一种基于智能发光家居用品室内PM2.5实时检测系统技术方案

本发明专利技术专利属于空气质量检测技术领域，具体涉及的是一种基于智能发光抱枕的室内PM2.5实时检测控制系统，该系统主要包括传感器模块，PM2.5主控制模块，智能显示模块(智能发光抱枕)。系统首先结合信息技术与纺织面料设计技术，将普通纺织纤维材料和光纤材料混合编织成智能发光织物并制成抱枕，实现手感柔软，色彩丰富的智能显示。其次，应用嵌入式系统设计技术，控制LED灯及光纤材料的发光特性，使抱枕动态呈现不同的发光状态，以反映PM2.5测量模块所测得的室内空气质量状况。最后，应用ZigBee无线通信技术联结传感器模块、PM2.5主控制器模块和智能显示模块，实现用户，发光抱枕和家居环境质量的智能互动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空气质量检测技术以及智能家居这两大领域，具体涉及的是一种基于智能发光由织物制成的家居用品（例如抱枕）的室内PM2.5实时检测控制系统。
技术介绍
室外空气质量往往可以通过肉眼观察或查询空气质量报告来了解，但室内的空气质量却很难通过肉眼判断，因此很多人误以为室内空气污染比室外少，导致室内很多污染源未能引起足够重视，比如厨房油烟，打扫卫生时地毯、地板上的细微颗粒等。上海市环境产业保护协会实验结果显示，在厨房煎完3个鸡蛋后，厨房内的PM2.5平均浓度立刻达到315微克/立方米。PM2.5指的是直径比较小的颗粒物，具有以下特点：粒径较小，表面积较大，活性很强，容易附带有毒、有害的物质，并且可以长时间地停留在空气中，因此它们对大气环境质量以及人体健康都有着很严重的影响。报告显示，由于现代人70%～90%的时间处于室内，人体健康与室内空气质量息息相关，室内PM2.5污染对人的影响更显著，人均室内暴露量和潜在剂量为室外的4倍，PM2.5吸入量室内占八成。一旦所以直径小于2.5微米的颗粒进入人体后，会堵塞人体的微循环，并直接堵塞肺，造成肺活量的减少，肺硬化。如果长期处于受污染的空气中，易患支气管炎、哮喘等呼吸系统疾病，甚至导致肺癌，还会影响心血管系统、降低心脏供血能力等。所以建立一种室内PM2.5检测系统，提醒用户时刻关注自己家里的空气质量问题势在必行。
技术实现思路
本专利技术的目的是：实现对室内空气质量的检测及预警。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种基于智能发光家居用品的室内PM2.5实时检测系统，其特征在于，包括：传感器模块，用于检测目标区域的PM2.5颗粒物浓度；PM2.5主控制器模块，用于实时获取传感器模块的PM2.5颗粒物浓度数据，并根据PM2.5颗粒物浓度数据判断当前的空气质量；由普通纺织纤维材料和光纤材料混合编织成的智能发光织物所制成的家居用品，在该家居用品内设有发光单元及从控制电路单元，从控制电路单元根据主控制器模块给出的不同的空气质量数据控制发光单元发出不同颜色变化的光，光照亮家居用品中所含的光纤材料后使得家居用品呈现对应的颜色变化，使用者根据不同的颜色变化判断当前的空气质量。优选地，将所述目标区域划分为不同的子区域，在每个子区域内均放置至少一个所述传感器模块及至少一个所述家居用品，所有传感器模块及所有家居用品均与所述主控制器模块建立数据通信。优选地，所述传感器模块与所述PM2.5主控制器模块间，及所述PM2.5主控制器模块与所述家居用品的从控制电路单元间通过无线网络实现数据交互。优选地，所述无线网络应用ZigBee无线通信技术实现。优选地，所述PM2.5主控制器模块包括主控制器及室内空气净化装置，主控制器根据空气质量来控制室内空气净化装置，以降低目标区域的PM2.5颗粒物浓度。优选地，所述从控制电路单元包括从控制器、耦合器、无线通信单元、电源单元；所述发光单元采用高亮度的LED灯；从控制器分别与高亮度的LED灯、无线通信单元相连接，耦合器连接织物中的光纤材料和高强度的LED灯，由电源单元为从控制器、无线通信单元、LED灯提供工作电压，从控制器通过无线通信单元获取空气质量数据来控制LED灯的颜色变化以及动态节奏，进而LED灯照亮交织在织物中的光纤材料后，家居用品也呈现对应的颜色和动态节奏的变化。优选地，正常开启时，所述家居用品发光抱枕呈现红、绿、蓝三种颜色并以正常速度轮回交替；当空气质量为优时，所述家居用品呈现柔和的蓝光和绿光缓慢地轮回交替；当空气质量为良时，所述家居用品呈现明亮的黄光和绿光正常地轮回交替；当空气质量为污染时，所述家居用品呈现强烈的红光和黄光快速地轮回交替。本专利技术专利的突出效果在于：1、本专利技术专利设计应用ZigBee无线通信技术联结PM2.5主控制器模块、传感器模块、智能显示模块（智能发光抱枕），实现各模块随处安放，移动便捷，方便用户在不同位置观察室内任意位置的PM2.5数值和空气质量状况，实现系统的灵活性。2、本专利技术专利设计应用嵌入式系统技术，编程设计高强度LED灯的动态显示，使抱枕发光状态反映室内环境的空气质量。利用智能发光织物中光纤发光状态可控的特性，以家居环境中常见的抱枕为载体，控制LED灯及光纤材料的发光特性，进而使抱枕动态地呈现不同的发光状态（颜色，亮度和变化频率），以此反映当前环境的PM2.5浓度值和空气质量，实现了普通抱枕智能化，达到抱枕与家居环境质量智能互动的目的。3、本专利技术专利设计结合信息技术和纺织面料设计技术，设计了基于智能发光织物的显示模块（即发光抱枕）。该智能发光织物将普通纺织纤维材料和光纤材料混合编织，由此制成的智能显示模块色彩绚丽，颜色变化丰富。与普通的LED屏幕或单纯用光纤材料做成的显示器相比，手感柔软，触感舒适，是一种与人友好的“显示界面”。附图说明图1、基于智能发光抱枕的室内PM2.5实时检测系统结构图；图2、传感器模块结构图；图3、灰尘传感器工作原理图；图4、PM2.5主控制器模块结构图；图5、智能显示模块（智能发光抱枕）模块结构图；图6、PM2.5主控制器工作流程图。具体实施方式下面参照附图说明和具体实施示例，对本专利技术专利所述的基于智能发光抱枕的室内PM2.5检测控制系统作进一步的说明：参照附图1，基于智能发光抱枕的室内PM2.5实时检测控制系统，主要包括传感器模块、PM2.5主控制器模块、智能显示模块（智能发光抱枕）这三大部分，传感器模块分布在家中不同的房间内，实时检测室内空气中的PM2.5颗粒物含量，通过ZigBee无线通信模块将检测到数据传送给PM2.5主控制器模块，主控制模块处理完数据后通过ZigBee无线通信模块将数据传送给智能显示模块，智能显示模块主要是指内嵌集成电路的智能发光抱枕，系统正常开启时，发光抱枕呈现红，绿，蓝三种颜色并以正常速度轮回交替；空气质量为优时，发光抱枕呈现柔和的蓝光和绿光缓慢地轮回交替；空气质量为良时，发光抱枕呈现明亮的黄光和绿光正常地轮回交替；空气质量为污染时，发光抱枕呈现强烈的红光和黄光快速地轮回交替，提醒用户及时采取净化室内空气的措施，例如打开窗户通风、暂时离开房间等，并且PM2.5主控制模块也会自动启动空气净化器装置。参照附图2，展示的是传感器模块的结构图，主要包括灰尘传感器、从控制器、ZigBee无线通信、电源单元，从控制器分别与灰尘传感器、电源单元、ZigBee无线通信连接，从控制器获取灰尘传感器采集的PM2.5浓度数据通过ZigBee无线通信技术传送给PM2.5主控制器模块。参照附图3，展示的是灰尘传感器的工作原理图，图中1为灰尘颗粒，2为光敏元件，3为光线传输口，4为发光二极管。主要是利用光敏原理来检测出空气中特别细小的颗粒，例如香烟颗粒、尘埃等，传感器有一组发射与接收红外线的二极管，当通风口没有细小颗粒物的存在的时候，经过放大电路输出的脉冲的高度是不变的，当通风口处存在细小颗粒物，光敏元器件之间正常的红外线就会受到干扰，输出脉冲就会有所变化，从而可以通过该传感器的输出脉冲高度来判断传感器检测到颗粒物浓度。参照附图4，展示的是PM2.5主控制器模块的结构图，主要包括主控制器、电源单元、继电器、ZigBee无线通信、室内空气净化装置。主控制器分别与电源单元、继电器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能发光家居用品的室内PM2.5实时检测系统，其特征在于，包括：传感器模块，用于检测目标区域的PM2.5颗粒物浓度；PM2.5主控制器模块，用于实时获取传感器模块的PM2.5颗粒物浓度数据，并根据PM2.5颗粒物浓度数据判断当前的空气质量；由普通纺织纤维材料和光纤材料混合编织成的智能发光织物所制成的家居用品，在该家居用品内设有发光单元及从控制电路单元，从控制电路单元根据主控制器模块给出的不同的空气质量数据控制发光单元发出不同颜色变化的光，光照亮家居用品中所含的光纤材料后使得家居用品呈现对应的颜色变化，使用者根据不同的颜色变化判断当前的空气质量。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能发光家居用品的室内PM2.5实时检测系统，其特征在于，包括：传感器模块，用于检测目标区域的PM2.5颗粒物浓度；PM2.5主控制器模块，用于实时获取传感器模块的PM2.5颗粒物浓度数据，并根据PM2.5颗粒物浓度数据判断当前的空气质量；由普通纺织纤维材料和光纤材料混合编织成的智能发光织物所制成的家居用品，在该家居用品内设有发光单元及从控制电路单元，从控制电路单元根据主控制器模块给出的不同的空气质量数据控制发光单元发出不同颜色变化的光，光照亮家居用品中所含的光纤材料后使得家居用品呈现对应的颜色变化，使用者根据不同的颜色变化判断当前的空气质量。2.如权利要求1所述的一种基于智能发光家居用品的室内PM2.5实时检测系统，其特征在于，将所述目标区域划分为不同的子区域，在每个子区域内均放置至少一个所述传感器模块及至少一个所述家居用品，所有传感器模块及所有家居用品均与所述主控制器模块建立数据通信。3.如权利要求1所述的一种基于智能发光家居用品的室内PM2.5实时检测系统，其特征在于，所述传感器模块与所述PM2.5主控制器模块间，及所述PM2.5主控制器模块与所述家居用品的从控制电路单元间通过无线网络实现数据交互。4.如权利要求3所述的一种基于智能发光家居用品的室内PM2.5实时检测系统，其特征在于，所述无线网...

【专利技术属性】
技术研发人员：董爱华，毛青青，白紫千，杜紫嫣，韩芳，左锋，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31