本發(fā)明涉及一種揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)裝置，由于結(jié)構(gòu)等原因，不能實(shí)現(xiàn)360度全方位監(jiān)測(cè)，且監(jiān)測(cè)效果不理想，需要進(jìn)一步加以改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理，能實(shí)現(xiàn)360度全方位監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)效果好的揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：包括固定底座，固定底座上裝立桿，安裝支架的下端伸入立桿上部，且安裝支架下端設(shè)置外齒、立桿上部?jī)?nèi)壁設(shè)置內(nèi)齒，安裝支架下端的外齒與立桿上部?jī)?nèi)壁的內(nèi)齒配合；安裝支架上裝第一齒輪，第一齒輪與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二齒輪嚙合；由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝支架在立桿中轉(zhuǎn)動(dòng)；立桿上端裝限位開(kāi)關(guān)安裝桿，第一限位開(kāi)關(guān)、第二限位開(kāi)關(guān)分別設(shè)置在開(kāi)關(guān)安裝桿的正反兩面；在安裝支架上裝限位開(kāi)關(guān)觸桿，在安裝支架轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，限位開(kāi)關(guān)觸桿分別在0度和360度位置與第一限位開(kāi)關(guān)、第二限位開(kāi)關(guān)接觸，使限位開(kāi)關(guān)由導(dǎo)通觸電釋放；在安裝支架上部自上至下依次設(shè)置攝像頭、噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置、揚(yáng)塵采集分析裝置；總控制箱通過(guò)有線和揚(yáng)塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置、攝像頭、步進(jìn)電機(jī)、限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行連接，負(fù)責(zé)提供電源、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)位置及采集時(shí)間等控制及數(shù)據(jù)通訊；總控制箱將揚(yáng)塵、噪音、氣象參數(shù)收集處理通過(guò)有線或無(wú)線發(fā)射到中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；總控制箱通過(guò)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)連接攝像頭，當(dāng)發(fā)現(xiàn)揚(yáng)塵超標(biāo)時(shí)觸發(fā)攝像頭抓拍現(xiàn)場(chǎng)。

所述揚(yáng)塵采集分析裝置包括第一氣路、第二氣路、第三氣路、第四氣路，第一氣路、第二氣路、第三氣路、第四氣路分別與PM10過(guò)濾器、PM2.5過(guò)濾器、空氣過(guò)濾器、大顆粒過(guò)濾器連接，PM10過(guò)濾器、PM2.5過(guò)濾器的出口分別與第一三通閥的二個(gè)進(jìn)口連接，空氣過(guò)濾器、大顆粒過(guò)濾器的出口分別與第二三通閥的二個(gè)進(jìn)口連接，第一、第二三通閥的出口分別與第三三通閥的二個(gè)進(jìn)口連接，第三三通閥的出口與氣泵連接，氣泵與干燥裝置連接，干燥裝置與設(shè)有顆粒物檢測(cè)傳感器的氣室相通；顆粒物檢測(cè)傳感器與單片機(jī)連接。

揚(yáng)塵采集分析裝置的工作過(guò)程：

（1）上電后， STM32F103單片機(jī)進(jìn)行串口初始化；

（2）打開(kāi)第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過(guò)氣泵將純凈空氣抽入，對(duì)干燥裝置、氣室、傳感器等進(jìn)行清洗，并對(duì)傳感器進(jìn)行0位校準(zhǔn)；

（3）然后打開(kāi)第一三通閥和第三三通閥，切換到第一氣路，通過(guò)PM10過(guò)濾器得到含PM10的顆粒氣體，在氣泵的作用下，抽入氣室，通過(guò)傳感器對(duì)PM10進(jìn)行檢測(cè)，獲得PM10的數(shù)據(jù)；

（4）打開(kāi)第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過(guò)氣泵將純凈空氣抽入，對(duì)干燥裝置、氣室、傳感器等進(jìn)行清洗，并對(duì)傳感器進(jìn)行0位校準(zhǔn)；

（5）然后打開(kāi)第一三通閥和第三三通閥，切換到第二氣路，通過(guò)PM2.5過(guò)濾器得到含PM2.5的顆粒氣體，在氣泵的作用下，抽入氣室，通過(guò)傳感器對(duì)PM2.5進(jìn)行檢測(cè)，獲得PM2.5的數(shù)據(jù)；

（6）打開(kāi)第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過(guò)氣泵將純凈空氣抽入，對(duì)干燥裝置、氣室、傳感器等進(jìn)行清洗，并對(duì)傳感器進(jìn)行0位校準(zhǔn)；

（7）然后打開(kāi)第二三通閥和第三三通閥，切換到第四氣路，通過(guò)大顆粒過(guò)濾器濾掉大的雜物，通過(guò)顆粒物檢測(cè)傳感器對(duì)總懸浮顆粒物進(jìn)行檢測(cè)并獲取數(shù)據(jù)；

（8）判斷接收到串口數(shù)據(jù)請(qǐng)求，就將采集的各參數(shù)發(fā)生出去；

（9）一直循環(huán)上述步驟（2）-步驟（8）過(guò)程。

噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置包括單片機(jī)，單片機(jī)與溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、聲級(jí)劑、氣壓傳感器連接；

工作過(guò)程：上電后，對(duì)單片機(jī)初始化，對(duì)溫度、濕度、氣壓、噪音、風(fēng)向風(fēng)速的傳感器信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，處理保存；判斷是否收到與聲級(jí)劑連接的串口的232信號(hào)請(qǐng)求，收到后判斷有效后，發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)；

判斷是否有與風(fēng)速風(fēng)向傳感器連接的串口的485信號(hào)請(qǐng)求，收到后判斷有效性，發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)；反復(fù)進(jìn)行上述過(guò)程。

總控制箱以ARM芯片AM3354BZC為核心，配置存儲(chǔ)器、時(shí)鐘等資源，外擴(kuò)繼電器輸出、光耦輸入、觸摸屏、網(wǎng)口、GPRS模塊、6個(gè)串口資源，通過(guò)串口和揚(yáng)塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置進(jìn)行連接，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)齒輪耦合旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)置帶動(dòng)安裝支架旋轉(zhuǎn)；

總控制箱工作過(guò)程：上電，啟動(dòng)ARM系統(tǒng)運(yùn)行，若沒(méi)成功連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，則停止運(yùn)行，若成功連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，則打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)，打開(kāi)失敗也停止運(yùn)行；打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)后，讀取所有的配置信息，若無(wú)配置信息，就以初始值繼續(xù)運(yùn)行，否則以配置值繼續(xù)運(yùn)行；初始化各串口的參數(shù)、表格屬性，啟動(dòng)相關(guān)線程并運(yùn)行，運(yùn)行主界面，實(shí)時(shí)顯示各參數(shù)，并執(zhí)行相關(guān)按鍵處理；

旋轉(zhuǎn)控制線程：

判斷是順時(shí)針還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，若順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)過(guò)程中判斷有無(wú)檢測(cè)到第二限位開(kāi)關(guān)信號(hào)，若檢測(cè)到，則反轉(zhuǎn)為逆時(shí)針調(diào)整，否則控制步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度；

同理若是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)過(guò)程中判斷有無(wú)檢測(cè)到第一限位開(kāi)關(guān)信號(hào)，若檢測(cè)到，則反轉(zhuǎn)為順時(shí)針調(diào)整，否則控制步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度；

旋轉(zhuǎn)到位后，停止，通知其他線程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

通過(guò)串口線程讀取揚(yáng)塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置；

串口線程的流程：?jiǎn)?dòng)串口線程，讀取串口綁定的因子的名稱：揚(yáng)塵、噪音及氣象參數(shù)、通信協(xié)議，是主動(dòng)接收協(xié)議，就發(fā)送讀取參數(shù)的協(xié)議，然后讀取串口接收到的協(xié)議，若是被動(dòng)接收，就直接讀取串口接收到的協(xié)議，然后對(duì)協(xié)議數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，得到各因子的值，更新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表；

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理線程：

實(shí)現(xiàn)界面更新、數(shù)據(jù)保存功能；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理線程的流程：?jiǎn)?dòng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理線程，5秒到更新主界面實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，60秒到保存1分鐘數(shù)據(jù)，發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)間到，分鐘數(shù)據(jù)包插入待發(fā)生，休眠500mS后繼續(xù)該過(guò)程；

發(fā)送中心數(shù)據(jù)線程，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心平臺(tái)。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，能實(shí)現(xiàn)360度全方位監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)效果好。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是安裝支架與立桿的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。

圖3是限位開(kāi)關(guān)安裝位置示意圖。

圖4是揚(yáng)塵采集分析裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是揚(yáng)塵采集分析裝置控制流程示意圖。

圖6噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置框圖。

圖7是噪聲、氣象參數(shù)檢測(cè)流程圖。

圖8是總控制箱的組成示意圖。

圖9是總控制箱總流程圖。

圖10是0-360度旋轉(zhuǎn)控制線程示意圖。

圖11是串口線程示意圖。

圖12是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理線程示意圖。

圖13是發(fā)送中心數(shù)據(jù)線程示意圖。

具體實(shí)施方式

一種揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括固定底座1，固定底座上裝立桿2，安裝支架8的下端伸入立桿上部，且安裝支架下端設(shè)置外齒3、立桿上部?jī)?nèi)壁設(shè)置內(nèi)齒4，安裝支架下端的外齒與立桿上部?jī)?nèi)壁的內(nèi)齒配合，保證安裝支架在立桿上可靠旋轉(zhuǎn)；安裝支架上裝齒輪耦合旋轉(zhuǎn)裝置30，包括第一齒輪5，第一齒輪與步進(jìn)電機(jī)6驅(qū)動(dòng)的第二齒輪7嚙合；由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝支架在立桿中轉(zhuǎn)動(dòng)；立桿上端裝限位開(kāi)關(guān)安裝桿9，第一限位開(kāi)關(guān)、第二限位開(kāi)關(guān)分別設(shè)置在開(kāi)關(guān)安裝桿的正反兩面；在安裝支架上裝限位開(kāi)關(guān)觸桿10，在安裝支架轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，限位開(kāi)關(guān)觸桿分別在0度和360度位置與第一限位開(kāi)關(guān)、第二限位開(kāi)關(guān)接觸，使限位開(kāi)關(guān)由導(dǎo)通觸電釋放，實(shí)現(xiàn)0-360度的旋轉(zhuǎn)保護(hù)；在安裝支架上部自上至下依次設(shè)置攝像頭28、噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置11、揚(yáng)塵采集分析裝置12；總控制箱29通過(guò)有線和揚(yáng)塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置、攝像頭、步進(jìn)電機(jī)、限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行連接，負(fù)責(zé)提供電源、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)位置及采集時(shí)間等控制及數(shù)據(jù)通訊；總控制箱將揚(yáng)塵、噪音、氣象參數(shù)收集處理通過(guò)有線或無(wú)線發(fā)射到中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；總控制箱通過(guò)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)連接攝像頭，當(dāng)發(fā)現(xiàn)揚(yáng)塵超標(biāo)時(shí)觸發(fā)攝像頭抓拍現(xiàn)場(chǎng)。

所述揚(yáng)塵采集分析裝置包括第一氣路13、第二氣路14、第三氣路15、第四氣路16，第一氣路、第二氣路、第三氣路、第四氣路分別與PM10過(guò)濾器17、PM2.5過(guò)濾器18、空氣過(guò)濾器19、大顆粒過(guò)濾器20連接，PM10過(guò)濾器、PM2.5過(guò)濾器的出口分別與第一三通閥21的二個(gè)進(jìn)口連接，空氣過(guò)濾器、大顆粒過(guò)濾器的出口分別與第二三通閥22的二個(gè)進(jìn)口連接，第一、第二三通閥23的出口分別與第三三通閥的二個(gè)進(jìn)口連接，第三三通閥的出口與氣泵24連接，氣泵與干燥裝置25連接，干燥裝置與設(shè)有顆粒物檢測(cè)傳感器（選用鄭州煒盛科技ZH03激光粉塵傳感器等型號(hào)）27的氣室26相通；顆粒物檢測(cè)傳感器與單片機(jī)（例市售型號(hào)STM32F1030）31連接，由單片機(jī)進(jìn)行分析。

攝像頭進(jìn)行視頻的轉(zhuǎn)發(fā)及現(xiàn)場(chǎng)照片的抓拍，并上傳到中心平臺(tái)。經(jīng)空氣過(guò)濾器過(guò)濾后的純凈空氣的作用是對(duì)氣路進(jìn)行清洗，同時(shí)可以對(duì)顆粒物檢測(cè)傳感器的0點(diǎn)進(jìn)行修正。

總控制箱以ARM芯片AM3354BZC為核心，配置存儲(chǔ)器、時(shí)鐘等資源，外擴(kuò)繼電器輸出、光耦輸入、觸摸屏、網(wǎng)口、GPRS模塊、6個(gè)串口等資源，通過(guò)串口和揚(yáng)塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置進(jìn)行連接，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)齒輪耦合旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)置帶動(dòng)安裝支架旋轉(zhuǎn)。

噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置包括單片機(jī)（可采用型號(hào)STM32F103），單片機(jī)與溫濕度傳感器（型號(hào)SHT11）、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、聲級(jí)劑（型號(hào)AWA5636）、氣壓傳感器（型號(hào)MS5611）連接。

揚(yáng)塵采集分析裝置的工作過(guò)程：

（1）上電后， STM32F103單片機(jī)進(jìn)行串口初始化；

（2）打開(kāi)第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過(guò)氣泵將純凈空氣抽入，對(duì)干燥裝置、氣室、傳感器等進(jìn)行清洗，并對(duì)傳感器進(jìn)行0位校準(zhǔn)；

（3）然后打開(kāi)第一三通閥和第三三通閥，切換到第一氣路，通過(guò)PM10過(guò)濾器得到含PM10的顆粒氣體，在氣泵的作用下，抽入氣室，通過(guò)傳感器對(duì)PM10進(jìn)行檢測(cè)，獲得PM10的數(shù)據(jù)；

（4）打開(kāi)第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過(guò)氣泵將純凈空氣抽入，對(duì)干燥裝置、氣室、傳感器等進(jìn)行清洗，并對(duì)傳感器進(jìn)行0位校準(zhǔn)；

（5）然后打開(kāi)第一三通閥和第三三通閥，切換到第二氣路，通過(guò)PM2.5過(guò)濾器得到含PM2.5的顆粒氣體，在氣泵的作用下，抽入氣室，通過(guò)傳感器對(duì)PM2.5進(jìn)行檢測(cè)，獲得PM2.5的數(shù)據(jù)；

（6）打開(kāi)第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過(guò)氣泵將純凈空氣抽入，對(duì)干燥裝置、氣室、傳感器等進(jìn)行清洗，并對(duì)傳感器進(jìn)行0位校準(zhǔn)；

（7）然后打開(kāi)第二三通閥和第三三通閥，切換到第四氣路，通過(guò)大顆粒過(guò)濾器濾掉大的雜物，通過(guò)顆粒物檢測(cè)傳感器對(duì)總懸浮顆粒物（TSP）進(jìn)行檢測(cè)并獲取數(shù)據(jù)；

（8）判斷接收到串口數(shù)據(jù)請(qǐng)求，就將采集的各參數(shù)發(fā)生出去；

（9）一直循環(huán)上述步驟（2）-步驟（8）過(guò)程。

噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置包括單片機(jī)，單片機(jī)與溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、聲級(jí)劑、氣壓傳感器連接；

工作過(guò)程：上電后，對(duì)單片機(jī)初始化，對(duì)溫度、濕度、氣壓、噪音、風(fēng)向風(fēng)速的傳感器信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，處理保存；判斷是否收到與聲級(jí)劑連接的串口的232信號(hào)請(qǐng)求，收到后判斷有效后，發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)；

判斷是否有與風(fēng)速風(fēng)向傳感器連接的串口的485信號(hào)請(qǐng)求，收到后判斷有效性，發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)；反復(fù)進(jìn)行上述過(guò)程。

總控制箱以ARM芯片AM3354BZC為核心，配置存儲(chǔ)器、時(shí)鐘等資源，外擴(kuò)繼電器輸出、光耦輸入、觸摸屏、網(wǎng)口、GPRS模塊、6個(gè)串口資源，通過(guò)串口和揚(yáng)塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置進(jìn)行連接，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)齒輪耦合旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)置帶動(dòng)安裝支架旋轉(zhuǎn)；

總控制箱工作過(guò)程：上電，啟動(dòng)ARM系統(tǒng)運(yùn)行，若沒(méi)成功連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，則停止運(yùn)行，若成功連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，則打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)，打開(kāi)失敗也停止運(yùn)行；打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)后，讀取所有的配置信息，若無(wú)配置信息，就以初始值繼續(xù)運(yùn)行，否則以配置值繼續(xù)運(yùn)行；初始化各串口的參數(shù)、表格屬性，啟動(dòng)相關(guān)線程并運(yùn)行，運(yùn)行主界面，實(shí)時(shí)顯示各參數(shù)，并執(zhí)行相關(guān)按鍵處理；

旋轉(zhuǎn)控制線程：

判斷是順時(shí)針還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，若順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)過(guò)程中判斷有無(wú)檢測(cè)到第二限位開(kāi)關(guān)信號(hào)，若檢測(cè)到，則反轉(zhuǎn)為逆時(shí)針調(diào)整，否則控制步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度；

同理若是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)過(guò)程中判斷有無(wú)檢測(cè)到第一限位開(kāi)關(guān)信號(hào)，若檢測(cè)到，則反轉(zhuǎn)為順時(shí)針調(diào)整，否則控制步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度；

旋轉(zhuǎn)到位后，停止，通知其他線程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

通過(guò)串口線程讀取揚(yáng)塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測(cè)裝置；

串口線程的流程：?jiǎn)?dòng)串口線程，讀取串口綁定的因子的名稱：揚(yáng)塵、噪音及氣象參數(shù)、通信協(xié)議，是主動(dòng)接收協(xié)議，就發(fā)送讀取參數(shù)的協(xié)議，然后讀取串口接收到的協(xié)議，若是被動(dòng)接收，就直接讀取串口接收到的協(xié)議，然后對(duì)協(xié)議數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，得到各因子的值，更新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表；

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理線程：

實(shí)現(xiàn)界面更新、數(shù)據(jù)保存功能；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理線程的流程：?jiǎn)?dòng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理線程，5秒到更新主界面實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，60秒到保存1分鐘數(shù)據(jù)，發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)間到，分鐘數(shù)據(jù)包插入待發(fā)生，休眠500mS后繼續(xù)該過(guò)程；

發(fā)送中心數(shù)據(jù)線程，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心平臺(tái)。