具有无线通讯功能的智能家居空气质量监测仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了具有无线通讯功能的智能家居空气质量监测仪，包括传感器阵列电路、传感器调理电路、基准电路、采样滤波电路、单片机、无线通讯电路、语音播报电路、LCD驱动显示电路、人机交互按键、电源管理电路、时钟电路；传感器阵列电路通过传感器调理电路与采样滤波电路连接；单片机通过基准电路与传感器调理电路连接；单片机分别与WI-FI通讯电路、语音播报电路、LCD驱动显示电路、人机交互按键、时钟电路连接；电源管理电路对上述各电路提供工作电源。本发明可以为用户提供全面的空气质量状况显示及分析，使用户健康地生活在自己的家里。
【专利说明】具有无线通讯功能的智能家居空气质量监测仪
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有无线通讯功能的智能家居空气质量监测仪。
【背景技术】
[0002] 随着社会生活文明化程度的提高，人们对生活的美好追求，要求更高的生活质量， 家庭空气质量的好坏，直接影响着人们的身心健康，乃至关系到人身安全。使用气体探测技 术，测量空气中的有毒、有害、可燃、氧气等气体的浓度，通过单片机采集相关浓度值，分析 得出当前空气质量情况，并能实时显示给用户，还提供超限报警、低限报警的空气质量监测 仪诞生。
[0003] 无线网络是一种能够将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互 相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网络通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance) 所持有。目的是改善基于IEEE802.il标准的无线网络产品之间的互通性。随着智能家居 概念的提出发展，传统的空气净化设备开始往智能化发展，这类产品集成了无线通讯功能 (如WI-FI通讯），一般带一个测量PM2. 5的粉尘传感器，可以实现实时监测空气中的粉尘 浓度，通过MCU判断粉尘含量是否超标，主动进行空气净化。
[0004] 市面上出现的家庭空气质量检测仪，较为常见的有两大类产品，一类为手持式仪 表，集成有温湿度测量、甲醛浓度测量、LCD显示、电池供电。另一类为箱体式检测仪表，集 成多种气体浓度测量，LCD显示、市电供电。
[0005] 上述手持式产品方案仅有一个气体传感器，无法正确评估当前空气质量状况，功 能单一。由于采用电池供电，配置功耗较大的气体传感器时，无法提供用户满意的可靠工作 时间。
[0006] 上述箱体式检测仪表体积庞大，家庭使用非常不方便。并且造价昂贵，难以家庭普 及。
[0007] 上述两类产品都不具备无线通讯功能，仅可以就地显示，无法融入到智能家居系 统中。
[0008] 上述两类产品仅实现了空气内气体含量的测量显示，无法与空气净化器联动，实 现空气主动净化。
【发明内容】
[0009] 本发明要解决的技术问题是提供一种具有无线通讯功能的智能家居空气质量监 测仪。
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：具有无线通讯功能的智能家 居空气质量监测仪，包括传感器阵列电路、传感器调理电路、基准电路、采样滤波电路、单片 机、无线通讯电路、语音播报电路、IXD驱动显示电路、人机交互按键、电源管理电路、时钟电 路；
[0011] 传感器阵列电路通过传感器调理电路与采样滤波电路连接；
[0012] 单片机通过基准电路与传感器调理电路连接；
[0013] 单片机分别与WI-FI通讯电路、语音播报电路、IXD驱动显示电路、人机交互按键、 时钟电路连接；
[0014] 电源管理电路对上述各电路提供工作电源。
[0015] 作为优选，传感器阵列电路是温度传感器、和/或湿度传感器、和/或甲醛传感器、 和/或氧气传感器、和/或粉尘传感器、和/或一氧化碳传感器、和/或V0C传感器、和/或 可燃气体传感器。
[0016] 作为优选，无线通讯电路包括WI-FI模块、和/或ZIGBEE模块、和/或蓝牙模块、 和/或2. 4G开关、和/或433开关。
[0017] 作为优选，电源管理电路由USB充电管理电路、锂电池、保护电路组成，并设有USB 输出接口和用于接入市电AC220V的输入端。
[0018] 作为优选，单片机包括执行以下步骤的固化程序：启动测量、采集数据、分析数据、 计算结果。
[0019] 作为优选，包括支持安卓系统或苹果系统的APP软件；APP软件由Π 界面、各级子 菜单、各功能子程序组成。
[0020] 本发明的有益效果是：
[0021] 产品集成了无线通讯功能（如WI-FI通讯），并根本需要带有不同类型的传感器， 可以实现实时监测空气质量，并为用户提供全面的空气质量状况显示及分析，使用户健康 地生活在自己的家里。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0023] 图1是本发明具有无线通讯功能的智能家居空气质量监测仪实施例的电路框图。
【具体实施方式】
[0024] 图1是具有无线通讯功能的智能家居空气质量监测仪，由传感器阵列电路、传感 器调理电路、基准电路、采样滤波电路、单片机、WI-FI通讯电路、语音播报电路、LCD驱动显 示电路、人机交互按键、电源管理电路、时钟电路组成。
[0025] 传感器阵列电路通过传感器调理电路与采样滤波电路连接。传感器阵列电路是温 度传感器、和/或湿度传感器、和/或甲醛传感器、和/或氧气传感器、和/或粉尘传感器、 和/或一氧化碳传感器、和/或V0C传感器、和/或可燃气体传感器。
[0026] 单片机通过基准电路与传感器调理电路连接；单片机还分别与WI-FI通讯电路、 语音播报电路、LCD驱动显示电路、人机交互按键、时钟电路连接。
[0027] 电源管理电路对上述各电路提供工作电源。
[0028] WI-FI通讯电路包括WI-FI通讯模块。除此之外，本实施例还可以采用ZIGBEE模 块、和/或蓝牙模块、和/或2. 4G开关、和/或433开关组成所需要类型的无线通讯电路。
[0029] 单片机包括执行以下步骤的固化程序：启动测量、采集数据、分析数据、计算结果。
[0030] 本实施例还包括支持安卓系统或苹果系统的APP软件。APP软件由Π 界面、各级 子菜单、各功能子程序组成。APP软件是安装在智能设备（如智能手机）上的程序，用户通 过APP软件可以在局域网或者广域网范围内找到监测仪，并能快捷地查询当前环境中空气 的质量状况，查询某时间段的空气质量情况，设置监测仪的各项参数，修改监测仪的名称， 设置组网参数等。
[0031] 系统各部分运作原理及功能如下：
[0032] 1、电源管理电路
[0033] 电源管理电路由USB充电管理电路、锂电池、保护电路组成，完成系统供电，并提 供电量信号给单片机，提醒用户是否给产品充电。同时USB接口可以很方便的同很多设备 连接，甚至可以将产品放置在车内，而不用担心供电问题。配套的交流充电器为USB输出接 口，其输入端接入市电AC220V。
[0034] 2、传感器阵列
[0035] 传感器阵列电路包含室内空气中对人体健康有影响的多种气体传感器及温湿度 传感器，有氧气、C0、甲醛、V0C(挥发性有机物）、粉尘（PM2. 5、烟雾）、可燃气体（如甲烷）、 温度、湿度，可以较全面地分析监测环境内空气质量状况。
[0036] 3、传感器信号调理
[0037] 传感器信号调理电路完成传感器信号的放大、整形，为下一级电路提供理想的信 号输出。
[0038] 4、采样滤波电路
[0039] 采样滤波电路完成多路调理信号的采集、滤波、电平转换等，为AD采样提供最佳 的信号范围及线性度。
[0040] 5、基准电路
[0041] 基准电路为单片机、信号调理电路等提供电压基准。
[0042] 6、单片机
[0043] 单片机完成多路传感器信号的采样计算分析，对计算结果做出显示及告警；完成 电量信号的采样计算，对电量情况做出显示；采集当前的时间，做出时间显示；采集按键信 息，完成人家交互；驱动LCD显示屏，完成各种信息的显示；与语音播报电路通讯，完成信息 播报；与WI-FI通讯模块通讯，将当前信息通过WI-FI模块发送到智能设备（智能手机、平 板电脑等），发送净化指令给智能空气净化器完成空气净化。
[0044] 7、时钟电路
[0045] 准确地提供当前时间，送入单片机。
[0046] 8、WI_FI 通讯电路
[0047] 该电路部分连接主控制系统跟外部智能控制终端，通过不同的组网模式，实现局 域网短距离与广域网远距离控制，其控制收发的数据包括各种气体浓度信息、温度信息、湿 度信息、当前时间、净化信息、组网设置信息等。
[0048] 9、人机交互按键
[0049] 完成人与机器的信息交互、命令设置等。
[0050] 10、LCD驱动显示
[0051] 完成IXD液晶屏的驱动、信息显示。
[0052] 11、语音播报
[0053] 完成当前气体浓度的信息播报，告警信息等。
[0054] 本实施例的使用与特点：
[0055] 本实施例可以为用户提供全面的空气质量状况显示及分析，使用户健康地生活在 自己的家里，用户可以清楚的知道装修后的甲醛含量是否超标、V0C挥发性有机物含量是否 超标、大气污染造成的PM2. 5升高有没有影响到室内、煤气是否泄漏、燃气设备是否导致氧 气含量降低、煤炉或者火盆燃烧带来的C0浓度是否超标、当前的温湿度情况等。
[0056] 用户可以很方便的将产品放到与自己关系密切的不同区域，厨房、客厅、卧室、阳 台、厕所，甚至车内、停车库、户外，了解自己所处的环境空气质量状况。
[0057] 具备无线通讯功能，既可以局域网通讯，也可以广域网通讯。用户在卧室通过智能 设备可以很方便地查看厨房的煤气有没有关掉，不需要跑过去查看（类似的不同场所同样 具备方便性）。用户下班前可以通过智能设备查看家中空气质量状况，自行发送净化命令， 提前启动空气净化器，回家就能享受到健康的空气环境。用户出门后，由于匆忙，无法确认 是否关了煤气时，打开手机就可以知道有没有关闭煤气，不需要跑回家确认。
[0058] 无线通讯功能可以很方便的同用户家中的路由器相连接，实现远程控制变的非常 容易，不需要额外增加中间收发设备，可以将产品很方便的融入到智能家居系统中。
[0059] 组网形式灵活多样，可以局域网控制，有手机就可以，不需要专门的遥控器；可以 广域网控制，家中有路由器就可以。
[0060] 双电源使得该产品可以放在绝大多数有供电的地方，电池没电可以充电，没有充 电器可以用USB接口充电。
[0061] 语音播报功能是产品可以像天气预报员一样，向用户报告当前的空气质量状况。
[0062] 大屏幕LCD显示，高亮度背光效果，使用户更清楚地看清屏幕。
[0063] 以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明 的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范 围之内。
【权利要求】
1. 具有无线通讯功能的智能家居空气质量监测仪，其特征在于：包括传感器阵列电 路、传感器调理电路、基准电路、采样滤波电路、单片机、无线通讯电路、语音播报电路、LCD 驱动显示电路、人机交互按键、电源管理电路、时钟电路； 所述传感器阵列电路通过传感器调理电路与采样滤波电路连接； 所述单片机通过基准电路与传感器调理电路连接； 所述单片机分别与WI-FI通讯电路、语音播报电路、IXD驱动显示电路、人机交互按键、 时钟电路连接； 所述电源管理电路对上述各电路提供工作电源。
2. 根据权利要求1所述的智能家居空气质量监测仪，其特征在于：所述传感器阵列电 路是温度传感器、和/或湿度传感器、和/或甲醛传感器、和/或氧气传感器、和/或粉尘传 感器、和/或一氧化碳传感器、和/或VOC传感器、和/或可燃气体传感器。
3. 根据权利要求1所述的智能家居空气质量监测仪，其特征在于：所述无线通讯电路 包括WI-FI模块、和/或ZIGBEE模块、和/或蓝牙模块、和/或2. 4G开关、和/或433开关。
4. 根据权利要求1所述的智能家居空气质量监测仪，其特征在于：所述电源管理电路 由USB充电管理电路、锂电池、保护电路组成，并设有USB输出接口和用于接入市电AC220V 的输入端。
5. 根据权利要求1所述的智能家居空气质量监测仪，其特征在于：所述单片机内嵌用 于执行以下步骤的固化程序：启动测量、采集数据、分析数据、计算结果。
6. 根据权利要求1所述的智能家居空气质量监测仪，其特征在于：包括支持安卓系统 或苹果系统的APP软件；所述APP软件由Π 界面、各级子菜单、各功能子程序组成。
【文档编号】G01N33/00GK104122372SQ201410355563
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】袁建, 薛飞 申请人:合肥泰蓝电子科技有限公司