分布式室外环境监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种分布式室外环境监测系统，其包括：环境数据采集装置，包括一支架，所述的支架上设置有一安装盒，所述的安装盒内设置有一电路板，电路板设置有MCU，所述MCU连接有PM2.5传感器、CO检测传感器、风速仪、DHT11温湿度传感器以及GPRS模块；所述的安装盒上设置有一支撑杆，所述的支撑杆上设置有一太阳能板；一控制中心，用于接收所述环境数据采集装置传输的数据，并进行存储；以及手机，设置有一APP应用程序，用户通过该APP应用程序登录所述的中控中心进行数据查询。本发明环境数据采集装置结构简单，能利用太阳能实现所处环境的参数采集，并能远程传输数据，整个系统能实现网络远程数据传输和网络实时气象状况监测等功能。
【专利说明】分布式室外环境监测系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境参数采集【技术领域】，特别是一种分布式室外环境监测系统。

【背景技术】
[0002] 当前我国大气污染状况依然十分严重，主要表现为煤烟型污染。城市大气环境中 总悬浮颗粒物浓度普遍超标；二氧化硫污染一直在较高水平；机动车尾气污染物排放总量 迅速增加；氮氧化物污染呈加重趋势。
[0003] 1、大气污染物排放总量现状 (1) 二氧化硫。煤炭消耗量不断增加，随之带来二氧化硫排放总量急剧上升。在各类 排放源中，电厂和工业锅炉排放量占到70%。由二氧化硫排放引起的酸雨污染范围不断扩 大，现已扩展到长江以南、青藏高原以东的大部分地区，遍及广东、广西、四川、贵州、云南、 湖南、江西、福建、浙江、上海、安徽、山东等十多个省、市、自治区。华中酸雨区比较严重的中 心区域为长沙、衡阳和赣州，西南为宜宾、南充和重庆，华东为厦门、宁波和南京。目前年均 降水pH值低于5. 6酸雨临界值的地区已占全国面积的30%左右。 (2) 烟尘、粉尘。烟尘的主要排放源也是火电厂和工业锅炉，由于地方电厂使用的大多 为低效除尘器，所以烟尘排放量一般是国家大型电厂的5-10倍。曾经在上海参观过的铜加 工厂的大型袋式除尘器除尘效率也达到了 99%以上，它虽然是一种传统的除尘方式，但由 于效率高，性能稳定可靠，操作简单，还是获得了很广泛的应用。还有像电除尘器、湿式除尘 器也是应该深入研究和针对各种场合大力推广的新型除尘设备。 (3) 机动车排气污染。受经济增长的推动，我国机动车近年来数量增长迅速，尤其是一 些大城市如北京、上海、广州等机动车数量增长速率更是远远高于全国平均水平。汽车排放 的氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物排放总量逐年上升。由于城市人口密集，交通运输量相 对大，机动车排气污染在城市大气污染中所占比例也不断上升。
[0004] 2、国内小型气象站研究现状 加强防灾减灾体系建设，加快建立环境和地质监测预警体系，是国家在"十二五规划" 中的一项重要内容。自二十世纪八十年代以来，芬兰、美国、日本等许多国家的地面气象观 测网中就已普遍采用了自动气象站。1999年7月，我国引进芬兰VAISALA公司的5套自动 气象站投入业务运行，这是我国首次将自动气象站作为正式观测使用，标志着我国地面气 象观测进入了一个新的里程。同时，我国也加快了自行研制生产自动气象站的步伐，第一批 于2000年1月1日起正式投入业务运行。目前，我国已普遍使用自动遥测气象站，实现了人 工气象站与自动气象站的联合观测。自动气象站在我国已运行多年，气象工作者积累了丰 富的经验，同时也发现许多问题。传统自动气象站的结构为集中式，数据采集器必须与具体 的传感器匹配，系统开放性不高，不适用于气象传感器的替换或增加。尽管国产的自动气象 站发展迅速，但气象传感器的技术水平较低，距世界先进水平还有一定的差距。由此可见， 要进一步提升我国地面气象观测的自动化水平，升级自动气象站和提升国产传感器的生产 水平是关键。在对自动气象站进行改造和升级换代时，应当以丰富的经验为基础，以实际业 务需求为参考，研制国际领先的自动气象站和气象传感器。当前，随着微电子技术、计算机 技术、卫星技术和材料科学的发展，许多新技术都应用到气象观测自动化中，大大提高了气 象传感器的探测精度和可维护性。因此，有必要了解当前国际自动气象站和气象传感器方 面的最新发展和动态，为我国自动气象站及气象传感器技术的发展提供借鉴。


【发明内容】

[0005] 本发明的目的是提供一种分布式室外环境监测系统，能实现环境温度的远程采集 及人性化互动。
[0006] 本发明采用以下方案实现：一种分布式室外环境监测系统，其特征在于包括： 环境数据采集装置，包括一支架，所述的支架上设置有一安装盒，所述的安装盒内设置 有一电路板，所述的电路板上设置有MCU，所述MCU连接有PM2. 5传感器、CO检测传感器、风 速仪、DHTll温湿度传感器以及GPRS模块；所述的安装盒上设置有一支撑杆，所述的支撑杆 上设置有一太阳能板，所述太阳能板的输出端经一降压/升压电路为所述的电路板供电； 所述风速仪设置于所述支撑杆的顶端； 一控制中心，用于接收所述环境数据采集装置传输的数据，并进行存储；以及 手机，设置有一 APP应用程序，用户通过该APP应用程序登录所述的中控中心进行数据 查询。
[0007] 在本发明一实施例中，所述控制中心能根据对应的APP应用程序的指令，将环境 监测数据发送给用户手机进行实时显示，该环境监测数据包括温度、湿度、风向、降雨量、 PM2. 5以及一氧化碳成分。
[0008] 在本发明一实施例中，所述温度划分为5级，分别为寒冷、凉、适宜、热、炎热；所述 湿度划分为3级，分别为干燥、适宜、闷；所述PM2. 5划分为5级，分别为极差、差、一般、好、 极好；所述一氧化碳分成3级，分别为正常、偏高、极高；所述的中控中心将接收的环境数据 关联相应的级数，并向用户手机推送。
[0009] 在本发明一实施例中，所述APP应用程序能将所述推送的信息进行微信与微博分 享。
[0010] 在本发明一实施例中，所述的环境数据采集装置将采集的数据发送给所述的中控 中心的同时，将自身的地理位置信息也发送给所述的中控中心，所述的APP应用程序可通 过百度地图等第三方应用进行定位，查看自己的实时位置，也能查看当前已布置气象站的 位置，点击标注位置可以进入查看该点的实时信息。
[0011] 在本发明一实施例中，用户能通过点击标注位置对该位置进行留言，用户也能查 看别人的留言，还能自己发表评论并上传 图片。
[0012] 在本发明一实施例中，所述的中控中心提供历史数据查询功能，包括利用历史记 录展示过去空气质量的状况，利用折线图描述空气质量的走向。
[0013] 在本发明一实施例中，所述的中控中心还提供旅游要闻服务，用户通过APP应用 程序登录后，该中控中心能向用户展示近期发生的旅游、天气资讯，方便用户体验，贴近用 户生活，而所有的新闻都是由后台管理员进行上传，能随时更新和删除，具有灵活的数据处 理能力。
[0014] 在本发明一实施例中，所述的中控中心还能对登录的用户根据实时不同的天气状 况，空气质量给出的不同建议，包括运动指数、化妆指数、紫外线指数、温度指数以及空气指 数等。
[0015] 在本发明一实施例中，所述安装盒的两侧均设置有通风孔，所述PM2. 5传感器和 CO检测传感器靠近所述安装盒的左侧通风孔；所述DHTll温湿度传感器靠近所述安装盒的 右侧通风孔。
[0016] 本发明环境数据采集装置结构简单，能利用太阳能实现所处环境的参数采集，并 能远程传输数据，整个系统能实现网络远程数据传输和网络实时气象状况监测；实现对数 据分析并给出温馨提醒与建议；实现结合百度地图获取气象站点信息；实现对相应地区进 行留言；实现对近期发生的天气新闻进行浏览；实现对历史数据的查询；实现微信等公众 平台的推广等功能。

【专利附图】

【附图说明】
[0017] 图1是本发明环境数据采集装置的电路原理框图。
[0018] 图2是本发明环境数据采集装置结构示意图。
[0019] 图3是本发明系统架构原理图。

【具体实施方式】
[0020] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的【具体实施方式】做详细的说明。
[0021] 在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不 同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类 似推广。因此本发明不受下面公开的【具体实施方式】的限制。
[0022] 请参见图1至图3,本发明采用一种分布式室外环境监测系统，其特征在于包括： 环境数据采集装置，包括一种分布式室外环境检测装置，其包括一支架1，所述的支架上设 置有一安装盒2,所述的安装盒内设置有一电路板，所述的电路板上设置有MCU，所述MCU连 接有PM2. 5传感器、CO检测传感器、风速仪、DHTll温湿度传感器以及GPRS模块；所述的安 装盒上设置有一支撑杆3,所述的支撑杆上设置有一太阳能板4,所述太阳能板的输出端经 一降压/升压电路为所述的电路板供电；所述风速仪5设置于所述支撑杆的顶端；一控制 中心，用于接收所述环境数据采集装置传输的数据，并进行存储；以及手机，设置有一 APP 应用程序，用户通过该APP应用程序登录所述的中控中心进行数据查询。
[0023] 请继续参见图2,在本发明一实施例中，所述的支架为三角支架。所述的支架和支 撑杆3与安装盒2是可拆结构；所述的安装盒体上表面设置有一手提柄6。本发明采用可 拆装结构，在拆装后便于手提，使用携带方便。 在本发明一实施例中，所述GPRS模块经TXD和RXD与所述的MCU连接。为了提高测量 的准确性，本实施例中，对传感器位置的分布进行了设置，具体的，所述安装盒的两侧均设 置有通风孔，所述PM2. 5传感器和CO检测传感器靠近所述安装盒的左侧通风孔（图中未示 意）；所述DHTll温湿度传感器靠近所述安装盒的右侧通风孔（图中未示意)。
[0024] 值得一提的是，本实施例中，所述的MCU的型号为LM3S1138,该芯片能达到高达 50MHz的工作频率，这不仅提供了高速的数据通道，更是复杂室外环境检测系统得以流畅运 行的基础。除此之外，该芯片还带有中断控制器（NVIC)和滴答时钟（SysTick定时器)，相较 于MS-C51构架和ARM7构架等单片机，更是有着强大的中断管理机制和便于使用的时钟。这 款芯片拥有高达64 KB单周期Flash和16 KB单周期SRAM，能够存储大量的指令、数据和选 项。同时拥有9-46个的通用输入/输出口，不仅仅映射为34个中断（EXTI)还能设置输入 输出模式、速率等参数，方便了各个外设传感器与单片机核心的数据交换和事件的触发。在 AD采集方面，这款芯片能够做到8个10位通道的扫描采集，采样速率可以达到1，000,000 样片/秒，同时还启用了 DM通道，让得到的数据不会堆积在数据通道内，为采集效率和未 来的扩展提供了方便。
[0025] 请继续参见图2,本发明的安装盒2上设置有两个USB接口，该USB接口的接口电 路与所述的MCU连接，这样有利于工作人员现场的软件更新及数据下载。另一实施例中，所 述的MCU连接有LED显示电路，所述的LED显示电路的显示面板8设置于该安装盒的前面 板上；所述的前面板上还设置有船型开关9。
[0026] 本发明的系统中，所述控制中心能根据对应的APP应用程序的指令，将环境监测 数据发送给用户手机进行实时显示，该环境监测数据包括温度、湿度、风向、降雨量、PM2. 5 以及一氧化碳分成。所述温度划分为5级，分别为寒冷、凉、适宜、热、炎热；所述湿度划分为 3级，分别为干燥、适宜、闷；所述PM2. 5划分为5级，分别为极差、差、一般、好、极好；所述一 氧化碳分成3级，分别为正常、偏高、极高；所述的中控中心将接收的环境数据关联相应的 级数，并向用户手机推送。

【权利要求】
1. 一种分布式室外环境监测系统，其特征在于包括： 环境数据采集装置，包括一支架，所述的支架上设置有一安装盒，所述的安装盒内设置 有一电路板，所述的电路板上设置有MCU，所述MCU连接有PM2. 5传感器、C0检测传感器、风 速仪、DHT11温湿度传感器以及GPRS模块；所述的安装盒上设置有一支撑杆，所述的支撑杆 上设置有一太阳能板，所述太阳能板的输出端经一降压/升压电路为所述的电路板供电； 所述风速仪设置于所述支撑杆的顶端； 一控制中心，用于接收所述环境数据采集装置传输的数据，并进行存储；以及 手机，设置有一 APP应用程序，用户通过该APP应用程序登录所述的中控中心进行数据 查询。
2. 根据权利要求1所述的分布式室外环境监测系统，其特征在于：所述控制中心能根 据对应的APP应用程序的指令，将环境监测数据发送给用户手机进行实时显示，该环境监 测数据包括温度、湿度、风向、降雨量、PM2. 5以及一氧化碳成分。
3. 根据权利要求2所述的分布式室外环境监测系统，其特征在于：所述温度划分为5 级，分别为寒冷、凉、适宜、热、炎热；所述湿度划分为3级，分别为干燥、适宜、闷；所述PM2. 5 划分为5级，分别为极差、差、一般、好、极好；所述一氧化碳分成3级，分别为正常、偏高、极 高；所述的中控中心将接收的环境数据关联相应的级数，并向用户手机推送。
4. 根据权利要求3所述的分布式室外环境监测系统，其特征在于：所述APP应用程序 能将所述推送的信息进行微信与微博分享。
5. 根据权利要求1所述的分布式室外环境监测系统，其特征在于：所述的环境数据采 集装置将采集的数据发送给所述的中控中心的同时，将自身的地理位置信息也发送给所述 的中控中心，所述的APP应用程序可通过百度地图等第三方应用进行定位，查看自己的实 时位置，也能查看当前已布置气象站的位置，点击标注位置可以进入查看该点的实时信息。
6. 根据权利要求5所述的分布式室外环境监测系统，其特征在于：用户能通过点击标 注位置对该位置进行留言，用户也能查看别人的留言，还能自己发表评论并上传图片。
7. 根据权利要求1所述的分布式室外环境监测系统，其特征在于：所述的中控中心提 供历史数据查询功能，包括利用历史记录展示过去空气质量的状况，利用折线图描述空气 质量的走向。
8. 根据权利要求1所述的分布式室外环境监测系统，其特征在于：所述的中控中心还 提供旅游要闻服务，用户通过APP应用程序登录后，该中控中心能向用户展示近期发生的 旅游、天气资讯，方便用户体验，贴近用户生活，而所有的新闻都是由后台管理员进行上传， 能随时更新和删除，具有灵活的数据处理能力。
9. 根据权利要求1所述的分布式室外环境监测系统，其特征在于：所述的中控中心还 能对登录的用户根据实时不同的天气状况，空气质量给出的不同建议，包括运动指数、化妆 指数、紫外线指数、温度指数以及空气指数等。
10. 根据权利要求1所述的分布式室外环境检测系统，其特征在于：所述安装盒的两侧 均设置有通风孔，所述PM2. 5传感器和CO检测传感器靠近所述安装盒的左侧通风孔；所述 DHT11温湿度传感器靠近所述安装盒的右侧通风孔。
【文档编号】G01W1/02GK104459830SQ201410792864
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月20日 优先权日:2014年12月20日
【发明者】林子健, 柯心梅, 林志钦, 高凤强, 郭一晶 申请人:林子健