一种中低空气体浓度检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种中低空气体浓度检测系统，属于气体检测技术领域，该系统包括高度控制装置、气体浓度检测装置及云端服务器三部分；气体浓度检测装置搭载在氢气球上，氢气球高度由步进电机控制，而步进电机被步进电机控制模块控制，步进电机控制模块通过4G无线网卡与云端服务器交换数据信息；氢气球携带传感器和主控模块等进入空中进行气体浓度检测，主控模块通过4G无线网卡，将传感器采集到的数据信息上传到服务器；电脑手机等终端可随时查看服务器上的数据并可通过服务器向主控模块发送控制指令。主控模块外接检测不同气体浓度的传感器探头，进行不同气体浓度检测。本发明专利技术可进行多种气体，多种高度的检测，电脑手机可以随时查看服务器上的数据，方便，快捷。

A medium and low altitude gas concentration detection system

The invention discloses a medium and low altitude gas concentration detection system, which belongs to the field of gas detection technology. The system includes three parts of a height control device, a gas concentration detection device and a cloud server. The gas concentration detection device is carried on a hydrogen balloon, the height of the hydrogen balloon is controlled by a stepping motor, and the step motor is stepped into the electric power. Control module control module, step motor control module exchange data information through 4G wireless network card and cloud server; hydrogen balloon carries sensors and main control module into the air to detect gas concentration. The main control module uploads the data information collected by the sensor to the server through the 4G wireless network card, and the end of the computer cell phone and so on. The terminal can check the data on the server at any time and send control instructions to the master module through the server. The main controller module is connected with the sensor probe to detect different gas concentrations. The invention can detect various gases and heights, and the computer mobile phone can view the data on the server at any time, which is convenient and fast.

【技术实现步骤摘要】
一种中低空气体浓度检测系统
本专利技术属于气体检测
，尤其涉及一种中低空气体浓度检测系统。技术背景随着经济和科技的快速发展，气体检测仪装置的应用领域也日益广泛,覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、航天航空及日常生活等各方面。气体检测和人民的生活息息相关。然而现有气体检测装置，只能根据放置的位置，对某一固定高度的气体浓度检测，高度调整需要人工放置，由于人工可放置的高度有限，进行不同高度测量极不方便。现有气体检测装置带有显示屏，通过显示屏显示测试数据，数据存储在装置内部，通过串口发送给上位机，数据传输不方便，不能对测试结果进行远程监控。现有气体检测装置每台仪器独立工作,两台仪器数据比较非常不方便。
技术实现思路
本专利技术的特点是针对现有的技术上存在的问题，提出了一种低成本的中低空气体浓度检测系统，智能化检测0-2000米高度的空气质量状况。本设备通过一个氢气球，将气体检测系统带入不同海拔高度，进行不同高度气体浓度检测，电脑终端控制步进电机控制模块，从而决定氢气球上升高度。检测到的数据通过4G网卡上传到服务器，由电脑等终端登陆服务器查看采集到的数据，数据传输方便，可对测试结果进行远程监控，可实时查看测试结果。电脑等终端可通过控制服务器控制多台仪器同时进行工作，时刻监视一个地区，不同位置的空气质量变化情况。本系统属于多终端星型组网系统，各个测量系统工作相对独立，组建随意性较大，可以根据需求添加删除测量装置，并不会影响其他测量装置的工作。多台仪器统一由电脑终端控制，数据统一上传到服务器，电脑终端登录服务站可随时查看不同地区的数据状况，方便对比。一种中低空气体浓度检测系统，包括高度控制装置、气体浓度检测装置及云端服务器；其中，气体浓度检测装置由主控模块1、传感器模块4、供电模块5及4G无线网卡a6组成；高度控制装置由步进电机控制模块3、步进电机7、氢气球8及4G无线网卡b9组成；气体浓度检测装置搭载在氢气球8上，氢气球由步进电机7进行控制，而步进电机被步进电机控制模块3控制，步进电机控制模块3和主控模块1均通过4G无线网卡与云端服务器交换数据信息；主控模块1通过4G无线网卡上传数据到服务器，终端通过服务器查看数据并对步进电机控制模块和主控模块写入控制指令。进一步地，所述的传感器模块4包括五个传感器，分别为气压传感器、温度传感器、SO2、NO2、PM2.5空气污染物传感器。主控模块1给传感器模块发送控制信号，控制传感器进行数据采集。传感器采集到的数据信息会发送给主控模块。每个传感器都有特定的ID号，根据每个传感器采集的不同数据信息，主控模块会为其自动设置不同的ID标号，以便数据的区分，然后将数据上传到服务器，同时每次数据采集，系统会将采集的时间日期一并上传到服务器。传统的气体检测装置采用ARM7和51单片作为主控。而该设备采用树莓派zero作为主控模块，该主控模块体积小，重量轻，功能强大。该树莓派采用BroadcomBCM2835应用处理器(1GHz的ARM11核心)，可外接无线网卡，外部有40pin的接口，包括pwm，IIC，SPI，AD，串口等，完全符合各类传感器的接口，且只有23g重。在树莓派上运行的操作系统为RaspbianJessie，Raspbain操作系统很简洁，而且较为稳定性。还在系统安装了各类传感器的驱动，在系统开启时，加载各类气体传感器驱动，开始对外围气体传感器和压力传感器数据进行采集，并通过4G网卡实时上传到服务器。进一步地，所述的终端为电脑或手机终端。手机或电脑登陆云端服务器查看气体检测系统采集的数据结果和向系统发送控制指令，手机或电脑也可以登陆云端服务器通过4G无线网卡向步进电机控制模块发送控制指令，控制气球的上升和下降。采用12V锂电池为主控模块和4G无线网卡，传感器等供电。锂电池给电路供电时，首先经过一个电压转换模块，将12V锂电池电压变换为主控模块，4G无线网卡和传感器所需的电压。在为主控模块，4G无线网卡和传感器供电。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：本专利技术的中低空气体浓度检测系统通过氢气球携带系统进入中低空气体检测。此方法操作简单，成本低廉，实施方便，是一种最便捷的中低空气体检测系统，可反映不同高度的空气质量。装置携带3个气体浓度传感器，针对3种主要空气污染物进行检测。采用4G无线网卡与服务器通信的方式，进行数据传输，数据传输方便，存储方便。手机和电脑可通过服务器随时随地查看数据，进一步增加了数据查看的实时性，可对测试结果进行远程监控。多台仪器可由终端统一控制，可同时检测一个地区不同位置，不同高度的空气质量变化情况，且可以根据需要增加或者减少仪器的数量，测量结果统一上传到服务器，服务器查看对比数据方便。采用树莓派zero作为主控，体积小，重量轻，功能强大。附图说明图1为本专利技术的一种中低空气体浓度检测装置的系统结构图；图2为本专利技术的一种中低空气体浓度检测装置的主控部分功能框图；图3为本专利技术的一种中低空气体浓度检测装置的主控部分板间结构图；图4为本专利技术的一种中低空气体浓度检测装置的终端通过服务器控制多台仪器结构图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的中低空气体浓度检测系统主要由3部分组成：包括高度控制部分、气体浓度检测装置、云端服务器；其中，气体浓度检测装置由主控模块1，传感器模块4，供电模块5及4G无线网卡a6组成；高度控制部分由步进电机控制模块3，步进电机7，氢气球8，4G无线网卡组成b9；气体浓度检测装置搭载在氢气球8上，氢气球高度由步进电机7控制，而步进电机被步进电机控制模块3控制，步进电机控制模块3和主控模块1都是通过4G无线网卡与云端服务器交换数据信息。主控模块通过4G无线网卡上传数据到服务器，电脑终端通过服务器查看数据。电脑等终端通过服务器，对步进电机控制模块和主控模块写入控制指令。步进电机控制模块控制步进电机，控制氢气球上升的高度，来决定信息采集的海拔高度。为确定某一海拔的具体高度，气压传感器会进行信息采集。根据气压与海拔的关系，可以确定采集的具体高度。图1展现了本系统的具体组成部分，以及相互之间的通信，控制关系。电脑等终端通过服务器将指令通过4G无线网卡发送给给气体测量装置和高度控制模块。气体测量装置通过4G网卡将测得数据上传到服务器。数据传输方便，电脑手机等终端可随时查看数据，且可以对数据进行远程监控。电脑等终端可通过控制服务器控制多台仪器同时进行工作，时刻监视一个地区，不同位置的空气质量变化情况。本系统属于多终端星型组网系统，各个测量系统工作相对独立，组建随意性较大，可以根据需求添加删除测量装置，并不会影响其他测量装置的工作。多台仪器统一由电脑终端控制，数据统一上传到服务器，电脑终端登录服务站可随时查看不同地区的数据状况，方便对比。气体检测系统包括五个传感器,分别为气压传感器、温度传感器、SO2、NO2、PM2.5空气污染物传感器。主控模块给传感器发送控制信号，控制传感器进行数据采集。传感器采集到的数据信息会发送给主控模块。每个传感器都有特定的ID号，根据每个传感器采集的不同数据信息，主控模块会为其自动设置不同的ID标号，以便数据的区分，然后将数据上传到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中低空气体浓度检测系统，其特征在于，包括高度控制装置、气体浓度检测装置及云端服务器；其中，气体浓度检测装置由主控模块(1)、传感器模块(4)、供电模块(5)及4G无线网卡a(6)组成；高度控制装置由步进电机控制模块(3)、步进电机(7)、氢气球(8)及4G无线网卡b(9)组成；气体浓度检测装置搭载在氢气球(8)上，主控模块(1)给传感器模块发送控制信号，控制传感器进行数据采集，氢气球(8)高度由步进电机(7)控制，而步进电机被步进电机控制模块(3)控制，步进电机控制模块(3)和主控模块(1)均通过4G无线网卡与云端服务器交换数据信息；主控模块(1)通过4G无线网卡上传数据到服务器，终端登录服务器查看数据，终端通过服务器，对步进电机控制模块和主控模块写入控制指令。如权利要求1所述的一种中低空气体浓度检测系统，其特征在于，所述的传感器模块(4)包括五个传感器，分别为气压传感器、温度传感器、SO2、NO2、PM2.5空气污染物传感器。

【技术特征摘要】
1.一种中低空气体浓度检测系统，其特征在于，包括高度控制装置、气体浓度检测装置及云端服务器；其中，气体浓度检测装置由主控模块(1)、传感器模块(4)、供电模块(5)及4G无线网卡a(6)组成；高度控制装置由步进电机控制模块(3)、步进电机(7)、氢气球(8)及4G无线网卡b(9)组成；气体浓度检测装置搭载在氢气球(8)上，主控模块(1)给传感器模块发送控制信号，控制传感器进行数据采集，氢气球(8)高度由步进电机(7)控制，而步进电机被步进电机控制模块(3)控制，步进电机控制模块(3)和主控模块(1)均通过4G无线网...

【专利技术属性】
技术研发人员：于掌舵，卢革宇，张歆东，孙鹏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22