一种智能雾霾视觉防控设备及检测方法与流程

本发明属于防护设备
技术领域：
，尤其涉及一种智能雾霾视觉防控设备及检测方法。
背景技术：
：目前，根据多项研究报道，大气污染物pm2.5已成为空气污染物即雾霾组成的主要成分之一，pm2.5即细颗粒物又称细粒、细颗粒。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。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，因而对人体健康和和眼表健康有着很大的影响。已有多篇研究报道了pm2.5对眼表造成的影响。近年来，也有研究表明pm2.5可破坏泪膜稳定性，引起小鼠角膜上皮和角膜全层厚度增厚，导致角膜上皮细胞和角膜上皮干细胞的衰老反应，从而引起眼部的各种不适，即引起干眼综合征(dryeyesyndrome，des)。美国在1997年7月颁布了pm2.5标准：空气中的pm2.5浓度不得超过65微克/立方米/日。为了进一步保护人体健康，2006年美国又将pm2.5的浓度标准的日均值，从65微克提高到35微克。世界卫生组织(who)认为，pm2.5小于10微克/立方米/年，是安全值。通过资料以及调查发现，当大气pm2.5颗粒浓度达到65ug/m3时则提示到达危险值，会对眼表产生损害，当小于65ug/m3时则为相对安全值，此时对眼表损害不显著。由此可知当大气pm2.5浓度过高超过65ug/m3时会对眼表造成损伤，导致一些列的眼部疾病如干眼等。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有的市面上可以购买到的眼部防雾霾用品大多是普通防护眼镜的结构，外观上与普通眼镜相差悬殊同时体积偏大。(2)现有的防雾霾眼睛并未能做到雾霾监测系统和眼镜结合为一体，大多只有单独的眼镜，是否需要隔绝眼表和大气必须要根据额外的雾霾探测仪或者天气预报情况，不能做到时刻防护，简便易行。(3)现有的雾霾探测仪普遍价格偏高，雾霾探测仪和眼镜只能分别购买。解决以上问题及缺陷的难度为：由于确保达到隔绝眼表和大气之间接触的技术，眼镜整体体积较大并且与正常眼镜的外观相差较大，因此现有的防霾眼镜在外观上的缺陷难以更新，同时大众审美层次不齐，时尚美观潮流的变化让设备美观便携难度较大。市面上已有的探测仪体积较大，无法做到与眼镜合二为一。探测仪价格高使产品价格也上升，限制了消费群体。解决以上问题及缺陷的意义为：在确保防霾眼镜达到最大隔离效果的条件下，将眼睛设计的更加便携，使人们使用起来更加方便，不影响使用者的日常生活，同时贴合大众审美，使人们更乐于接受新产品。探测仪体积尽量缩小是上述密闭性，便携性和美观的基础。选择符合产品需求的性价比高的探测仪，减少成本的同时也可获得更大的市场。技术实现要素：为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能雾霾视觉防控设备及检测方法。本发明是这样实现的，智能雾霾视觉防控设备的检测方法如下：使用者佩戴使用本产品后，本设备上配备的智能雾霾检测器将检测外界大气中pm2.5浓度数值，通过设备镜框上led信号灯的颜色转变进行提示；当外界大气pm2.5浓度达到65ug/m3或以上时，led指示灯变为红色，提示此时使用者可手动打开隐藏在眼镜框内的推拉按钮从而展开可伸缩的保护板，呈现类似“游泳眼镜”的效果，从而达到将眼镜与皮肤之间的空隙进行密封，隔绝眼表与大气直接接触实现保护眼表健康的效果。其中本设备上配备的雾霾检测系统实现方式如下：利用微处理器进行大气pm2.5颗粒物数据采集、计算、数据处理和输出；利用粉尘传感器通过在给定的单位时间内计算罗脉冲占用时间测量空气中的颗粒物水平；利用数字温湿度传感器，与微处理器连接，通过i/o口进行数据的交换。进一步，所述粉尘传感器利用光散射法测量粒子浓度。其中，微处理器采用avr单片机(atmega16),进行数据采集、计算、数据处理和输出。(at-mega16:32个8位通用寄存器；32个通用i/o口线；16k字节可编程flash；512字节eeprom；1字节sram；三个具有比较模式的计时器/计数器(t/c)；片/内外中断；可编程串行usart；工作电压4.5～5.5v；速度等级0～16mhz；40引脚pdip封装。)grove-dustsensor粉尘传感器可以通过在给定的单位时间内,计算罗脉冲占用时间(lpo时间)来测量空气中的颗粒物水平。即利用光散射法测量粒子浓度。该传感器集成a/d转换器,特性曲线较为理想，可以提供可靠的粉尘数据。该传感器可测量直径1μm以上的粒子，即使是香烟也能被测量。5v电压供电,负相位且数字输出。其特点是较为精确，设计小巧，便于携带，价格较低。受制于成本原因，该传感器散射法检测原理在实际测量中有误差存在，且其饱和值(500ug/cm3)也会在重雾霾天气下产生所谓的爆表情况。经分析成本、性能、稳定性等因素，本发明选用sht11数字温湿度传感器，该传感器由瑞士sensirion公司生产。sht11数字温湿度传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号，表贴lcc封装。传感器包括：一个电容性聚合体测湿敏感元件，一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的a/d转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此，该产品具有响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。sht11与微处理器连接，是通过atmega16上的两个i/o口来分别与传感器的sck引脚和data引脚相连，来实现数据的交换。雾霾检测系统主要技术指标：表1粉尘传感器表2温湿度传感器本发明的另一目的在于提供一种智能雾霾视觉防控设备，设置有主镜框，所述主镜框的两侧分别设有镜腿；所述主镜框的两个框架内分别设有防雾镜片，所述主镜框内设有与主镜框相匹配的密封围挡；所述主镜框的一侧设有pm2.5浓度检测装置，所述主镜框的另一侧设有手动推拉装置，密封围挡的上方眼表保护装置与皮肤接触面有可自动调节塑性结构。进一步，所述密封围挡一部分位于主镜框内，一部分自动调节伸缩于眼镜上方。所述密封围挡设置有软材料层，所述软材料层内嵌装有塑形的软钢丝；所述软材料层的外层设置有硅胶层。所述pm2.5浓度检测装置上安装有指示灯。所述pm2.5浓度检测装置内部安装有微处理器，所述微处理器分别通过i/o口连接粉尘传感器、数字温湿度传感器。进一步，所述防雾镜片采用防哈气材料；所述挡板挡板主体由雾霾口罩软材料、软钢丝和硅胶组成；雾霾口罩软材料由纳米抗菌材料纳米银、活性炭、超细纤维滤片组成；挡板内侧材质与雾霾口罩软材料相同，用于防尘及防雾霾颗粒；软钢丝置于软材料中用于初步塑形，外层采用硅胶材质用于固定；所述软钢丝由镀锌铁丝制成。所述手动防雾霾塑料推拉装置内侧与一弹簧相接；pm2.5浓度较低时，弹簧处于收缩状态；当浓度超标时，手动调节手动防雾霾塑料推拉装置，弹簧处于松弛状态结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：第一、该智能雾霾视觉防控设备防止大气污染物pm2.5对眼表的损伤，起到保护作用，预防眼表疾病的发生。第二、较以往的智能眼镜，本发明可自动检测大气污染pm2.5的浓度，并根据有害浓度来调节眼镜模式。第三、本发明通过两种模式间的转换做到对眼表的保护。第四、本发明使用便携，可以达到普通眼镜或是墨镜功能的同时也能达到防雾霾的作用。第五、本发明的设计优势在于相对体积更小，并且做到可调节的功能包括可以通过雾霾严重程度调节眼镜的形态，从而避免时刻将眼部处于相对封闭状态，在不打开隔离防护装置前可以与正常眼镜形态相似、美观。第六、本发明的设计将雾霾探测仪和眼镜结合于一体从而做到，雾霾浓度高时及时检测，打开装置隔绝眼表和大气的接触从而做到及时有效的防护。第七、本发明可以将两者结合于一体，实现便携实用的目的。对比的技术效果或者实验效果。本发明某城区进行多次测试，在环境大气pm2.5浓度510±10μg/m3时的测试结果如下表1表1环境大气pm2.5浓度510±10μg/m3时本技术防霾设备的测试结果本发明某城区进行多次测试，在日常大气环境中测试结果如下表2表2在日常大气环境中测试结果本技术雾霾探测仪准确探测大气污染情况次数50/50本技术雾霾探测仪高浓度雾霾情况下成功打开防护面板次数50/50附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例提供的智能雾霾视觉防控设备的雾霾检测系统结构框图。图2是本发明实施例提供的微处理器的atmega16的引脚图。图3是本发明实施例提供的粉尘传感器光散射法原理图。图4是本发明实施例提供的粉尘传感器输出pwm波形图。图5是本发明实施例提供pm2.5浓度较低，检测器指示灯为绿色的智能雾霾视觉防控设备示意图。图6是本发明实施例提供pm2.5浓度超标，检测器指示灯为红色时的智能雾霾视觉防控设备示意图。图7是本发明实施例提供的智能雾霾视觉防控设备的正面结构视图。图8是本发明实施例提供的智能雾霾视觉防控设备的侧面结构视图。图9是本发明实施例提供的智能雾霾视觉防控设备的府视图。图10是本发明实施例提供的智能雾霾视觉防控设备的右上方观察视图。图中：1、主镜框；2、防雾镜片；3、镜腿；4、手动推拉装置内部；5、pm2.5pm2.5浓度检测装置；6、密封围挡；7、手动推拉装置外部；8、可调节塑性结构。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能雾霾视觉防控设备，下面结合附图对本发明作详细的描述。本发明提供一种智能雾霾视觉防控设备的检测方法包括：当外界pm2.5浓度达到65ug/m3或以上时，眼镜上的智能雾霾检测器将检测的外界pm2.5浓度数值通过不同颜色led信号灯变进行提示；led指示灯变化时手动打开隐藏在眼镜内的可伸缩的保护板，将眼镜与皮肤之间的空隙进行密封；利用微处理器进行数据采集、计算、数据处理和输出；利用粉尘传感器通过在给定的单位时间内计算罗脉冲占用时间测量空气中的颗粒物水平；利用数字温湿度传感器，与微处理器连接，通过i/o口进行数据的交换。所述粉尘传感器利用光散射法测量粒子浓度。如图1-图10所示，该智能雾霾视觉防控设备设置有主镜框1，所述主镜框1的两个框架内分别设有防雾镜片2，所述主镜框内设有与主镜框相匹配的密封围挡6，所述主镜框1的两侧分别设有镜腿3。所述主镜框的一侧设有一pm2.5浓度检测装置5，所述主镜框的另一侧设有一手动推拉装置4，密封围挡6的上方眼表保护装置与皮肤接触面有一可自动调节塑性结构。防雾镜片2采用防哈气材料，保持镜片透明性，主镜框1内安装与主镜框1相匹配的密封围挡6，对眼表起到遮挡保护的作用，将空气污染物与眼表隔离，密封围挡6一部分位于主镜框1内，一部分位于眼镜上方且可以自动调节伸缩，密封围挡6由雾霾口罩软材料、软钢丝、硅胶组成，围板内侧材质与雾霾口罩相似，可发挥与雾霾口罩类似的作用即防尘及雾霾颗粒；软钢丝置于软材料中起初步塑形的作用，外层采用硅胶材质可以达到较好的固定效果。主镜框1两侧设有镜腿3，主镜框1一侧设有一pm2.5浓度检测装置5，该pm2.5浓度检测装置可以感知大气中pm2.5浓度是否超标；主镜框1另一侧设有一手动推拉装置4，该装置外部为可由使用者自动推拉的装置，内部一端连接有一弹簧且弹簧与眼镜上方的密封围挡6相连接，当pm2.5浓度检测装置5指示灯为绿色即表明空气质量较良好时，弹簧处于收缩状态，当空气质量不达标时，pm2.5浓度检测装置5指示灯变为红色，此时，使用者可以手动调节推拉装置4即将眼镜上方密封围挡6拉出，此时弹簧处于松弛状态，此设计安全方便。当外界pm2.5浓度达到65ug/m3或以上时，眼镜上的智能雾霾检测器会有所检测数值并通过led信号灯变为红色对使用者进行提示，其保护途径主要为：①当看到led指示灯变化时可手动打开隐藏在眼镜内的可伸缩的保护板，将眼镜与皮肤之间的空隙进行密封，达到类似于泳镜的效果，防止大气中pm2.5刺激眼表，造成损伤。②在pm2.5浓度未超标时，led灯为绿色，这时眼镜的外形和普通近视镜无差。微处理器采用avr单片机(atmega16),进行数据采集、计算、数据处理和输出。(at-mega16:32个8位通用寄存器；32个通用i/o口线；16k字节可编程flash；512字节eeprom；1字节sram；三个具有比较模式的计时器/计数器(t/c)；片/内外中断；可编程串行usart；工作电压4.5～5.5v；速度等级0～16mhz；40引脚pdip封装。)。grove-dustsensor粉尘传感器可以通过在给定的单位时间内,计算罗脉冲占用时间(lpo时间)来测量空气中的颗粒物水平。即利用光散射法测量粒子浓度。该传感器集成a/d转换器,特性曲线较为理想，可以提供可靠的粉尘数据。该传感器可测量直径1μm以上的粒子，即使是香烟也能被测量。5v电压供电,负相位且数字输出。其特点是较为精确，设计小巧，便于携带，价格较低。受制于成本原因，该传感器散射法检测原理在实际测量中有误差存在，且其饱和值(500ug/cm3)也会在重雾霾天气下产生所谓的爆表情况。经考虑成本、性能、稳定性等因素，本发明选用sht11数字温湿度传感器，该传感器由瑞士sensirion公司生产。sht11数字温湿度传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号，表贴lcc封装。传感器包括：一个电容性聚合体测湿敏感元件，一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上,与14位的a/d转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此，该产品具有响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。sht11与微处理器连接,是通过atmega16上的两个i/o口来分别与传感器的sck引脚和data引脚相连,来实现数据的交换。雾霾检测系统主要技术指标：表1粉尘传感器表2温湿度传感器防雾霾材料1、防雾镜片(采用防哈气材料，保持镜片的透明性)。2、挡板。挡板为密封围挡，一部分位于主镜框内，一部分位于眼镜上方且该部分可手动伸缩挡板主体由雾霾口罩软材料+软钢丝+硅胶组成挡板内侧材质与雾霾口罩相似，可发挥与雾霾口罩类似的作用即防尘及雾霾颗粒；软钢丝置于软材料中起初步塑形的作用，外层采用硅胶材质可以达到较好的固定效果。(1)雾霾口罩软材料由纳米抗菌材料(纳米银)、活性炭、超细纤维滤片构成纳米银，是利用前沿纳米技术将银纳米化，纳米技术出现，使银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃，极少的纳米银可产生强大的杀菌作用，可在数分钟内杀死650多种细菌，广谱杀菌且无任何的耐药性，能够促进伤口的愈合、细胞的生长及受损细胞的修复，无任何毒性反应，对皮肤也未发现任何刺激反应，这给广泛应用纳米银来抗菌开辟了广阔的前景，是最新一代的天然抗菌剂。活性炭是一种黑色多孔的固体炭质。主要成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。具有很强的吸附性能，是用途极广的一种工业吸附剂。超细纤维由于纤度极细，大大降低了丝的刚度，作成织物手感极为柔软，纤维细还可增加丝的层状结构，增大比表面积和毛细效应，使纤维内部反射光在表面分布更细腻，使之具有真丝般的高雅光泽，并有良好的吸湿散湿性。(2)软钢丝由镀锌铁丝制成手动防雾霾塑料推拉装置当pm2.5浓度检测装置检测pm2.5浓度超标时，pm2.5浓度检测装置亮起红灯，可将该装置推向一侧。该装置内侧与一弹簧相接。pm2.5浓度较低时，弹簧处于收缩状态；当浓度超标时，可手动调节推拉装置，此时弹簧处于松弛状态。这样可以实现眼镜上方挡板的自由推拉，达到保护眼表的作用。镜架材质：镜架材质选用tr－90材质，具有超韧性，耐撞耐磨，摩擦系数低等特点，能有效防止在运动中，因镜架断裂、摩擦对眼睛及脸部造成的伤害。下面结合具体应用例对本发明作进一步描述本发明某城区进行多次测试，在环境大气pm2.5浓度510±10μg/m3时的测试结果如下表1表1环境大气pm2.5浓度510±10μg/m3时本技术防霾设备的测试结果本发明某城区进行多次测试，在日常大气环境中仿真测试结果如下表2表2在日常大气环境中仿真测试结果本技术雾霾探测仪准确探测大气污染情况次数50/50本技术雾霾探测仪高浓度雾霾情况下成功打开防护面板次数50/50本发明某城区招募志愿者50名进行多次测试，在日常大气环境使用本技术设备，使用感评分(每项满分10分)结果如下表3表350名志愿者使用本技术防霾眼镜使用感结果在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12