器模块用于检测环境温度和湿度数值，烟雾传感器模块用于检测环境烟雾浓度数值，噪声传感器模块和光敏传感器模块用于检测环境噪声强度以及光线强度；每种传感器模块输出的模拟信号或者数字信号均通过数据总线传输至控制器。

控制器为嵌入式控制器，采用内核基于Cortex-M3的32位ARM微控制器型号为STM32F103ZET6作为核心控制器，通过STM32F103ZET6能够完成模拟信号的A/D转换、数据的编码和数据串口发送。嵌入式控制器选用STM32103ZET6，其未具有高性能和低功耗的增强型，且具有丰富的外围接口。传感器模组包括温湿度传感器模块、烟雾传感器模块、噪声传感器模块和光敏传感器模块；温湿度传感器为DHT11数字式温湿度传感器模块，通过单总线模式接入控制器模拟GPIO引脚；烟雾传感器为MQ-2烟雾传感器，通过AO模拟输出与控制器模拟GPIO引脚连接；噪声传感器通过AO模拟输出与控制器模拟GPIO引脚连接；光敏传感器通过AO模拟输出与控制器模拟GPIO引脚连接。各监测节点智能传感器采集建筑环境温度、湿度、烟雾、噪声和光强信息，经控制器对模拟信号转换编码后由无线模组与路由器进行透传，在与路由器连接的局域网内上位机对环境信息作实时监测；采集建筑内的多种环境数据有助于提高后续环境分析的准确性和可靠性。

参考图3，电源模块用于给所述监测装置的控制器、无线传输模组和传感器模组供电；电源模块包括稳压限流电路，稳压限流电路包括芯片LM2596和芯片AMS1117；稳压限流电路的连接结构为，直流电经过滤波后与芯片LM2596的输入端相连接，芯片LM2596的输出端滤波降噪后连接AMS1117，能够将输出3.3V稳定电压。

参考图4，无线模组为ESP8266无线模组，选用ESP8266无线模组的STA客户端模式档，路由器设置为透传模式，无线模组通过局域网与路由器SSID、PASSWORD连接，并设置通讯的端口。

参考图1，本实用新型的一种用于建筑环境综合监测的远程智能监测装置的，其监测节点包括所用的传感器模组、数据总线与传感器连接；数据总线接入嵌入式控制器，经无线模组通过配置内部参数设置为客户端模式与局域网路由器链接。在此局域网内的PC机通过上位机可实时监测及历史数据进行保存记录。

主控制器模组为嵌入式控制器，采用STM32F103ZET6；传感器模组包括温湿度传感器模块DHT11、烟雾传感器模块MQ-2、噪声传感器模块和光敏传感器模块。各传感器输出数据总线传输至嵌入式控制器对数据进行处理，数据传输采用WIFI无线模组进行数据传输。PC上位机实时监测是通过调用路由器的SSID、PASSWORD以及端口号获取传感器模组数值。

参考图3，所示电源模组包括12V蓄电池、降压变压器、整流电路、滤波电路以及与其相连接的直流变压芯片LM2596和1117S。因WiFi模组和控制器需要稳定的直流电压，为防止在运行中出现断路，数据丢包现象和串口调试不成功现象，须采用两级降压和滤波设计。其中降压变压器LM2596设计把12V转换为5V，1117S设计将5V转换为3.3V，输出的稳定的3.3V直流电压为WIFI模组及嵌入式控制器直流供电，可保证信号传输的稳定性和可靠性。

参考图4，图4为ESP8266引脚图，此模组支持AP即路由器、STA即客户端模式和AP+STA模式，可通过软件切换，复位后新模式有效，供电电压3.3V，峰值输出功率20DBM，峰值电流240毫安，能够与电源模块匹配。模组采用脚本语言指令开发方式，ESP8266内部为32为MCU系统。嵌入式操作系统可利用资源为内部的MCU FLASH和RAM。脚本语言指令开发，只需要GND接地，VCC接到3.3V就可以直接用串口控制，对于全IO口引出版本GP0GP2以及CH-PD要接电源才能让系统正常启动。波特率默认为57600刚上电系统串口工作在74880的特殊波特率上输出系统信息，然后输出READY信息，代表系统启动正常。

工作原理：

本实用新型的远程智能综合监测系统是基于嵌入式控制技术与无线传输技术相结合，通过传感器感知建筑节点环境信息，PC端上位机作实时监测。各监测节点通过传感器模组进行建筑环境感知；数据总线与传感器连接，数据总线接入嵌入式控制器；嵌入式控制器连接无线WIFI模组、指令读写模组及电源模组。无线WIFI模组通过配置内部参数设置为客户端模式与无线路由器链接。感知检测的数据通过数据总线以无线方式传递给PC端，通过PC端进行数据显示及存储。

工作过程：

监测系统工作时，传感器模组获取建筑的环境信息；获取的信息经控制器转化为数字信号统一编码后，经无线WIFI模组传输到路由器端，在此局域网内的PC机通过上位机实时监测。PC机可对当前以及历史数据进行保存记录方便后期数据处理。

最后应说明的是：以上实施例仅说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分特征进行等同替换：而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围内。