[发明专利]一种大气颗粒物实时监测系统

说明书

一种大气颗粒物的实时监测系统，其特征在于它包括电源单元、单片机控制单元、传感器检测单元、无线通信单元和液晶显示单元；其优越性在于：利用大气颗粒传感器CP‑15‑A4检测大气颗粒物浓度数据，经单片机先后处理，分别由无线模块发送和接收数据并在显示屏上实时显示，具有较强的抗干扰性能和自校验功能，检测响应快速、数据准确，即时性好，实现了户外大气数据的实时采集和传输。

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，主要涉及一种大气颗粒物实时监测系统。

背景技术

环境与发展是当今国际社会普遍关注的重大问题。在饱经了环境污染对人类的危害之后，人们开始重视环境保护，并开始进行空气质量监测的研究，空气质量远程监测系统便应运而生。如何在创造高度发展的物质文明的同时，保护好自然资源，兼顾环境与效益，合理控制污染排放，密切监视环境污染变化动态，预防严重污染事件发生，及时、准确、全面地提供空气污染变化的信息是我们函待解决的问题。因此，开展空气质量监测工作是十分必要的。

SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口)，是一种高速的、全双工同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，越来越多的芯片集成了这种通信协议，其工作模式有两种：主模式和从模式；SPI是一种允许一个主设备启动一个从设备的同步通讯的协议，从而完成数据的交换，这种通信方式的优点是占用端口较少，一般基本通讯仅需4根(不算电源线)，同时传输速度也很高。一般来说要求主设备要有SPI控制器(也可用模拟方式)，就可以与基于SPI的芯片通讯。

最近几年我国的环境状态越来越不乐观，大气中颗粒物浓度在逐年上升，特别是PM2.5，直接影响着人们的身心健康，也制约着工业的快速发展。当前，迫切需要开发出一种大气颗粒物的实时监测系统，可以实现精确、快速的检测到大气中颗粒物的浓度，并且及时传输到监控中心，做到实时掌握颗粒物浓度数据，以此制定相应措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大气颗粒物实时监测系统，使用SPI通信技术进行数据的远程传输，克服了以往数据采集和远距离传输的缺点，且结构简单，易于实现。

本发明的技术方案：一种大气颗粒物实时监测系统，其特征在于它包括电源单元、单片机控制单元、传感器检测单元、无线通信单元和液晶显示单元；其中，所述电源单元为单片机控制单元、传感器检测单元、无线通信单元和液晶显示单元供电；所述颗粒物传感器检测单元、无线通信单元分别与单片机控制单元呈双向连接；所述颗粒物传感器检测单元的输出端连接无线通信单元的输入端；所述单片机控制单元的输出端连接液晶显示单元的输入端。

所述电源单元由太阳能板蓄电池和模块化交流变直流构成；所述模块交流变直流为辅助供电方式，为太阳能板蓄电池供电；所述太阳能板蓄电池模块为主供电模块，连接单片机控制单元、传感器检测单元、无线通信单元和液晶显示单元。

所述单片机控制单元采用MSP430系列单片机中的MSP430f169。

所述颗粒物浓度检测单元是由颗粒物浓度采集模块、颗粒物浓度数据处理模块和颗粒物浓度传输模块构成；所述颗粒物浓度采集模块和颗粒物浓度数据处理模块分别由电源单元供电，且所述颗粒物浓度采集模块和颗粒物浓度数据处理模块分别与单片机控制单元的主控芯片呈双向连接；所述颗粒物浓度采集模块通过颗粒物浓度采集通道采集颗粒物信息；所述颗粒物浓度采集模块与颗粒物浓度数据处理模块呈双向连接；所述颗粒物浓度数据处理模块还与远程数据传输单元呈双向连接。

所述颗粒物浓度采集模块采用专用高精度激光颗粒物传感器CP-15-A4，依模数转换器件A/D完成信号采集功能；所述颗粒物浓度数据处理模块依其内部总线与颗粒物浓度采集模块连接。

所述远程数据传输单元由无线模块nRF24L01发送数据包，无线传输到室内监控系统。