CN107991933A - 一种基于mems多功能空气传感器的环境数据分析评价共享*** - Google Patents
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Abstract
一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，包括多路MEMS多功能空气传感器端、室内嵌入式终端、智能手机终端和云服务器***；多路MEMS多功能空气传感器端集成了电源模块、模数转换模块、单片处理器STM32单元和NB‑IOT无线传输模块，用来采集完整全面的环境数据，包括温度、湿度、等效二氧化碳浓度，每30～550m3放置在室内；模数转换模块和单片处理器STM32单元负责分析处理和存储一定时长的室内环境数据；NB‑IOT无线传输模块用来把存储单元里的数据传输至云端服务器；室内嵌入式终端和智能手机终端在联网的情况下，连接至云服务器，查看到室内环境相关信息并获取人体舒适度质量评价。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，涉及环境质量检测领域。
背景技术
随着环境污染问题日益严峻，人们对于定制化、私人化的室内环境服务的需求逐渐增大。如今市场上空气质量检测、净化装置种类繁多，质量参差不齐，但是单独的监测或者净化已经远远不能满足消费者的需求。只检测不净化没有实际用处，只净化无检测又盲目不便。此外不少公司着手打造智能家居，但多数未涉及环境检测模块，极少数涉及到环境模块的产品功能单一，质量也受到质疑。对于智能家居厂商，每个家居都要自带高效稳定的环境传感器既不环保，也不经济。
因此无论对于普通民众还是智能家居厂商而言，均需要一套功能完善、可靠稳定的室内环境检测的开放数据***，来打造健康舒适的生活环境。
发明内容
本发明的目的是，提供一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，为普通民众提供室内环境质量分析、建议及报警，同时利用物联网技术为智能家居厂商提供了方便的室内环境数据接口，降低研发成本，提高智能家居运行的同一协作性。本发明尤其是以MEMS多功能空气传感器和云服务器为核心、带有无线数据传输功能并结合手机智能终端App***来实现对室内环境数据实时动态采集、显示、分析和统计的低成本、低功耗的数据分析评价共享***。
本发明所采用的技术方案是，一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，***包括多路MEMS多功能空气传感器端、室内嵌入式终端、智能手机终端和云数据库***；多路MEMS多功能空气传感器端集成了电源模块、模数转换模块、单片处理器STM32单元和NB-IOT无线传输模块，用于采集完整全面的环境数据，包括温度、湿度、等效二氧化碳浓度，并放置在室内；模数转换模块和单片处理器(STM32)单元负责分析处理和存储一定时长的室内环境数据；每30～550m3室内空间放置一套多路MEMS多功能空气传感器，用来采集完整全面的环境数据；NB-IOT无线传输模块用来把存储单元里的数据传输至云端服务器；室内嵌入式终端和智能手机终端在联网的情况下，连接至云服务器，查看到室内环境相关信息并获取人体舒适度质量评价；云服务器端将室内传感器采集到的环境数据进行记录、打包、统计、分析、报警，计算出人体舒适度指数，并向外界譬如智能家居厂商提供了环境数据接口。
智能手机终端为智能手机终端APP，在联网情况下从云服务器下载室内环境数据和人体舒适度指数，并以清晰易懂的图形化方式显示。
多路MEMS多功能空气传感器端测量的数据还包括TVOC浓度、甲醛浓度和PM2.5浓度。
多路MEMS多功能空气传感器端设有存储一定时间环境数据的存储单元，每隔一段时间(例如30-120分钟，可任选)，NB-IOT无线传输模块将这些数据发送到云服务器。
室内分布的多路MEMS多功能空气传感器端采集到数据后进行初步处理并进行定容量缓存，每隔一定时间通过NB-IOT无线技术上传数据到云服务器。云服务器在接收到多路MEMS多功能空气传感器端上传的数据后，进行记录、打包、统计、分析，并生成一个人体舒适度指数，人体舒适度经多次实验大数据分析得到，不同人群有不同的计算方式。提供数据接口，提供给其他需要数据的需求方，譬如智能家居厂商，环境分析科研机构等。
室内分布的多路MEMS多功能空气传感器端采用NB-IOT技术传输数据到云服务器端，具有功耗低，稳定性高，寿命长，安全性高的特点。
室内嵌入式终端有电源模块，LCD显示屏和无线传输模块；在联网情况下，能够从云服务器下载室内环境数据，图形化清晰地实时分开显示不同区域的环境数据；不同种类的数据标定为不同的颜色，通过颜色渐变区分数值的大小，超过数值阈值给出提示，不同种类的数值阈值并不相同；能够在联网的情况下，将环境数据通过无线传输模块上传至云服务器。
智能手机App在联网状态下，能够从云服务器下载室内环境数据，并能图形化显示对应不同区域的环境数据；不同种类数据标定为不同颜色，以颜色渐变区分数值大小，颜色越深表示数值越大，超过一定的阈值给出警告提示并能及时记录保存。App应用界面能显示不同区域的环境数据的时域曲线并提供警告。
利用App控制温度空调调节器、加湿或去湿器、新风***或室内空气处理设备之一或全部设备工作。
室内嵌入式终端有电源模块，LCD显示屏和无线传输模块。能够在联网的情况下，通过无线传输模块从云服务器下载环境数据。能够图形化清晰地实时分开显示出不同区域的数据。不同种类的数据标定为不同的颜色，通过颜色渐变区分数值的大小，超过数值阈值给出提示，不同种类的数值阈值并不相同。
本发明的有益效果：MEMS多功能空气传感器前置采集调理电路小巧轻便、易安装，用低功耗处理器实现多路数据的模数转换、运算和存储，减小了功耗，降低了成本。采用了NB-IOT无线传输方式上传数据到云服务器，功耗低，稳定性高，寿命长，安全性高。云服务器对所测数据进行处理，根据限定条件对数值的变化规律进行统计分析，当出现超限数据时便会在室内嵌入式终端界面和智能手机APP上显示，提醒用户及时做出调整。将数据保存在云服务器端，以便对比室内在不同时间的环境质量变化，形成完整的环境质量分析。对其他环境数据需求方提供环境数据接口，形成一个数据平台。利用NB-IOT无线传输模块将这些数据发送到云服务器更是有实用和经济意义。
附图说明
图1为本发明工作流程示意图。
图2为本发明多路MEMS多功能空气传感器端***框图。
图3为本发明云端服务器端框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
第一部分：
说明本发明方法完整的步骤，本发明公开了一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，该***由室内分布的多路MEMS多功能空气传感器端、室内嵌入式终端、智能手机终端和云服务器***构成。
多路MEMS多功能空气传感器端在采集完原始环境数据后，经过ADC转换模块将模拟信号转换为数字信号，再经由存储模块存储。每隔一段时间后，经由NB-IOT无线传输模块传输给云服务器端。
云服务器接收到数据后，先进行存储，形成历史数据库，再对其进行分析，生成实时的环境质量报告，尤其是人体舒适度指数。并通过无线模块将结果反馈给室内嵌入式终端和手机终端。云服务器还能将处理好的数据做好接口，提供给其他的数据需求方。
室内嵌入式终端在联网的情况下，通过无线传输模块从云服务器下载环境数据。能够图形化清晰地实时分开显示出不同区域的数据。不同种类的数据标定为不同的颜色，通过颜色渐变区分数值的大小，超过数值阈值给出提示，不同种类的数值阈值并不相同。
智能手机终端在联网情况下，从云服务器下载数据，将不同种类的数据标定为不同的颜色，通过颜色渐变区分数值的大小，超过数值阈值给出提示，不同种类的数值阈值并不相同。该过程与室内嵌入式终端工作方式类似。
第二部分：
图1为本发明工作流程示意图。
多路MEMS多功能空气传感器在采集完原始环境数据后，进行初步处理加工，每隔一段时间后，通过NB-IOT无线传输技术上传数据给云服务器端。云服务器接收到数据后，先进行存储，形成历史数据库，再对其进行分析，生成实时的环境质量报告，尤其是人体舒适度指数。云服务器还能将处理好的数据做好接口，提供给其他的数据需求方。
室内嵌入式终端和智能手机终端在联网情况下，从云服务器下载数据，将不同种类的数据标定为不同的颜色，通过颜色渐变区分数值的大小，超过数值阈值给出提示，不同种类的数值阈值并不相同。
图2为本发明多路MEMS多功能空气传感器端***框图。
多路MEMS多功能空气传感器在采集完原始环境数据后，经过ADC转换模块将模拟信号转换为数字信号，再经由存储模块存储。ADC模块和存储模块采用STM32单片机的内部资源。每隔一段时间后，经由无线传输模块传输给云服务器端，无线传输模块采用NB-IOT无线传输技术。
图3为本发明云端服务器***框图。
多路MEMS多功能空气传感器先通过NB-IOT将数据上传到云端服务器，云端接收到数据后将各类信息加以解析，保存到数据池中供后续调用。先进行存储，形成历史数据库，再对其进行分析，生成实时的环境质量报告，尤其是人体舒适度指数。
并通过无线模块将结果反馈给室内嵌入式终端和智能手机终端。云服务器还能将处理好的数据做好接口，提供给其他的数据需求方，譬如相关的智能家居厂商，相关的科研机构等。
Claims (10)
1.一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，其特征为***包括多路MEMS多功能空气传感器端、室内嵌入式终端、智能手机终端和云服务器***；多路MEMS多功能空气传感器端集成了电源模块、模数转换模块、单片处理器STM32单元和NB-IOT无线传输模块，用来采集完整全面的环境数据，包括温度、湿度、等效二氧化碳浓度，每30~550m3放置在室内；模数转换模块和单片处理器STM32单元负责分析处理和存储一定时长的室内环境数据；NB-IOT无线传输模块用来把存储单元里的数据传输至云端服务器；室内嵌入式终端和智能手机终端在联网的情况下，连接至云服务器，查看到室内环境相关信息并获取人体舒适度质量评价；云服务器端将室内传感器采集到的环境数据进行整合计算打包，计算出人体舒适度指数，并向外界譬如智能家居厂商提供了环境数据接口。
2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，其特征是云服务器端将室内传感器采集到的环境数据记录、打包、统计、分析、报警，计算出人体舒适度指数，并向外界譬如智能家居厂商提供了环境数据接口。
3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，其特征是智能手机终端为智能手机终端APP，在联网情况下从云服务器下载室内环境数据和人体舒适度指数，并以清晰易懂的图形化方式显示。
4.根据权利要求1所述的一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，其特征是多路MEMS多功能空气传感器端测量的数据还包括TVOC浓度、甲醛浓度和PM2.5浓度。
5.根据权利要求1所述的一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，其特征是多路MEMS多功能空气传感器端设有存储一定时间环境数据的存储单元，每隔一段时间，NB-IOT无线传输模块将这些数据发送到云服务器。
6.根据权利要求2所述的一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，其特征是室内分布的多路MEMS多功能空气传感器端采集到数据后进行初步处理并进行定容量缓存，每隔一定时间通过NB-IOT无线技术上传数据到云服务器；云服务器在接收到多路MEMS多功能空气传感器端上传的数据后，进行记录、打包、统计、分析，并生成一个人体舒适度指数，人体舒适度经多次实验大数据分析得到，不同人群有不同的计算方式；人体舒适度指数通过数据接口，提供给其他需要数据的需求方。
7.根据权利要求5或6所述的一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，其特征是室内分布的多路MEMS多功能空气传感器端采用NB-IOT技术传输数据到云服务器端。
8.根据权利要求5或6所述的一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，其特征是室内嵌入式终端有电源模块，LCD显示屏和无线传输模块；在联网情况下，能够从云服务器下载室内环境数据，图形化清晰地实时分开显示不同区域的环境数据；不同种类的数据标定为不同的颜色，通过颜色渐变区分数值的大小，超过数值阈值给出提示，不同种类的数值阈值并不相同；能够在联网的情况下，将环境数据通过无线传输模块上传至云服务器。
9.根据权利要求5或6所述的一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，其特征是智能手机App在联网状态下，能够从云服务器下载室内环境数据，并能图形化显示对应不同区域的环境数据；不同种类数据标定为不同颜色，以颜色渐变区分数值大小，颜色越深表示数值越大，超过一定的阈值给出警告提示并能及时记录保存。
10.根据权利要求5或6所述的一种基于MEMS多功能空气传感器的环境数据分析评价共享***，其特征是App应用界面能显示不同区域的环境数据的时域曲线并提供警告；利用App控制温度空调调节器、加湿或去湿器、新风***或室内空气处理设备之一或全部设备工作。
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