一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)的pm2.5檢測(cè)及智能預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及空氣質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)的PM2.5檢測(cè)及智能預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]細(xì)顆粒物又稱細(xì)粒、細(xì)顆粒、PM2.5。常見(jiàn)的粉塵也就是PM2.5。PM2.5是空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)，PM2.5粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)(例如，重金屬、微生物等)，且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響很大。所以PM2.5的檢測(cè)就很重要，因此PM2.5檢測(cè)儀成為環(huán)保監(jiān)測(cè)部門及很多工礦企業(yè)的必備品，市面上也出現(xiàn)了各種各形形色色的測(cè)試儀。
[0003]在國(guó)內(nèi)，現(xiàn)行的PM2.5檢測(cè)方法有稱重法、β射線吸收法、微量振蕩天平法，稱重法原理是將ΡΜ2.5直接截留到濾膜上，然后用天平稱重。但是濾膜并不能把所有的ΡΜ2.5都收集到，一些極細(xì)小的顆粒還是能穿過(guò)濾膜。只要濾膜對(duì)于0.3微米以上的顆粒有大于99%的截留效率，就算是合格的。
[0004]β射線吸收法是將ΡΜ2.5收集到濾紙上，然后照射一束beta射線，射線穿過(guò)濾紙和顆粒物時(shí)由于被散射而衰減，衰減的程度和PM2.5的重量成正比。根據(jù)射線的衰減就可以計(jì)算出PM2.5的重量。
[0005]以上方法均無(wú)法在線測(cè)試進(jìn)行系統(tǒng)化匯總處理。針對(duì)于此，中國(guó)實(shí)用新型專利CN204190948U公開(kāi)了一種以zigbee和GPRS技術(shù)為基礎(chǔ)的基于空氣質(zhì)量檢測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)和匯總。但是，此無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)僅停留在監(jiān)測(cè)階段，人們?cè)诮邮战Y(jié)果后還需要認(rèn)為判斷，無(wú)法根據(jù)結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別判斷預(yù)警，操作不便，使用繁瑣無(wú)法滿足大部分的使用要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)的PM2.5檢測(cè)及智能預(yù)警系統(tǒng)，在線監(jiān)測(cè)，智能根據(jù)設(shè)定值判斷結(jié)果進(jìn)行預(yù)警，具有操作簡(jiǎn)單、預(yù)警方式多樣、預(yù)警及時(shí)、測(cè)試準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)容量大和成本低廉的特點(diǎn)。
[0007]本實(shí)用新型可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)的PM2.5檢測(cè)及智能預(yù)警系統(tǒng)，包括檢測(cè)單元、主控單元和預(yù)警單元，所述檢測(cè)單元包括粉塵傳感器、檢測(cè)單片機(jī)和無(wú)線發(fā)射器，所述粉塵傳感器與檢測(cè)單片機(jī)連接，所述檢測(cè)單片機(jī)與無(wú)線發(fā)射器連接；所述主控單元包括主控單片機(jī)、無(wú)線接收器和GPRS通訊模塊，所述無(wú)線接收器、GPRS通訊模塊同時(shí)與主控單片機(jī)連接；所述預(yù)警單元包括聲光報(bào)警模塊、移動(dòng)預(yù)警終端和戶外顯示預(yù)警終端；所述主控單片機(jī)與聲光報(bào)警模塊連接，所述無(wú)線發(fā)射器與無(wú)線接收器無(wú)線連接，所述GPRS通訊模塊與移動(dòng)預(yù)警終端、戶外顯示預(yù)警終端無(wú)線連接。所述檢測(cè)單片機(jī)將粉塵傳感器采集到的信息進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后通過(guò)無(wú)線發(fā)射器進(jìn)行發(fā)射。所述無(wú)線接收器接收檢測(cè)單元發(fā)送的PM2.5信息，解碼后。如果采集到的空氣PM2.5數(shù)值超過(guò)設(shè)定值，系統(tǒng)自動(dòng)通過(guò)GPRS通訊模塊將報(bào)警信息發(fā)送到戶外顯示預(yù)警終端，啟動(dòng)聲光報(bào)警模塊。并撥打設(shè)定的移動(dòng)預(yù)警終端，從而實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)和在線預(yù)警同步，通過(guò)多種預(yù)警方式，可以及時(shí)有效把預(yù)警信息傳達(dá)到目標(biāo)人群。在實(shí)際使用中，聲光報(bào)警模塊與主控單片機(jī)連體設(shè)置，戶外顯示預(yù)警終端和移動(dòng)預(yù)警終端與主控單元離體設(shè)置，可以同時(shí)滿足有人值守和無(wú)人值守對(duì)于PM2.5信息預(yù)警的需求，擴(kuò)大預(yù)警針對(duì)的目標(biāo)人群，既簡(jiǎn)化操作，又通過(guò)在線監(jiān)測(cè)保證預(yù)警的準(zhǔn)確性，滿足大容量多層次的預(yù)警需求。
[0009]與此同時(shí)，本實(shí)用新型檢測(cè)PM2.5采用的粉塵傳感器原理是采用光學(xué)測(cè)塵原理，即朗伯特-比爾定律。測(cè)量光透過(guò)被測(cè)物質(zhì)后，由于散射吸收而使光強(qiáng)減弱，通過(guò)測(cè)定光束通過(guò)被測(cè)介質(zhì)前后的光強(qiáng)比之來(lái)定量粉塵濃度。將粉塵濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后通過(guò)信號(hào)放大器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為O?5V的電壓信號(hào)，再通過(guò)檢測(cè)單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，然后再通過(guò)無(wú)線發(fā)射器進(jìn)行發(fā)射。遠(yuǎn)端通過(guò)無(wú)線接收器接收，主控單片機(jī)解碼，從而實(shí)現(xiàn)了信息的及時(shí)、準(zhǔn)確顯示和報(bào)警。
[0010]所述主控單元還包括錄音模塊，所述錄音模塊與所述主控單片機(jī)連接。通過(guò)錄音模塊，可以預(yù)設(shè)通過(guò)GPRS通訊模塊通過(guò)向移動(dòng)預(yù)警終端語(yǔ)音報(bào)警的聲音信息，其聲音信息可以根據(jù)PM2.5的嚴(yán)重程度進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，從而使用戶直接根據(jù)語(yǔ)音信息即可判斷PM2.5污染的水平。
[0011]所述主控單元還包括電源模塊。所述電源模塊與主控單片機(jī)連接，所述電源模塊為可充放電的鋰離子電池。通過(guò)電源模塊，可以為主控單元提供電力；電源模塊采用鋰離子電池設(shè)計(jì)，可以有效提高主控單元的便攜性和移動(dòng)性，滿足不同場(chǎng)景的使用要求。
[0012]所述主控單元還包括顯示模塊。所述顯示模塊與主控單片機(jī)連接。在實(shí)際使用中，所述顯示模塊為L(zhǎng)ED點(diǎn)陣屏或LCD液晶顯示屏，方便用戶在實(shí)際使用中對(duì)主控單元進(jìn)行可視化設(shè)置，如設(shè)置PM2.5預(yù)警的指標(biāo)值、目標(biāo)預(yù)警移動(dòng)終端的號(hào)碼等。
[0013]所述主控單元還包括紅外接收頭。所述紅外接收頭與主控單片機(jī)連接。紅外接收頭可以接收紅外遙控器發(fā)出的控制信號(hào)，可以通過(guò)紅外遙控器對(duì)主控單元進(jìn)行操作，進(jìn)一步簡(jiǎn)化設(shè)置和操作。
[0014]所述主控單片機(jī)內(nèi)部還包括存儲(chǔ)模塊，所述存儲(chǔ)模塊為電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM，從而是實(shí)際設(shè)置過(guò)程中把預(yù)警值、移動(dòng)預(yù)警終端的號(hào)碼等保存在存儲(chǔ)模塊中，即使斷電后信息不會(huì)丟失。
[0015]所述聲光報(bào)警模塊包括三色LED顯示燈和蜂鳴器。在實(shí)際使用中，三色LED顯示燈可以使用紅黃綠三色，紅色對(duì)應(yīng)PM2.5值嚴(yán)重超標(biāo)，黃色代表中度超標(biāo)，綠色代表一般超標(biāo)，直接近距離可視化預(yù)警。
[0016]所述移動(dòng)預(yù)警終端為基于GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的手機(jī)或平板電腦，在進(jìn)行預(yù)警的過(guò)程中，GPRS通訊模塊在主控單片機(jī)的指令下即可對(duì)目標(biāo)的移動(dòng)預(yù)警終端撥打電話進(jìn)行預(yù)靈目ο
[0017]所述主控單片機(jī)型號(hào)為STC12C5A32S2，所述檢測(cè)單片機(jī)型號(hào)為STC12C5204AD，所述無(wú)線發(fā)射器和無(wú)線接收器型號(hào)均為NRF2401L。這些產(chǎn)品均產(chǎn)業(yè)化程度較高，有效降低系統(tǒng)的制造成本。
[0018]此外，所述戶外顯示預(yù)警終端為大屏幕顯示屏，可以應(yīng)對(duì)群體性突發(fā)狀況進(jìn)行預(yù)警，滿足群體性應(yīng)急預(yù)警要求。
[0019]本實(shí)用新型一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)的PM2.5檢測(cè)及智能預(yù)警系統(tǒng)，具有如下的有益效果:
[0020]第一、操作簡(jiǎn)單，一次設(shè)定，即可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)和在線預(yù)警，無(wú)需繁瑣的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)化判斷；
[0021]第二、預(yù)警方式多樣，聲光預(yù)警可以滿足有人值守的預(yù)警要求，移動(dòng)預(yù)警終端和戶外顯示預(yù)警重點(diǎn)可以滿足遠(yuǎn)程無(wú)人值守預(yù)警的需要；
[0022]第三、預(yù)警及時(shí)，通過(guò)無(wú)線信號(hào)及時(shí)傳輸檢測(cè)信息，GPRS通訊模塊及時(shí)發(fā)送預(yù)警信息，GPRS信號(hào)可靠，預(yù)警時(shí)效性強(qiáng)；
[0023]第四、測(cè)試準(zhǔn)確，采用的粉塵傳感器為光學(xué)傳感器保證檢測(cè)的精度和準(zhǔn)確性，無(wú)線信號(hào)和GPRS信號(hào)滿足傳輸?shù)目煽啃裕?br>[0024]第五、數(shù)據(jù)容量大，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)和在線預(yù)警，可以根據(jù)需要設(shè)置檢測(cè)單元和預(yù)警單元的數(shù)量，提高預(yù)警數(shù)據(jù)的容量；
[0025]第六、成本低廉，主控單元、檢測(cè)單元和預(yù)警單