一种远距离无线多点空气质量实时监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种远距离无线多点空气质量实时监测系统，其组成包括：主机和从机，主机与从机之间通过无线通信模块无线连接，主机内包括STM32微处理器，STM32微处理器分别与触摸屏人机交互模块和SI4432无线通讯模块电性连接，触摸屏人机交互模块与报警装置电性连接，从机包括MC9S12XS128微处理器，MC9S12XS128微处理器分别与SI4432无线通讯模块、NOKIA5110液晶屏、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、臭氧传感器、二氧化硫传感器和PM2.5传感器电性连接，主机和从机外部通过电源与应急供电模块供电。该系统性能稳定性高，工作可靠性强，操作简单，具有人性化的短信通知及报警等功能，并且有系统扩展能力强等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种远距离无线多点空气质量实时监测系统
本专利技术涉及空气质量实时监测
，具体为一种远距离无线多点空气质量实时监测系统。
技术介绍
近年来我国出现了持续大规模的雾霾天气，在未来一段时期内大多数城市居民都有可能生活在PM2.5等大气污染物超标的环境中。因此，如何高效地对空气质量状况进行实时监测，给相关部门提供准确的治理依据，已成当务之急。该设计是基于GSM技术的远距离多点空气质量实时监测与报警系统，能够将大气污染状况进行准确的测量，对污染物数据进行系统性的分析，及时地将空气质量状况直观地告知用户，并给相关部门提供准确的治理依据。本系统成本较低,易于实施和维护，具有较高的可靠性、较好的实时性和较强的抗干扰能力,能对多区域多点的空气质量情况进行实时在线监测,并可以对监测数据进行综合分析和历史曲线绘制。各模块之间使用无线模块通信，改变了以往监测设备的数据传输方式，省去了大量布线的困难，方便了安装与调试。另外还提供应急电源，电网断电时各模块也能正常工作。综上所述，本系统是一种高效、快捷和实用的空气质量监测系统，值得推广应用，且易于应用在工农业中，具有非常良好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种远距离无线多点空气质量实时监测系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种远距离无线多点空气质量实时监测系统，其组成包括：主机和从机，所述的主机与从机之间通过无线通信模块无线连接，所述的主机内包括STM32微处理器，所述的STM32微处理器分别与触摸屏人机交互模块和SI4432无线通讯模块电性连接，所述的触摸屏人机交互模块与报警装置电性连接，所述的从机包括MC9S12XS128微处理器，所述的MC9S12XS128微处理器分别与SI4432无线通讯模块、NOKIA5110液晶屏、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、臭氧传感器、二氧化硫传感器和PM2.5传感器电性连接，所述的主机和从机外部通过电源与应急供电模块供电。优选的，所述的远距离无线多点空气质量实时监测系统，STM32系列单片机是32位的单片机，内核是Cortex-M3，STM32具有实时性能：60个可屏蔽中断通道，STM32的每个外设都有独立的时钟开关，可以通过关闭某个外设的时钟开关来降低芯片的功耗，STM32单片机的每个GPIO端口都有一个16位的复位寄存器，俩32位的数据寄存器，一个32位的置位/复位双用寄存器，一个32位锁定寄存器，每个GPIO端口的位由程序配置成多种模式:输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟输入、开漏输出、推挽式输出、推挽式复用功能和开漏复用功能，每个GPIO端口位自由编程，允许按照32位字来访问GPIO端口的寄存器，不允许半字或字节访问，在复位期间或者刚复位后，复用功能还未开启，这时候的I/O端口被配置成浮空输入模式，在复位后，JTAG引脚将被置为输入上拉模式或者输入下拉模式，当I/O端口作为输出配置时，输出数据寄存器上的值将被输出到相应的I/O引脚，输入数据寄存器在每个APB2时钟周期捕捉I/O引脚上的数据，所有GPIO引脚内部都有一个弱上拉和弱下拉，当该引脚被配置为输入模式时，GPIO引脚内部的弱上拉和弱下拉或被激活或被断开，STM32单片机的GPIO端口被配置为输入模式时，有输入浮空、输入上拉和输入下拉三种模式，这时候禁止输出缓冲器，而激活了施密特触发输入，根据输入配置情况的不同，弱上拉和下拉电阻被连接，出现在I/O脚上的数据在每个APB2时钟被采样到输入数据寄存器，访问并读取输入数据寄存器便可得到I/O的状态。优选的，所述的远距离无线多点空气质量实时监测系统，报警装置采用中文语音交互系统，该系统处在于免录音，免训练，识别内容内需要通过汉语拼音描述，合成内容通过汉字描述；系统擦用三个体积超小，功能完全独立的模块——超易用语音识别模块，迷你版语音合成模块和STM32单片机超小系统模块，模块间采用简单的串口通信，与各种用户系统、单片机和上位机连接，程序采用C语言编写，高度结构化，封装了芯片级控制函数，直接移植到客户的系统中，模块采用统一的接口和管脚布局，STM32单片机和SYN6288语音合成芯片之间通过UART接口连接，SYN6288模块TX端口接单片机TX端口，SYN6288模块RX端口接单片机RX端口，单片机向该语音模块发送控制命令和文本是通过串口发送的，SYN6288语音模块将单片机通过串口发送的文本转化成语音信号，然后输出，输出的信号经过功率放大器进行放大后可通过扬声器进行播放。优选的，所述的远距离无线多点空气质量实时监测系统，NOKIA5110液晶屏采用了基于SSD1963为控制器的4.3寸彩色液晶触摸屏作为人机交互操作接口，SSD1963是1215k字节帧缓冲的显示控制器，支持864*480*24位图形内容，具有16位并行口来接收图像数据和命令，用于不同总线宽度的单片机，显示接口支持常见的颜色深度，对于SSD1963图形控制器，用户可以配置TE信号，反映在垂直非显示周期只或反映垂直和水平非显示周期，与附加的水平非显示期间信息，MCU可以通过计数水平行控制更精确的刷新操作由LCD控制器扫描。优选的，所述的远距离无线多点空气质量实时监测系统，系统采用多种有害气体检测传感器，对其提供稳定的电源即可将有害气体的浓度值转化为电压值，然后将其送入MC9S12XS128单片机内部AD进行数据采集，然后再转换为相应的污染物浓度值，采用PPM浓度来表示空气中污染物的含量，PPM是百万分率或百万分之几。优选的，所述的远距离无线多点空气质量实时监测系统，所述的PM2.5传感器采用GP2Y1010AU0F光学灰尘浓度检测传感器，传感器是利用光敏原理来工作，用来检测直径非常小的颗粒，依靠输出脉冲的高度来判断颗粒浓度，其中电阻R9起到限流的作用，晶体管Q1可以增加3号脚的驱动能力，Q1为2SC1815(NPN晶体管)，MC9S12XS128单片机的A7引脚作为脉冲的输入脚，R1和C8分别为150Ω的贴片电阻和220uF的电解电容，AD5XS128单片机内部的第5个AD通道，R1和R10起分压作用，电路采取焊接的方式，选用周期为10ms±1ms，脉冲的宽度为0.32ms±0.02ms的输入信号。优选的，所述的远距离无线多点空气质量实时监测系统，所述的二氧化硫传感器采用先进的平面生产工艺，在微型陶瓷基片上形成加热器和金属氧化物半导体气敏材料，用电极引线引出，封装在金属管座、管帽内，当有被检测气体存在时，空气中该气体的浓度越高，传感器的电导率就越高，该模块的电路非常简单，这种电导率的变化高效地转换为与气体浓度对应的输出信号来供单片机的内部AD进行采集，再通过相应的计算公式即可得到污染物浓度数据，其属于电阻型，检测到被测气体后电阻会变化，电阻变化输出电压也会随之变化的，电阻是传感器本身的内阻RS，还有一个是加热电阻RH，在不同的电压工作回路，传感器的初始电阻为R0，即为传感器在洁净空气中的内阻，RL为传感器工作回路的电阻，即负载电阻；VH为加热回路电压，VRs为传感器工作回路电压，以及传感器工作回路相同的RL电阻两端电压为VRl表示，VRl是模块的输出电压VOUT，根据关系式，在根据公式计算了，RS:本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远距离无线多点空气质量实时监测系统，其组成包括：主机和从机，其特征是：所述的主机与从机之间通过无线通信模块无线连接，所述的主机内包括STM32微处理器，所述的STM32微处理器分别与触摸屏人机交互模块和SI4432无线通讯模块电性连接，所述的触摸屏人机交互模块与报警装置电性连接，所述的从机包括MC9S12XS128微处理器，所述的MC9S12XS128微处理器分别与SI4432无线通讯模块、NOKIA5110液晶屏、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、臭氧传感器、二氧化硫传感器和PM2.5传感器电性连接，所述的主机和从机外部通过电源与应急供电模块供电。

【技术特征摘要】
1.一种远距离无线多点空气质量实时监测系统，其组成包括：主机和从机，其特征是：所述的主机与从机之间通过无线通信模块无线连接，所述的主机内包括STM32微处理器，所述的STM32微处理器分别与触摸屏人机交互模块和SI4432无线通讯模块电性连接，所述的触摸屏人机交互模块与报警装置电性连接，所述的从机包括MC9S12XS128微处理器，所述的MC9S12XS128微处理器分别与SI4432无线通讯模块、NOKIA5110液晶屏、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、臭氧传感器、二氧化硫传感器和PM2.5传感器电性连接，所述的主机和从机外部通过电源与应急供电模块供电。2.根据权利要求1所述的远距离无线多点空气质量实时监测系统，其特征是：STM32系列单片机是32位的单片机，内核是Cortex-M3，STM32具有实时性能：60个可屏蔽中断通道，STM32的每个外设都有独立的时钟开关，可以通过关闭某个外设的时钟开关来降低芯片的功耗，STM32单片机的每个GPIO端口都有一个16位的复位寄存器，俩32位的数据寄存器，一个32位的置位/复位双用寄存器，一个32位锁定寄存器，每个GPIO端口的位由程序配置成多种模式:输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟输入、开漏输出、推挽式输出、推挽式复用功能和开漏复用功能，每个GPIO端口位自由编程，允许按照32位字来访问GPIO端口的寄存器，不允许半字或字节访问，在复位期间或者刚复位后，复用功能还未开启，这时候的I/O端口被配置成浮空输入模式，在复位后，JTAG引脚将被置为输入上拉模式或者输入下拉模式，当I/O端口作为输出配置时，输出数据寄存器上的值将被输出到相应的I/O引脚，输入数据寄存器在每个APB2时钟周期捕捉I/O引脚上的数据，所有GPIO引脚内部都有一个弱上拉和弱下拉，当该引脚被配置为输入模式时，GPIO引脚内部的弱上拉和弱下拉或被激活或被断开，STM32单片机的GPIO端口被配置为输入模式时，有输入浮空、输入上拉和输入下拉三种模式，这时候禁止输出缓冲器，而激活了施密特触发输入，根据输入配置情况的不同，弱上拉和下拉电阻被连接，出现在I/O脚上的数据在每个APB2时钟被采样到输入数据寄存器，访问并读取输入数据寄存器便可得到I/O的状态。3.根据权利要求1所述的远距离无线多点空气质量实时监测系统，其特征是：报警装置采用中文语音交互系统，该系统处在于免录音，免训练，识别内容内需要通过汉语拼音描述，合成内容通过汉字描述；系统擦用三个体积超小，功能完全独立的模块——超易用语音识别模块，迷你版语音合成模块和STM32单片机超小系统模块，模块间采用简单的串口通信，与各种用户系统、单片机和上位机连接，程序采用C语言编写，高度结构化，封装了芯片级控制函数，直接移植到客户的系统中，模块采用统一的接口和管脚布局，STM32单片机和SYN6288语音合成芯片之间通过UART接口连接，SYN6288模块TX端口接单片机TX端口，SYN6288模块RX端口接单片机RX端口，单片机向该语音模块发送控制命令和文本是通过串口发送的，SYN6288语音模块将单片机通过串口发送的文本转化成语音信号，然后输出，输出的信号经过功率放大器进行放大后可通过扬声器进行播放。4.根据权利要求1所述的远距离无线多点空气质量实时监测系统，其特征是：NOKIA5110液晶屏采用了基于SSD1963为控制器的4.3寸彩色液晶触摸屏作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢超，
申请(专利权)人：陕西理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61