一种基于无线网络的悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于无线网络的悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统，包括至少一个数据采集与处理中心，数据采集与处理中心包括光电传感器阵列、信号处理模块、微控制器、温湿度传感器，光电传感器阵列与信号处理模块连接，信号处理模块、温湿度传感器分别与微控制器连接；光电传感器阵列将测得的悬浮气溶胶颗粒物的光脉冲信号传送至信号处理模块，信号处理模块对光脉冲信号进行光电转换、放大和滤波后传送至微控制器。本实用新型专利技术采用光电传感器阵列的形式测量某个区域的环境中气溶胶颗粒物粒子数和质量浓度，并且进行实时显示和远距离发送，监测管理终端整合得到的区域气溶胶颗粒物分布图，通过无线方式发送给不同的用户。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于无线网络的悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统，属于空气质量监测

技术介绍
在人们的生产活动和日常生活的各个方面，都存在各种各样的悬浮气溶胶颗粒物。悬浮气溶胶颗粒物的来源主要有天然污染源和人为污染源。天然污染源包括各种地面扬尘、沙尘暴、火山灰、植物花粉和森林火灾燃烧物等等，它们的主要成分是矿物质。人为污染源包括燃料燃烧、汽车尾气排放、工业生产的废气、建筑扬尘等，这些物质包含很多对人体的有害成分。近年来，随着经济的快速发展，空气污染越来越严重，雾霾天气也越来越多。雾霾中的一些有机化合物，如酸性物质等，如果这些有机化合物长期刺激呼吸道粘膜，很有可能会导致慢性炎症的癌变。面临如此严峻的环境形势，人们越来越重视环境的治理，各种治理环境的方案和产品层出不穷，对空气中的气溶胶颗粒物进行监测和防治已经成为治理环境的最要任务。现在的空气质量预报往往是大范围的平均污染情况，人们想要具体了解自己所在区域的气溶胶颗粒物污染状况却不那么容易。目前，气溶胶颗粒物检测的主要方法有：滤膜称重法 、β 射线吸收法、压电晶体振荡法、超声波法和光散射法等等。滤膜称重法是一种基本的测量方法，此测量方法的优点是原理简单，阻尘率高，测定结果准确等，测量也不受气溶胶颗粒物形状和大小的影响，但是而存在操作复杂、费时、仪器繁重、噪声大等缺点。β 射线吸收法应用也很广泛，该方法的优点在于测量的动态范围宽，测量不受颗粒种类、形状、颜色的影响，此方法存在放射性辐射源，易产生辐射泄漏，存在安全隐患，结构设备复杂且昂贵。压电晶体振荡法有很好的实时检测性，测量结果也相对可靠，但是此方法对表面量的变化很敏感，会影响测量精度，需要经常清理石英晶体。超声波法利用超声波作为波源，声波的穿透力比较强，所以此方法适合粉尘浓度较高的场合。光散射法具有适用性广、测量范围宽、测量精度高、速度快、测量装置方便等优点，可以对测试气体进行远距离、实时、在线连续的测量。近年来光散射法得到快速的发展，并且越来越被广泛应用到检测气溶胶颗粒物的方法中。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种基于无线网络的悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统，实现对某个地区内的不同区域内的气溶胶颗粒物的质量浓度实时监测的目的，并且不同区域的测量结果可以实时发送至监测管理终端。本技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于无线网络的悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统，包括至少一个数据采集与处理中心，所述数据采集与处理中心包括光电传感器阵列、信号处理模块、微控制器、温湿度传感器，所述光电传感器阵列与信号处理模块连接，所述信号处理模块、温湿度传感器分别与微控制器连接；所述光电传感器阵列将测得的悬浮气溶胶颗粒物的光脉冲信号传送至信号处理模块，信号处理模块对光脉冲信号进行光电转换、放大和滤波后传送至微控制器，微控制器计算出悬浮气溶胶颗粒物的质量浓度，并根据温湿度传感器测得的温湿度修正质量浓度。进一步的，所述数据采集与处理中心还包括显示器，所述显示器与微控制器连接。进一步的，所述数据采集与处理中心还包括无线发送模块，所述无线发送模块与微控制器连接；所述监测系统还包括与数据采集与处理中心无线通信的监测管理终端，所述监测管理终端包括控制模块、无线收发模块；所述无线收发模块与无线发送模块无线通信，所述控制模块与无线收发模块连接。优选的，所述信号处理模块包括依次连接的前置放大电路、电压幅度甄别器、多通道多路计数器以及反演模块。优选的，所述光电传感器阵列为2*2的LM型激光尘埃粒子计数传感器。优选的，所述前置放大电路包括依次连接的I/V转换电路、OP77放大电路以及滤波电路。优选的，所述电压幅度甄别器采用LM339型号的电压比较器芯片。优选的，所述多通道多路计数器采用EP2C5Q208C8型号芯片。优选的，所述温湿度传感器采用DHT11传感器。优选的，所述微控制器采用STM32F429ZIT6型号芯片。本技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本技术悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统，采用光电传感器阵列的形式测量某个区域的环境中气溶胶颗粒物粒子数和质量浓度，并且进行实时显示和远距离发送，监测管理终端整合得到的区域气溶胶颗粒物分布图，通过无线方式发送给不同的用户。所采用的传感器阵列可以减小测量误差，加上温湿度补偿算法对结果的处理，使所得到的结果更加准确可靠，测量结果能够实时显示同时进行无线发送，通过接收协议区别不同的测量区域，监测管理终端得到的整个地区的气溶胶颗粒物分布图，通过无线方式发送给不同的用户端，通过图形查看不同区域的污染情况，给用户带来了极大的方便。附图说明图1是本技术基于无线网络的悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统的整体架构图。图2是本技术阵列式传感器与模拟开关示意图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。本技术的主要目的在于提供一种能实时对某个地区内的不同区域内的气溶胶颗粒物的粒子数和质量浓度进行监测和处理，不同区域的测量结果可以实时显示并且通过无线发送到监测管理终端，监测管理终端把接收到的测量数据整合得到气溶胶颗粒物区域分布图，通过无线发送给不同的用户，满足用户对环境监测的不同需求。如图1所示，一种基于无线网络的悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统，包括至少一个数据采集与处理中心、监测管理终端，数据采集与处理中心包括光电传感器阵列、信号处理模块、微控制器、温湿度传感器、显示器、无线发送模块，所述光电传感器阵列与信号处理模块连接，所述信号处理模块、温湿度传感器、显示器、无线发送模块分别与微控制器连接；监测管理终端包括控制模块、无线收发模块、接收协议，无线收发模块、接收协议分别与控制模块连接。如图2所示，考虑到测量的精确和误差的影响，我们采用传感器阵列式的测量方法。采用多路复用开关对每个传感器都进行数据采集，其中A0与A1为模拟开关地址线，地址线由STM32F429ZIT6控制。数据采集与处理中心有N个，这里的N 是大于等于1，被分别安置在某个地区的不同区域，每个数据采集与处理中心都由光电传感器阵列、前置放大电路、电压幅度甄别器、多通道多路计数器、微控制器、温湿度传感器、显示器、无线发送模块组成；本系统选用的是LM激光尘埃粒子计数传感器，采样量为2.83LPM，监测的最小粒径为0.3um。其工作原理如下：以规定流量采样样本气体，采样粒子在一定的流速下，随采样气流依次通过均匀的光敏区，在照明激光束作用下产生散射光，一定范围内的散射光通量被收集并且投射到光电探测器，并转换为光电流电信号。前置放大电路由I/V转换电路、两级滤波电路及反相放大器OP77的组成。前端光电传感器得到光电流信号先经I/V转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线网络的悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统，其特征在于：包括至少一个数据采集与处理中心，所述数据采集与处理中心包括光电传感器阵列、信号处理模块、微控制器、温湿度传感器，所述光电传感器阵列与信号处理模块连接，所述信号处理模块、温湿度传感器分别与微控制器连接；所述光电传感器阵列将测得的悬浮气溶胶颗粒物的光脉冲信号传送至信号处理模块，信号处理模块对光脉冲信号进行光电转换、放大和滤波后传送至微控制器，微控制器计算出悬浮气溶胶颗粒物的质量浓度，并根据温湿度传感器测得的温湿度修正质量浓度。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线网络的悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统，其特征在于：包括至少一个数据采集与处理中心，所述数据采集与处理中心包括光电传感器阵列、信号处理模块、微控制器、温湿度传感器，所述光电传感器阵列与信号处理模块连接，所述信号处理模块、温湿度传感器分别与微控制器连接；所述光电传感器阵列将测得的悬浮气溶胶颗粒物的光脉冲信号传送至信号处理模块，信号处理模块对光脉冲信号进行光电转换、放大和滤波后传送至微控制器，微控制器计算出悬浮气溶胶颗粒物的质量浓度，并根据温湿度传感器测得的温湿度修正质量浓度。
2.如权利要求1所述基于无线网络的悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统，其特征在于：所述数据采集与处理中心还包括显示器，所述显示器与微控制器连接。
3.如权利要求1或2所述基于无线网络的悬浮气溶胶颗粒物质量浓度监测系统，其特征在于：所述数据采集与处理中心还包括无线发送模块，所述无线发送模块与微控制器连接；所述监测系统还包括与数据采集与处理中心无线通信的监测管理终端，所述监测管理终端包括控制模块、无线收发模块；所述无线收发模块与无线发送模块无线通信，所述控制模块与无线收发模块连接。
4.如权利要求3所述基于无线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张加宏，韦圆圆，顾芳，刘毅，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32