一种建筑工地环境综合监测系统的制作方法

本发明涉及智能测试领域，尤其涉及一种建筑工地环境综合监测系统。

背景技术：

随着工业化和城市化的迅速发展，随之而来也带来了环境污染的问题，人们需要及时获知自己工作、居住的环境质量是否达标，以便合理安排出行，同时，政府也在时刻关注城市环境质量，以便于对城市的整体规划进行有效、合理安排。因此，对城市环境质量的监测显得尤为重要。

目前的建筑工地环境监测系统所监测的项目类别较少，且针对性不强，对人们最为关注的温度信息的监测精度不高，误差偏高，同时也无法根据建筑工地环境监测数据作综合性判断。

对此，亟需提供一种建筑工地环境综合监测系统。

技术实现要素：

因此，为了克服上述问题，本发明提供一种建筑工地环境综合监测系统，利用中央处理装置、甲醛浓度监测传感器、苯系气体浓度监测传感器、粉尘浓度监测传感器、环境噪音监测传感器、温度传感器、信号处理电路、湿度传感器、运算模块、显示器以及存储器对环境进行精确、高效测试，其中，通过运算模块将智能环境监测系统采集的甲醛浓度信号、苯系气体浓度信号、粉尘浓度信号以及噪音信号进行整合分析，根据用户需求调整各项参数的权值，从而达到按需测试的目的，用户能够根据测得的温度数据和湿度数据调整各项参数的权值，同时，各监测传感器将测得的参数通过网络传输至中央处理装置，再由中央处理装置将接收到的参数传输至显示器进行显示，传输至存储器进行存储。

本发明提供的建筑工地环境综合监测系统包括中央处理装置、甲醛浓度监测传感器、苯系气体浓度监测传感器、粉尘浓度监测传感器、环境噪音监测传感器、温度传感器、信号处理电路、湿度传感器、运算模块、显示器以及存储器。

其中，温度传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，甲醛浓度监测传感器的输出端、苯系气体浓度监测传感器的输出端、粉尘浓度监测传感器的输出端、环境噪音监测传感器的输出端、信号处理电路的输出端以及湿度传感器的输出端均与中央处理装置的输入端连接，运算模块的输入端、显示器的输入端以及存储器的输入端均与中央处理装置的输出端连接，运算模块的输出端与显示器和存储器的输入端连接。

其中，运算模块用于根据接收到的甲醛浓度值、苯系气体浓度值、粉尘浓度值以及环境噪音值计算出环境等级因子x。

优选的是，温度传感器用于监测环境的温度信号，并将采集的温度信号传输至信号处理电路，信号处理电路将处理后的温度信号传输至中央处理装置；甲醛浓度监测传感器用于监测环境的甲醛浓度信号，并将采集的甲醛浓度信号传输至中央处理装置；苯系气体浓度监测传感器用于监测环境的苯系气体浓度信号，并将采集的苯系气体浓度信号传输至中央处理装置；粉尘浓度监测传感器用于监测环境的粉尘浓度信号，并将采集的粉尘浓度信号传输至中央处理装置；环境噪音监测传感器用于监测环境的噪音信号，并将采集的噪音信号传输至中央处理装置；湿度传感器用于监测环境的湿度信号，并将采集的湿度信号传输至中央处理装置。

其中，甲醛浓度监测传感器、苯系气体浓度监测传感器、粉尘浓度监测传感器、环境噪音监测传感器、温度传感器、以及湿度传感器的采样频率f相同，中央处理装置将同一时刻接收到的温度信号、甲醛浓度信号、苯系气体浓度信号、粉尘浓度信号、噪音信号以及湿度信号通过网络传输至显示器进行显示，中央处理装置将同一时刻接收到的温度信号、甲醛浓度信号、苯系气体浓度信号、粉尘浓度信号、噪音信号以及湿度信号通过网络传输至存储器进行存储。

其中，中央处理装置将同一时刻接收到甲醛浓度信号、苯系气体浓度信号、粉尘浓度信号以及噪音信号通过网络传输至运算模块，运算模块接收到的甲醛浓度值为a、苯系气体浓度值为b、粉尘浓度值为c以及环境噪音值为d，运算模块内存储有甲醛浓度标准值a、苯系气体浓度标准值b、粉尘浓度标准值c以及环境噪音标准值d，运算模块内还存储甲醛浓度权值a1、苯系气体浓度权值b1、粉尘浓度权值c1以及环境噪音权值d1，则环境等级因子x为：，运算模块将计算得到的环境等级因子x传输至显示器进行显示，同时，将计算得到的环境等级因子x传输至存储器进行存储。

优选的是，温度传感器将采集到的温度信号传输至信号处理电路，信号处理电路对接收到的温度信号依次进行信号放大和信号滤波处理后传输至中央处理装置。

优选的是，温度传感器用于采集环境温度信号，将采集的温度信号转换为电压信号v0，并将电压信号v0传输至信号处理电路，v1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元，温度传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。

优选的是，信号放大单元包括集成运放a1、电容c1以及电阻r1-r5。

其中，温度传感器的输出端与电阻r1的一端连接，电容c1的一端接地，电阻r1的另一端与电容c1的另一端连接，电容c1的另一端与电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端与集成运放a1的同相输入端连接，电阻r3的一端接地，电阻r3的另一端与集成运放a1的反相输入端连接，集成运放a1的输出端与电阻r4的一端连接，电阻r5的一端与集成运放a1的反相输入端连接，电阻r5的另一端与电阻r4的另一端连接，电阻r4的另一端与信号滤波单元的输入端连接。

优选的是，信号滤波单元包括电阻r6-r10、电容c2-c4以及集成运放a2。

其中，信号放大单元的输出端与电容c2的一端连接，电阻r6的一端接地，电容c2的另一端与电阻r6的另一端连接，电阻r7的一端与集成运放a2的同相输入端连接，电容c2的另一端还与电阻r7的另一端连接，电阻r8和电容c3并联后的一端与集成运放a2的输出端连接，电阻r8和电容c3并联后的另一端与集成运放a2的反相输入端连接，电容c4的一端接地，电阻r9的一端与电容c4的另一端连接，电阻r9的另一端与电阻r8和电容c3并联后的一端连接，电阻r10的一端与电容c4的另一端连接，电阻r10的另一端与中央处理装置的adc端口连接。

优选的是，建筑工地环境综合监测系统还包括一数据输入单元，数据输入单元与中央处理装置的输入端连接，数据输入单元用于输入甲醛浓度标准值a、苯系气体浓度标准值b、粉尘浓度标准值c、环境噪音标准值d、甲醛浓度权值a1、苯系气体浓度权值b1、粉尘浓度权值c1以及环境噪音权值d1。

优选的是，中央处理装置还包括一数据扩展端口，数据扩展端口用于根据用户需求增设监测传感器。

优选的是，湿度传感器为电容型相对湿度传感器，湿度传感器的感湿部分使用的是聚合物薄膜。

优选的是，建筑工地环境综合监测系统采用太阳能供电，建筑工地环境综合监测系统还包括一太阳能板、整流装置和蓄电池，太阳能板将光能转换为电能后，经过整流装置进行整流处理后将电能存储于蓄电池，蓄电池为建筑工地环境综合监测系统供电。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明提供一种建筑工地环境综合监测系统，利用中央处理装置、甲醛浓度监测传感器、苯系气体浓度监测传感器、粉尘浓度监测传感器、环境噪音监测传感器、温度传感器、信号处理电路、湿度传感器、运算模块、显示器以及存储器对环境进行精确、高效测试，其中，通过运算模块将智能环境监测系统采集的甲醛浓度信号、苯系气体浓度信号、粉尘浓度信号以及噪音信号进行整合分析，根据用户需求调整各项参数的权值，从而达到按需测试的目的，用户能够根据测得的温度数据和湿度数据调整各项参数的权值，同时，各监测传感器将测得的参数通过网络传输至中央处理装置，再由中央处理装置将接收到的参数传输至显示器进行显示，传输至存储器进行存储。

（2）本发明提供的一种建筑工地环境综合监测系统，本发明的发明点还在于由于温度传感器采集的信号为微弱的电压信号，因而信号放大单元通过集成运放a1、电容c1和电阻r1-r5对温度传感器输出的电压v0进行放大处理，由集成运放a1、电容c1和电阻r1-r5构成的信号放大单元只有0.1μv/℃的漂移、2μv以内的偏移、100pa偏置电流和0.1hz到10hz宽带内15nv的噪声。其中，信号滤波单元使用集成运放a2、电容c2-c4和电阻r6-r10对经过放大后的电压信号进行高通滤波处理，从而提高了温度检测的精度。

附图说明

图1为本发明的建筑工地环境综合监测系统的示意图；

图2为本发明的信号处理电路的电路图。

附图标记：

1-中央处理装置；2-甲醛浓度监测传感器；3-苯系气体浓度监测传感器；4-粉尘浓度监测传感器；5-环境噪音监测传感器；6-温度传感器；7-信号处理电路；8-湿度传感器；9-运算模块；10-显示器；11-存储器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的建筑工地环境综合监测系统进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的建筑工地环境综合监测系统包括中央处理装置1、甲醛浓度监测传感器2、苯系气体浓度监测传感器3、粉尘浓度监测传感器4、环境噪音监测传感器5、温度传感器6、信号处理电路7、湿度传感器8、运算模块9、显示器10以及存储器11。

其中，温度传感器6的输出端与信号处理电路7的输入端连接，甲醛浓度监测传感器2的输出端、苯系气体浓度监测传感器3的输出端、粉尘浓度监测传感器4的输出端、环境噪音监测传感器5的输出端、信号处理电路7的输出端以及湿度传感器8的输出端均与中央处理装置1的输入端连接，运算模块8的输入端、显示器10的输入端以及存储器11的输入端均与中央处理装置1的输出端连接，运算模块9的输出端与显示器10和存储器11的输入端连接。

其中，运算模块9用于根据接收到的甲醛浓度值、苯系气体浓度值、粉尘浓度值以及环境噪音值计算出环境等级因子x。

建筑工地的废气主要来源于建筑中的装修材料，其中的相关污染物有甲醛；油漆、涂料、沥青、粘合剂中的多种挥发性有机化合物，如芳香烃、直链烃、卤代烃、醛、酮、醇等；建材所引起的空气污染如放射性和有机物挥发影响，往往是长期的连续的，有的居室装修几后年，其甲醛、苯系物的浓度仍严重超标。建材所产生的污染物对人体的神经系统、血液系统、呼吸系统、生殖系统等都会产生极大危害。

上述实施方式中，利用中央处理装置1、甲醛浓度监测传感器2、苯系气体浓度监测传感器3、粉尘浓度监测传感器4、环境噪音监测传感器5、温度传感器6、信号处理电路7、湿度传感器8、运算模块9、显示器10以及存储器11对环境进行精确、高效测试，其中，通过运算模块9将智能环境监测系统采集的甲醛浓度信号、苯系气体浓度信号、粉尘浓度信号以及噪音信号进行整合分析，根据用户需求调整各项参数的权值，从而达到按需测试的目的，用户能够根据测得的温度数据和湿度数据调整各项参数的权值，同时，各监测传感器将测得的参数通过网络传输至中央处理装置，再由中央处理装置1将接收到的参数传输至显示器10进行显示，传输至存储器11进行存储。

其中，显示器10和存储器11位于监控室内，中央处理装置1通过互联网将测得数据传输至显示器10和存储器11，且运算模块9也通过互联网将计算得到的环境等级因子x传输至显示器10和存储器11。存储器11还包括一usb接口，用户能够通过该usb接口读取存储于存储器11内的数据。

更进一步地说明，显示器10显示中央处理装置1发送的数据，并将接收到的数据和中央处理装置1发送数据的时间进行关联，在显示数据时，将中央处理装置1发送数据的时间和显示器10所接收到的参数一并进行显示；同样，存储器11存储中央处理装置1发送的数据，并将接收到的数据和中央处理装置1发送数据的时间进行关联，在存储数据时，将中央处理装置1发送数据的时间和存储器11所接收到的参数一并进行存储。

具体地，温度传感器6用于监测环境的温度信号，并将采集的温度信号传输至信号处理电路7，信号处理电路7将处理后的温度信号传输至中央处理装置1；甲醛浓度监测传感器2用于监测环境的甲醛浓度信号，并将采集的甲醛浓度信号传输至中央处理装置1；苯系气体浓度监测传感器3用于监测环境的苯系气体浓度信号，并将采集的苯系气体浓度信号传输至中央处理装置1；粉尘浓度监测传感器4用于监测环境的粉尘浓度信号，并将采集的粉尘浓度信号传输至中央处理装置1；环境噪音监测传感器5用于监测环境的噪音信号，并将采集的噪音信号传输至中央处理装置1；湿度传感器8用于监测环境的湿度信号，并将采集的湿度信号传输至中央处理装置1。

其中，甲醛浓度监测传感器2、苯系气体浓度监测传感器3、粉尘浓度监测传感器4、环境噪音监测传感器5、温度传感器6、以及湿度传感器8的采样频率f相同，中央处理装置1将同一时刻接收到的温度信号、甲醛浓度信号、苯系气体浓度信号、粉尘浓度信号、噪音信号以及湿度信号通过网络传输至显示器10进行显示，中央处理装置1将同一时刻接收到的温度信号、甲醛浓度信号、苯系气体浓度信号、粉尘浓度信号、噪音信号以及湿度信号通过网络传输至存储器11进行存储。

其中，中央处理装置1将同一时刻接收到甲醛浓度信号、苯系气体浓度信号、粉尘浓度信号以及噪音信号通过网络传输至运算模块9，运算模块9接收到的甲醛浓度值为a、苯系气体浓度值为b、粉尘浓度值为c以及环境噪音值为d，运算模块9内存储有甲醛浓度标准值a、苯系气体浓度标准值b、粉尘浓度标准值c以及环境噪音标准值d，运算模块9内还存储甲醛浓度权值a1、苯系气体浓度权值b1、粉尘浓度权值c1以及环境噪音权值d1，则环境等级因子x为：，运算模块9将计算得到的环境等级因子x传输至显示器10进行显示，同时，将计算得到的环境等级因子x传输至存储器11进行存储。

上述实施方式中，甲醛浓度标准值a、苯系气体浓度标准值b、粉尘浓度标准值c以及环境噪音标准值d为用户根据其所期望的理想环境而认为设定，而甲醛浓度权值a1、苯系气体浓度权值b1、粉尘浓度权值c1以及环境噪音权值d1为用户根据其所关注的重点参数而进行人为设置。例如，用户所关注的参数为甲醛浓度值，则可将甲醛浓度权值a1设置为较苯系气体浓度权值b1、粉尘浓度权值c1以及环境噪音权值d1高的权值。

更进一步地说明，本领域技术人员知晓，甲醛浓度、苯系气体浓度、粉尘浓度以及环境噪音与环境的温湿度有较大关系，例如，若湿度过大（下雨等天气）则粉尘浓度等必然会比湿度较小（晴天等天气）小，因此，本发明提供的建筑工地环境综合监测系统对环境温度和湿度进行精确测试，用户能够根据接收到的环境温湿度值更加准确的设置甲醛浓度标准值a、苯系气体浓度标准值b、粉尘浓度标准值c、环境噪音标准值d、甲醛浓度权值a1、苯系气体浓度权值b1、粉尘浓度权值c1以及环境噪音权值d1，另外，用户还能够根据接收到的温湿度值对环境参数进行分析，例如，用户能够将在同一温度/同一湿度下的环境参数进行比较、分析。

具体地，温度传感器6将采集到的温度信号传输至信号处理电路7，信号处理电路7对接收到的温度信号依次进行信号放大和信号滤波处理后传输至中央处理装置1。

具体地，温度传感器6用于采集环境温度信号，将采集的温度信号转换为电压信号v0，并将电压信号v0传输至信号处理电路7，v1为经过信号处理电路7处理后的电压信号，信号处理电路7包括信号放大单元和信号滤波单元，温度传感器6的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置1的输入端连接。

具体地，信号放大单元包括集成运放a1、电容c1以及电阻r1-r5。

其中，温度传感器6的输出端与电阻r1的一端连接，电容c1的一端接地，电阻r1的另一端与电容c1的另一端连接，电容c1的另一端与电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端与集成运放a1的同相输入端连接，电阻r3的一端接地，电阻r3的另一端与集成运放a1的反相输入端连接，集成运放a1的输出端与电阻r4的一端连接，电阻r5的一端与集成运放a1的反相输入端连接，电阻r5的另一端与电阻r4的另一端连接，电阻r4的另一端与信号滤波单元的输入端连接。

具体地，信号滤波单元包括电阻r6-r10、电容c2-c4以及集成运放a2。

其中，信号放大单元的输出端与电容c2的一端连接，电阻r6的一端接地，电容c2的另一端与电阻r6的另一端连接，电阻r7的一端与集成运放a2的同相输入端连接，电容c2的另一端还与电阻r7的另一端连接，电阻r8和电容c3并联后的一端与集成运放a2的输出端连接，电阻r8和电容c3并联后的另一端与集成运放a2的反相输入端连接，电容c4的一端接地，电阻r9的一端与电容c4的另一端连接，电阻r9的另一端与电阻r8和电容c3并联后的一端连接，电阻r10的一端与电容c4的另一端连接，电阻r10的另一端与中央处理装置1的adc端口连接。

上述实施方式中，信号处理电路的噪声在15nv以内，漂移为0.1μv/℃，集成运放a1为lt1008运放，集成运放a2为lt1010运放。

在信号放大单元中，信号放大单元的放大倍数a=1+r5/r3。

更具体地，在信号处理电路中，电阻r1的阻值为1kω，电阻r2的阻值为4kω，电阻r3的阻值为4kω，电阻r4为阻值为5.1kω，电阻r5的阻值为9.7kω，r6的阻值为8.2kω，电阻r7的阻值为5kω，电阻r8的阻值为4.7kω，电阻r9的阻值为1.5kω，电阻r10的阻值为9kω，c1的电容值为0.22pf，电容c2的电容值为5pf，电容c3的电容值为0.22pf，c4的电容值为15nf。

由于温度传感器6采集的信号为微弱的电压信号，因而信号放大单元通过集成运放a1、电容c1和电阻r1-r5对温度传感器6输出的电压v0进行放大处理，由集成运放a1、电容c1和电阻r1-r5构成的信号放大单元只有0.1μv/℃的漂移、2μv以内的偏移、100pa偏置电流和0.1hz到10hz宽带内15nv的噪声。其中，信号滤波单元使用集成运放a2、电容c2-c4和电阻r6-r10对经过放大后的电压信号进行高通滤波处理，从而提高了温度检测的精度。

由于本发明提供的建筑工地环境综合监测系统，需要用户根据监测的温湿度值设置甲醛浓度标准值a、苯系气体浓度标准值b、粉尘浓度标准值c、环境噪音标准值d、甲醛浓度权值a1、苯系气体浓度权值b1、粉尘浓度权值c1以及环境噪音权值d1，而温度又是环境监测中最为关键的参数，因此，对温度测试的精度尤为必要，在现有技术中，环境测试系统在使用ds18b20温度传感器对温度测试的误差往往达到±0.3℃，而本发明提供的建筑工地环境综合监测系统中使用同种温度传感器对温度测试的误差仅有±0.09℃，大大提高了温度测试的精度。

具体地，建筑工地环境综合监测系统还包括一数据输入单元，数据输入单元与中央处理装置1的输入端连接，数据输入单元用于输入甲醛浓度标准值a、苯系气体浓度标准值b、粉尘浓度标准值c、环境噪音标准值d、甲醛浓度权值a1、苯系气体浓度权值b1、粉尘浓度权值c1以及环境噪音权值d1。

用户参考接收到的温湿度信息，再根据自身对环境的要求或关注的参数进行人为设置上述参数，能灵活、准确获知环境情况。

具体地，中央处理装置1还包括一数据扩展端口，数据扩展端口用于根据用户需求增设监测传感器。

例如，用户所关注的为道路的环境信息，可在上述数据扩展口添加一氧化碳浓度监测传感器或二氧化碳浓度监测传感器，同时，在上述数据输入单元中增加其所添设的传感器参数，比如，添设一氧化碳浓度标准值e和一氧化碳浓度权值e1，对不需要关注的环境参数，例如苯系气体浓度，则可通过上述数据输入单元将苯系气体浓度权值b1设置为0。

具体地，湿度传感器8为电容型相对湿度传感器，湿度传感器8的感湿部分使用的是聚合物薄膜。

具体地，建筑工地环境综合监测系统采用太阳能供电，建筑工地环境综合监测系统还包括一太阳能板、整流装置和蓄电池，太阳能板将光能转换为电能后，经过整流装置进行整流处理后将电能存储于蓄电池，蓄电池为建筑工地环境综合监测系统供电。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。