本系統(tǒng)屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是集成室內(nèi)環(huán)境多種污染物參數(shù)、門窗開關(guān)、能耗的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

背景技術(shù)：

隨著人民生活水平的提高，對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求也隨之提高。中國環(huán)保部公布的2015年中國環(huán)境狀況公報(bào)顯示，我國有78.4％的城市環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo)。而室內(nèi)污染同樣嚴(yán)重，劣質(zhì)建材和家居導(dǎo)致的室內(nèi)裝修污染，廚房油煙中含有的苯并芘、雜環(huán)胺等大量致癌物質(zhì)嚴(yán)重威脅居民的生活健康。長(zhǎng)期以來，我國居民利用自然通風(fēng)來改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。而面對(duì)當(dāng)今室內(nèi)環(huán)境“內(nèi)憂外患”的嚴(yán)重局面，如何進(jìn)行有效地通風(fēng)凈化成為關(guān)鍵難題。依靠開窗通風(fēng)解決室內(nèi)空氣污染卻無法避免室外霧霾等的影響，很多居民通過采買空氣凈化器改善空氣質(zhì)量，但門窗關(guān)閉會(huì)導(dǎo)致自然通風(fēng)的換氣次數(shù)極低，難以有效稀釋室內(nèi)散發(fā)的各種有機(jī)物，如裝修產(chǎn)生的甲醛、VOC以及CO2等人體代謝產(chǎn)物，因此，迫切需要提出一種科學(xué)有效的開窗模式。目前一般房間都使用單獨(dú)的IAQ傳感器，只能獲取室內(nèi)空氣的即時(shí)狀態(tài)，無法比較不同通風(fēng)方案的優(yōu)劣。傳統(tǒng)設(shè)備的IAQ監(jiān)測(cè)設(shè)備大多價(jià)格昂貴，體積較大，安裝在家庭中務(wù)必會(huì)影響居民的日常生活。而攝像頭等監(jiān)測(cè)設(shè)備無疑會(huì)影響居民的生活隱私。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述問題提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境與能耗的長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。可系統(tǒng)監(jiān)測(cè)不同通風(fēng)形式下室內(nèi)空氣品質(zhì)和能耗情況，可用于室內(nèi)空氣環(huán)境的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與研究，為進(jìn)一步研究自然通風(fēng)下門窗開關(guān)對(duì)于室內(nèi)空氣品質(zhì)和能耗的影響積累數(shù)據(jù)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境與能耗的長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)方法，其中，在室內(nèi)設(shè)有空調(diào)器和空氣凈化器，并包括有室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)單元、窗戶開關(guān)及電器功率監(jiān)測(cè)單元和云服務(wù)器；所述室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)單元包括布置在室內(nèi)的溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、甲醛傳感器、揮發(fā)性有機(jī)物傳感器、第一處理器和Wifi模塊；所述窗戶開關(guān)及電器功率監(jiān)測(cè)單元包括布置在窗戶上的窗磁傳感器，電器能耗插座、第二處理器、zigbee模塊和無線網(wǎng)關(guān)；所述電器能耗插座包括空調(diào)能耗傳感器和空氣凈化器能耗傳感器；所述第一處理器將接收布置在室內(nèi)的溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、甲醛傳感器、揮發(fā)性有機(jī)物傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過模擬量變送、數(shù)字通信、脈沖序列方式傳輸?shù)絎ifi模塊，進(jìn)而通過路由器傳至所述云服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至所述云服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中；所述第二處理器將所述窗磁傳感器和能耗插座采集到的數(shù)據(jù)通過模擬量變送、數(shù)字通信、脈沖序列方式傳輸?shù)絲igbee模塊，進(jìn)而依次通過無線網(wǎng)關(guān)和路由器件數(shù)據(jù)傳至所述云服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至所述云服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中；所述云服務(wù)器將接收到的數(shù)據(jù)解密后進(jìn)行可視化展示，在數(shù)據(jù)終端上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、即時(shí)下載；若監(jiān)測(cè)到由于斷電、斷網(wǎng)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失而不再進(jìn)行實(shí)時(shí)推送時(shí)，系統(tǒng)發(fā)送郵件到指定郵箱提醒管理員及時(shí)查看用戶設(shè)備即所有傳感器的情況，并排出故障。

在線監(jiān)測(cè)過程中，所有傳感器與云服務(wù)器之間實(shí)時(shí)推送心跳信號(hào)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到用戶設(shè)備(包括上述所有傳感器和相關(guān)器件)的異常。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

可系統(tǒng)監(jiān)測(cè)不同通風(fēng)形式下室內(nèi)空氣品質(zhì)和能耗情況、多模塊集成服務(wù)、體積小巧、可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)、低成本、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、組網(wǎng)靈活等。

附圖說明

圖1是本發(fā)明在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明提出的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境與能耗的長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)方法，其中，在室內(nèi)設(shè)有空調(diào)器和空氣凈化器和室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)單元，并包括有窗戶開關(guān)及電器功率監(jiān)測(cè)單元和云服務(wù)器。

所述室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)單元包括布置在室內(nèi)的第一處理器和Wifi模塊。

所述窗戶開關(guān)及電器功率監(jiān)測(cè)單元包括布置在窗戶上的窗磁傳感器，電器能耗插座、第二處理器、zigbee模塊和無線網(wǎng)關(guān)；所述電器能耗插座包括空調(diào)能耗傳感器和空氣凈化器能耗傳感器。

本發(fā)明的研發(fā)過程中，在住宅內(nèi)的研究房間放置IAQ傳感器(將上述溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、甲醛傳感器、揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)傳感器集成為一體化)，并選擇合適布點(diǎn)，既能接近室內(nèi)平均濃度又不影響人員的日常生活。在每扇可開啟窗戶上安裝窗磁傳感器。在空調(diào)和凈化器電源處安裝空調(diào)能耗插座(空調(diào)能耗傳感器)和空氣凈化器能耗插座(空氣凈化器能耗傳感器)。室外環(huán)境參數(shù)和氣象數(shù)據(jù)可以通過公共網(wǎng)獲取。所述的第一處理器、第二處理器均為一種單片機(jī)。

所述第一處理器將接收布置在室內(nèi)的溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、PM2.5傳感器、甲醛傳感器、揮發(fā)性有機(jī)物傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過模擬量變送、數(shù)字通信、脈沖序列方式傳輸?shù)絎ifi模塊，進(jìn)而通過路由器傳至所述云服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至所述云服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。

所述第二處理器將所述窗磁傳感器和能耗插座采集到的數(shù)據(jù)通過模擬量變送、數(shù)字通信、脈沖序列方式傳輸?shù)絲igbee模塊，進(jìn)而依次通過無線網(wǎng)關(guān)和路由器件數(shù)據(jù)傳至所述云服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至所述云服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。

本發(fā)明中結(jié)合兩種組網(wǎng)方式可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，其中，Zigbee功耗低，但是傳輸距離有限，對(duì)于窗戶傳感器這種安裝位置分散、較難找到外接電源的傳感器來說充分發(fā)揮了zigbee組網(wǎng)方式功耗低的優(yōu)點(diǎn)，普通電池即可解決其用電問題。而傳輸距離有限的問題則通過合理的無線網(wǎng)關(guān)布置使窗戶傳感器處于有效的傳輸距離。Wifi協(xié)議傳輸方式覆蓋范圍較大，并且傳輸距離快。對(duì)于室內(nèi)環(huán)境參數(shù)來說，多模塊化的集成可將六種室內(nèi)環(huán)境參數(shù)(溫度、濕度、CO2濃度、PM2.5、甲醛、VOC)打包一起上傳至云服務(wù)器。

所述云服務(wù)器將接收到的數(shù)據(jù)解密后進(jìn)行可視化展示，在數(shù)據(jù)終端上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、即時(shí)下載。

在線監(jiān)測(cè)過程中，所有傳感器與云服務(wù)器之間實(shí)時(shí)推送心跳信號(hào)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到用戶設(shè)備的異常，若監(jiān)測(cè)到由于斷電、斷網(wǎng)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失而不再進(jìn)行實(shí)時(shí)推送時(shí)，系統(tǒng)發(fā)送郵件到指定郵箱提醒管理員及時(shí)查看用戶設(shè)備即所有傳感器的情況，并排出故障。

綜上，本發(fā)明的長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將溫濕度傳感器、PM2.5傳感器、甲醛傳感器、CO2傳感器、VOC傳感器以及窗磁傳感器、能耗插座采集到的數(shù)據(jù)傳到互聯(lián)網(wǎng)云端(云服務(wù)器)進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)處理，可用于室內(nèi)空氣環(huán)境的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與研究，為研究自然通風(fēng)下門窗開關(guān)對(duì)于室內(nèi)空氣品質(zhì)和能耗的影響提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

研究材料：利用本發(fā)明提出的監(jiān)測(cè)方法通過采集我國五個(gè)氣候區(qū)10個(gè)地區(qū)260戶居民的實(shí)際開關(guān)窗行為、實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)、空調(diào)和凈化器的用電量，建立大樣本量的數(shù)據(jù)庫。分析不同室外污染物濃度下用戶開關(guān)窗對(duì)于室內(nèi)污染物濃度的實(shí)際影響以及通過各種手段(開關(guān)窗、開啟空氣凈化器)改善室內(nèi)空氣品質(zhì)所引起的能耗變化(通過監(jiān)測(cè)空調(diào)和凈化器的功率得到)，基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析，通過頻繁模式挖掘，采用聚類、分類等數(shù)據(jù)挖掘算法，得到我國居民常用的幾種開窗模式和開啟凈化器的行為模型。并通過室內(nèi)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)可得到不同室外濃度下開窗和開啟空氣凈化器對(duì)室內(nèi)濃度的實(shí)際影響，科學(xué)評(píng)估我國不同地區(qū)住宅的通風(fēng)和空氣凈化器方式及相應(yīng)地室內(nèi)空氣質(zhì)量。通過前期的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，比較開窗通風(fēng)+房間空氣凈化器和滲透風(fēng)+房間空氣凈化器方式在室內(nèi)顆粒物污染、揮發(fā)性有機(jī)物污染、通風(fēng)空調(diào)能耗諸方面的差異。提出不同室外PM2.5濃度和不同裝修時(shí)間下適宜我國不同氣候區(qū)居民的有效的“開窗指數(shù)”、“開啟凈化器指數(shù)”。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。