CN105547374A - 太阳能供电的空气质量监测装置及其控制方法 - Google Patents

太阳能供电的空气质量监测装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能供电的空气质量监测装置，包括太阳能供电模块、数据采集处理模块、主控制器模块和显示模块；所述主控制器模块包括STC15F2K60S2芯片、HC05蓝牙模块、DS1302时钟芯片和控制器显示屏；所述STC15F2K60S2芯片上设有SPI接口、UART接口、IO接口、IIC接口和ADC接口；所述DS1302时钟芯片通过SPI接口与STC15F2K60S2芯片相连接；所述HC05蓝牙模块通过UART接口与STC15F2K60S2芯片相连接；所述主控制模块实现对空气质量数据的采集、时钟信息的处理以及蓝牙无线通信管理；所述主控制器模块通过HC05蓝牙模块与显示模块交换数据。通过上述方式，本发明能够将太阳能光伏发电技术应用到空气质量监测装置供电中，可以提高装置的应用范围和应用灵活性。

Description

太阳能供电的空气质量监测装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及空气质量检测装置领域，特别是涉及一种太阳能供电的空气质量监测装置及其控制方法。
背景技术
近几年，随着工业化生产的快速发展，产生了不容忽视的环境问题。特别是频频出现的各种不同程度的环境污染、雾霾、空气质量严重下降等问题。显然空气质量问题已成为人们关注的热点环境问题之一。采用现代技术手段，实现对空气质量的监测，可以为空气质量治理提供参数依据和数据支撑。同时可以为民众提供出行参考，助推智慧生活建设。市场上也推出了各种各样的空气质量监测类产品，满足不同场合的应用需求。现有的大多数空气质量监测装置，多数采用储能电池供电，或者采用市电供电，这在一定程度上限制了该类装置的应用范围和灵活性。太阳能光伏发电是可再生能源发电形式之一，随着其发电成本的不断下降和效率的不断提高，在越来越多的领域获得了广泛应用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种太阳能供电的空气质量监测装置及其控制方法，采用绿色环保的太阳能供电，并配有LED大屏显示及WiFi远程通信等功能，非常适合在小区、学校、厂区等场合推广应用。将太阳能光伏发电技术应用到空气质量监测装置供电中，可以提高装置的应用范围和应用灵活性。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种太阳能供电的空气质量监测装置，包括：太阳能供电模块、数据采集处理模块、主控制器模块和显示模块；所述主控制器模块包括STC15F2K60S2芯片、HC05蓝牙模块、DS1302时钟芯片和控制器显示屏；所述STC15F2K60S2芯片上设有SPI接口、UART接口、IO接口、IIC接口和ADC接口；所述DS1302时钟芯片通过SPI接口与STC15F2K60S2芯片相连接；所述HC05蓝牙模块通过UART接口与STC15F2K60S2芯片相连接；所述主控制模块实现对空气质量数据的采集、时钟信息的处理以及蓝牙无线通信管理；所述主控制器模块通过HC05蓝牙模块与显示模块交换数据；
所述太阳能供电模块包括太阳能光伏电池组件、充电控制器、切换开关、储能蓄电池和降压电路，所述太阳能光伏电池组件依次与充电控制器、切换开关和储能蓄电池相连接；所述降压电路与储能蓄电池相连接；所述切换开关在太阳能光伏组件无电能输出情况时切换到互补充电模式；
所述数据采集处理模块包括颗粒物传感器、紫外线传感器、大气压传感器、空气质量传感器和温湿度传感器；所述颗粒物传感器通过UART接口与主控制器模块相连接；所述紫外线传感器通过ADC接口与主控制器模块相连接；所述大气压传感器通过IIC接口与主控制器模块相连接；所述空气质量传感器通过IO口与主控制器模块相连接；所述温湿度传感器通过IO口与主控制器模块相连接；
所述显示模块由LED点阵显示板、控制芯片、蓝牙通信模块和WiFi无线模块组成，所述蓝牙通信模块和WiFi无线模块分别通过UART与控制芯片相连接，控制芯片通过蓝牙通信模块接收来自所述主控制器模块的信息，并通过LED点阵显示板进行显示；控制芯片通过WiFi无线模块将接收到的空气质量信息与PC电脑或手机交换数据，组成无线监控***。
优选的，所述控制器显示屏为LCD12864液晶组成，LCD12864液晶显示所述主控制器模块的工作状态参数信息。
优选的，所述降压电路由XL4015E1芯片电路组成，降压电路将储能蓄电池的DC12V转换为DC5V输出。
优选的，所述颗粒物传感器为PMS5003(G5)型数字式通用颗粒物浓度传感器，可以实现对PM1.0、PM2.5和PM10颗粒物质量和数量进行采集处理；所述紫外线传感器为CJMCU-GUVA-S12SD型的传感器；所述大气压传感器为BMP180型气压传感器；所述空气质量传感器为MF-AQM-TVOC型模块；所述温湿度传感器为DHT11温湿度传感器模块。
优选的，所示主控制模块与显示模块间通过蓝牙通信进行数据交换，将主控制器采集的空气质量参数通过显示模块进行显示；所述显示模块的LED点阵显示板可同时显示时间和空气质量的参数信息。
一种基于以上太阳能供电的空气质量监测装置的控制方法，包括以下步骤，
步骤1，装置开始工作：检测储能蓄电池电量，如果电量过低则提示接互补电源补充电能，装置进入待机状态，如果储能蓄电池电量正常则监测装置进入正常工作状态；
步骤2，正常工作：（1）主控制器模块工作：各传感器初始化，主控制器模块读取传感器数据并进行处理；主控制器模块通过蓝牙模块与显示模块建立通信，通信正常则显示模块工作，通信异常则显示错误代码；
（2）显示模块工作：显示模块将接收到的空气质量信息通过LED显示屏进行显示，显示模块监测是否有WiFi监控设备接入，如有则进入监控模式工作，实现空气质量数据的WiFi上传；
步骤3，装置返回。
本发明的有益效果是：本发明的太阳能供电的空气质量监测装置，采用太阳能供电，具有绿色环保的特点，同时装置将显示和控制器模块分体设计，通过蓝牙无线通信，具有使用灵活，适应性强等特点，所发明的装置较现有的同类产品，具有应用范围广等突出优点。
附图说明
图1是本发明太阳能供电的空气质量监测装置一较佳实施例的结构示意图；
图2是所示太阳能供电的空气质量监测装置中太阳能供电模块的结构示意图；
图3是所示太阳能供电的空气质量监测装置中数据采集处理模块和主控制器模块组成的结构框图；
图4是所示太阳能供电的空气质量监测装置中显示模块的结构示意图；
图5是所示太阳能供电的空气质量监测装置中LED点阵显示板的结构示意图；
图6是所示太阳能供电的空气质量监测装置的控制方法流程图。
附图中各部件的标记如下：1、太阳能供电模块；2、数据采集处理模块；3、主控制器模块；4、显示模块；11、太阳能光伏电池组件；12、充电控制器；13、切换开关；14、储能蓄电池；15、降压电路；21、颗粒物传感器；22、紫外线传感器；23、大气压传感器；24、空气质量传感器；25、温湿度传感器；31、STC15F2K60S2芯片；32、HC05蓝牙模块；33、DS1302时钟芯片；34、控制器显示屏；41、控制芯片；42、蓝牙通信模块；43、WiFi无线模块；44、LED点阵显示板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1至图6，本发明实施例包括：
如图1所示，一种太阳能供电的空气质量监测装置，包括太阳能供电模块1、数据采集处理模块2、主控制器模块3和显示模块4组成。
如图2所示，一种太阳能供电的空气质量监测装置的太阳能供电模块1包括太阳能光伏电池组件11、充电控制器12、切换开关13、储能蓄电池14和降压电路15组成，所述太阳能光伏电池组件11依次与充电控制器12、切换开关13和储能蓄电池14相连接；所述降压电路15与储能蓄电池14相连接，将储能蓄电池的DC12V转换为DC5V输出，其中降压电路15由XL4015E1芯片电路组成；所述切换开关13可以在太阳能光伏电池组件11连续无光照等无电能输出情况时切换到互补充电模式，保证储能蓄电池14电能的充足。
如图3所示，为一种太阳能供电的空气质量监测装置中的数据采集处理模块2和主控制器模块3组成的结构框图；所述数据采集处理模块2包括颗粒物传感器21、紫外线传感器22、大气压传感器23、空气质量传感器24和温湿度传感器25组成；所述颗粒物传感器21为PMS5003(G5)型数字式通用颗粒物浓度传感器，可以实现对PM1.0、PM2.5和PM10颗粒物质量和数量进行采集处理，并通过UART口与主控制器模块3相连接；所述紫外线传感器22为CJMCU-GUVA-S12SD型的传感器，通过ADC接口与主控制器模块3相连接；所述大气压传感器23为BMP180型气压传感器，通过IIC接口与主控制器模块3相连接；所述空气质量传感器24为MF-AQM-TVOC型模块，通过IO口与主控制器模块3相连接；所述温湿度传感器25为DHT11温湿度传感器模块，通过IO口与主控制器模块3相连接。
所述主控制器模块3块包括STC15F2K60S2芯片31、HC05蓝牙模块32、DS1302时钟芯片33和控制器显示屏34组成；所述DS1302时钟芯片33通过SPI接口与STC15F2K60S2芯片31相连接；所述HC05蓝牙模块32通过UART与STC15F2K60S2芯片31相连接；所述主控制模块3可以实现对空气质量数据的采集、时钟信息的处理以及蓝牙无线通信管理功能，其中HC05蓝牙模块32为主控制器模块3与显示模块4交换数据；所述控制器显示屏34为LCD12864液晶组成，可以显示控制器工作状态等参数信息。
如图4所示，为一种太阳能供电的空气质量监测装置的显示模块；所述显示模块4由控制芯片41、蓝牙通信模块42、WiFi无线模块43和LED点阵显示板44组成，所述蓝牙通信模块42和WiFi无线模块43分别通过UART与控制芯片41相连接，可以通过蓝牙通信模块42接收来自主控制器模块3的信息，并通过LED点阵显示板44进行显示；通过WiFi无线模块43可以将接收到的空气质量信息与PC电脑或手机等监控设备交换数据，组成无线监控***。
所述主控制模块3与显示模块4间通过蓝牙通信进行数据交换，将主控制器采集的空气质量参数通过显示模块进行显示。
如图5所示，为一种太阳能供电的空气质量监测装置的LED点阵显示板的结构示意图；所述LED点阵显示板由两块独立的第一LED显示屏和第二LED显示屏组成，其中第一LED显示屏主要显示实时时间信息，二LED显示屏主要动态滚动显示各空气质量参数信息，两个屏可以根据应用场合不同的组成不同的应用组合。
如图6所示，一种基于以上太阳能供电的空气质量监测装置的控制方法，包括以下步骤，
步骤1，装置开始工作：检测储能蓄电池电量，如果电量过低则提示接互补电源补充电能，装置进入待机状态，如果储能蓄电池电量正常则监测装置进入正常工作状态；
步骤2，正常工作：（1）主控制器模块工作：各传感器初始化，主控制器模块读取传感器数据并进行处理；主控制器模块通过蓝牙模块与显示模块建立通信，通信正常则显示模块工作，通信异常则显示错误代码；
（2）显示模块工作：显示模块将接收到的空气质量信息通过LED显示屏进行显示，显示模块监测是否有WiFi监控设备接入，如有则进入监控模式工作，实现空气质量数据的WiFi上传；
步骤3，装置返回。
本发明将太阳能光伏发电技术应用到空气质量监测装置供电中，可以提高装置的应用范围和应用灵活性。采用绿色环保的太阳能供电，并配有LED大屏显示及WiFi远程通信等功能，非常适合在小区、学校、厂区等场合推广应用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种太阳能供电的空气质量监测装置，其特征在于，包括：太阳能供电模块、数据采集处理模块、主控制器模块和显示模块；所述主控制器模块包括STC15F2K60S2芯片、HC05蓝牙模块、DS1302时钟芯片和控制器显示屏；所述STC15F2K60S2芯片上设有SPI接口、UART接口、IO接口、IIC接口和ADC接口；所述DS1302时钟芯片通过SPI接口与STC15F2K60S2芯片相连接；所述HC05蓝牙模块通过UART接口与STC15F2K60S2芯片相连接；所述主控制模块实现对空气质量数据的采集、时钟信息的处理以及蓝牙无线通信管理；所述主控制器模块通过HC05蓝牙模块与显示模块交换数据；
所述太阳能供电模块包括太阳能光伏电池组件、充电控制器、切换开关、储能蓄电池和降压电路，所述太阳能光伏电池组件依次与充电控制器、切换开关和储能蓄电池相连接；所述降压电路与储能蓄电池相连接；所述切换开关在太阳能光伏组件无电能输出情况时切换到互补充电模式；
所述数据采集处理模块包括颗粒物传感器、紫外线传感器、大气压传感器、空气质量传感器和温湿度传感器；所述颗粒物传感器通过UART接口与主控制器模块相连接；所述紫外线传感器通过ADC接口与主控制器模块相连接；所述大气压传感器通过IIC接口与主控制器模块相连接；所述空气质量传感器通过IO口与主控制器模块相连接；所述温湿度传感器通过IO口与主控制器模块相连接；
所述显示模块由LED点阵显示板、控制芯片、蓝牙通信模块和WiFi无线模块组成，所述蓝牙通信模块和WiFi无线模块分别通过UART与控制芯片相连接，控制芯片通过蓝牙通信模块接收来自所述主控制器模块的信息，并通过LED点阵显示板进行显示；控制芯片通过WiFi无线模块将接收到的空气质量信息与PC电脑或手机交换数据，组成无线监控***。
2.根据权利要求1所述的太阳能供电的空气质量监测装置，其特征在于：所述控制器显示屏为LCD12864液晶组成，LCD12864液晶显示所述主控制器模块的工作状态参数信息。
3.根据权利要求1所述的太阳能供电的空气质量监测装置，其特征在于：所述降压电路由XL4015E1芯片电路组成，降压电路将储能蓄电池的DC12V转换为DC5V输出。
4.根据权利要求1所述的太阳能供电的空气质量监测装置，其特征在于：所述颗粒物传感器为PMS5003(G5)型数字式通用颗粒物浓度传感器，可以实现对PM1.0、PM2.5和PM10颗粒物质量和数量进行采集处理；所述紫外线传感器为CJMCU-GUVA-S12SD型的传感器；所述大气压传感器为BMP180型气压传感器；所述空气质量传感器为MF-AQM-TVOC型模块；所述温湿度传感器为DHT11温湿度传感器模块。
5.根据权利要求1所述的太阳能供电的空气质量监测装置，其特征在于：所示主控制模块与显示模块间通过蓝牙通信进行数据交换，将主控制器采集的空气质量参数通过显示模块进行显示；所述显示模块的LED点阵显示板可同时显示时间和空气质量的参数信息。
6.一种基于以上太阳能供电的空气质量监测装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1，装置开始工作：检测储能蓄电池电量，如果电量过低则提示接互补电源补充电能，装置进入待机状态，如果储能蓄电池电量正常则监测装置进入正常工作状态；
步骤2，正常工作：（1）主控制器模块工作：各传感器初始化，主控制器模块读取传感器数据并进行处理；主控制器模块通过蓝牙模块与显示模块建立通信，通信正常则显示模块工作，通信异常则显示错误代码；
（2）显示模块工作：显示模块将接收到的空气质量信息通过LED显示屏进行显示，显示模块监测是否有WiFi监控设备接入，如有则进入监控模式工作，实现空气质量数据的WiFi上传；
步骤3，装置返回。
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