[發明專利]一種基于MEMS多功能空氣傳感器的環境數據分析評價共享系統

在審

• 申請號: 201711390469.0
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN107991933A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 張志儉;陸元勛;張心儀;韓韻;程嘉鈺;曾慶吉;王亦平
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明屬于電子技術領域，涉及環境質量檢測領域。

背景技術

隨著環境污染問題日益嚴峻，人們對于定制化、私人化的室內環境服務的需求逐漸增大。如今市場上空氣質量檢測、凈化裝置種類繁多，質量參差不齊，但是單獨的監測或者凈化已經遠遠不能滿足消費者的需求。只檢測不凈化沒有實際用處，只凈化無檢測又盲目不便。此外不少公司著手打造智能家居，但多數未涉及環境檢測模塊，極少數涉及到環境模塊的產品功能單一，質量也受到質疑。對于智能家居廠商，每個家居都要自帶高效穩定的環境傳感器既不環保，也不經濟。

因此無論對于普通民眾還是智能家居廠商而言，均需要一套功能完善、可靠穩定的室內環境檢測的開放數據系統，來打造健康舒適的生活環境。

發明內容

本發明的目的是，提供一種基于MEMS多功能空氣傳感器的環境數據分析評價共享系統，為普通民眾提供室內環境質量分析、建議及報警，同時利用物聯網技術為智能家居廠商提供了方便的室內環境數據接口，降低研發成本，提高智能家居運行的同一協作性。本發明尤其是以MEMS多功能空氣傳感器和云服務器為核心、帶有無線數據傳輸功能并結合手機智能終端App系統來實現對室內環境數據實時動態采集、顯示、分析和統計的低成本、低功耗的數據分析評價共享系統。

本發明所采用的技術方案是，一種基于MEMS多功能空氣傳感器的環境數據分析評價共享系統，系統包括多路MEMS多功能空氣傳感器端、室內嵌入式終端、智能手機終端和云數據庫系統；多路MEMS多功能空氣傳感器端集成了電源模塊、模數轉換模塊、單片處理器STM32單元和NB-IOT無線傳輸模塊，用于采集完整全面的環境數據，包括溫度、濕度、等效二氧化碳濃度，并放置在室內；模數轉換模塊和單片處理器(STM32)單元負責分析處理和存儲一定時長的室內環境數據；每30～550m³室內空間放置一套多路MEMS多功能空氣傳感器，用來采集完整全面的環境數據；NB-IOT無線傳輸模塊用來把存儲單元里的數據傳輸至云端服務器；室內嵌入式終端和智能手機終端在聯網的情況下，連接至云服務器，查看到室內環境相關信息并獲取人體舒適度質量評價；云服務器端將室內傳感器采集到的環境數據進行記錄、打包、統計、分析、報警，計算出人體舒適度指數，并向外界譬如智能家居廠商提供了環境數據接口。

智能手機終端為智能手機終端APP，在聯網情況下從云服務器下載室內環境數據和人體舒適度指數，并以清晰易懂的圖形化方式顯示。

多路MEMS多功能空氣傳感器端測量的數據還包括TVOC濃度、甲醛濃度和PM2.5濃度。

多路MEMS多功能空氣傳感器端設有存儲一定時間環境數據的存儲單元，每隔一段時間(例如30-120分鐘，可任選)，NB-IOT無線傳輸模塊將這些數據發送到云服務器。

室內分布的多路MEMS多功能空氣傳感器端采集到數據后進行初步處理并進行定容量緩存，每隔一定時間通過NB-IOT無線技術上傳數據到云服務器。云服務器在接收到多路MEMS多功能空氣傳感器端上傳的數據后，進行記錄、打包、統計、分析，并生成一個人體舒適度指數，人體舒適度經多次實驗大數據分析得到，不同人群有不同的計算方式。提供數據接口，提供給其他需要數據的需求方，譬如智能家居廠商，環境分析科研機構等。

室內分布的多路MEMS多功能空氣傳感器端采用NB-IOT技術傳輸數據到云服務器端，具有功耗低，穩定性高，壽命長，安全性高的特點。

室內嵌入式終端有電源模塊，LCD顯示屏和無線傳輸模塊；在聯網情況下，能夠從云服務器下載室內環境數據，圖形化清晰地實時分開顯示不同區域的環境數據；不同種類的數據標定為不同的顏色，通過顏色漸變區分數值的大小，超過數值閾值給出提示，不同種類的數值閾值并不相同；能夠在聯網的情況下，將環境數據通過無線傳輸模塊上傳至云服務器。

智能手機App在聯網狀態下，能夠從云服務器下載室內環境數據，并能圖形化顯示對應不同區域的環境數據；不同種類數據標定為不同顏色，以顏色漸變區分數值大小，顏色越深表示數值越大，超過一定的閾值給出警告提示并能及時記錄保存。App應用界面能顯示不同區域的環境數據的時域曲線并提供警告。

利用App控制溫度空調調節器、加濕或去濕器、新風系統或室內空氣處理設備之一或全部設備工作。