本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種節(jié)能環(huán)保型的智能室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

隨著城市工業(yè)化的不斷發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)的不斷演進(jìn)，國內(nèi)外大中型城市都出現(xiàn)了空氣污染的狀況。尤其是2012年冬天以來，中國華北大部分地區(qū)出現(xiàn)了以pm2.5為主要污染物的霧霾天氣。和空氣中比較大的顆粒物不同，顆粒直徑較小，在表面上存在著一些有毒害的有機(jī)物和無機(jī)物，可以在空氣中長期滯留，還有可能隨著風(fēng)被吹散到較遠(yuǎn)的地方，所以對人們的生活產(chǎn)生很大影響，也會危及到人們的身體健康。隨著中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的越來越好，人們生活水平質(zhì)量也快速提高。從而人們對自己生活的環(huán)境以及對于自身健康生活的意識也在逐年提升。因此對室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測的需求量也變得很大，其中，全國人們生活中最在乎的污染問題主要在以下方面。由于房屋裝修、霉菌、吸煙、殺蟲噴霧劑以及pm2.5等帶來的有害氣體，如甲醛、苯、揮發(fā)性有機(jī)物等致癌物質(zhì)，可造成哮喘、頭疼頭暈、五官不適、一些種類的貧血病、血癌、腹中小孩發(fā)育不良、小孩智力明顯降低等很多種癥狀的疾病。特別是進(jìn)入夏天，32℃或更高時，裝飾裝修用料、家用的一些東西等釋放出的有害氣體變的越來越多，家里的污染變得越來越大，因此而造成的大腦缺氧疾病增多，最常見的身體上下發(fā)抖、口眼不正常、注意力不集中為多，特別影響人們的正常生活和工作。

為了保證人們的健康，為了能夠?qū)崟r了解室內(nèi)環(huán)境中的空氣質(zhì)量，提高家庭居住環(huán)境，需要對室內(nèi)空氣中的有害氣體進(jìn)行有效的監(jiān)測，以便采取有效的預(yù)防和改善措施。目前市場上室內(nèi)空氣監(jiān)測的產(chǎn)品價格很貴，測定時間長，功能不完善，專用性弱，并要專人進(jìn)行控制，很難連續(xù)進(jìn)行工作，每隔一定時間就需要進(jìn)行重新設(shè)定。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子通信技術(shù)的快速發(fā)展使得測量儀器的度越來越高。從而使室內(nèi)測量儀器儀表向著智能化的方向迅速發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無線通信原理以及信息采集技術(shù)和顯示技術(shù)、無線能量收集技術(shù)、提供一種節(jié)能環(huán)保型的智能室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測裝置，用來實(shí)時監(jiān)測家庭內(nèi)狀況，并在家庭室內(nèi)環(huán)境異常時及時將室內(nèi)相應(yīng)的環(huán)境信息通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶的手機(jī)上。

上述的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種節(jié)能環(huán)保型的智能室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測裝置，其結(jié)構(gòu)有主控模塊1、顯示模塊5、環(huán)境檢測裝置和供電裝置，其特征在于，結(jié)構(gòu)還有通信模塊4，所述的環(huán)境檢測裝置由甲醛氣體監(jiān)測模塊2和溫濕度監(jiān)測模塊3構(gòu)成，所述的供電裝置是無線能量收集電源模塊6；其中甲醛氣體監(jiān)測模塊2、溫濕度監(jiān)測模塊3、通信模塊4、顯示模塊5均與主控模塊1相連，無線能量收集電源模塊6為各模塊提供電源；

所述的主控模塊1的結(jié)構(gòu)為：arm芯片stm32f103zet6的8腳和9腳之間接頻率為32.768khz的晶振y1，同時8腳和9腳還分別通過電容c1和電容c2接地，24腳連接頻率為8mhz的晶振y2的一端，晶振y2的兩端分別與電阻r1的兩端相連，還分別通過電容c3和c4接地，stm32f103zet6的30腳接地，33腳通過電阻r2接電源vdd，同時33腳還通過兩個并聯(lián)的電容c5和c6接地，16腳、38腳、51腳、61腳、71腳、83腳、94腳、107腳、120腳、130腳和143腳接地，17腳、39腳、52腳、62腳、72腳、84腳、95腳、108腳、121腳、131腳和144腳均連接電源vdd；

所述的甲醛氣體監(jiān)測模塊2的結(jié)構(gòu)為：mq-138傳感器的1腳接電源vdd，4腳接地，2腳、3腳分別接運(yùn)放u1a的同相輸入端和反相輸入端，運(yùn)放u1a的4腳同時接電阻r3的一端、電容c7的一端和場效應(yīng)管j1的漏極，電阻r3和電容c7的另一端接到運(yùn)放u1a的1腳，運(yùn)放u1a的2腳接地、5腳接電源vdd，3腳接場效應(yīng)管j1的源極并接地，場效應(yīng)管j1的柵極接電阻r4的一端，電阻r4的另一端接電源vdd，運(yùn)放u1a的1腳與主控模塊1中的arm芯片stm32103zet6的69腳相連接；

所述的溫濕度監(jiān)測模塊3的結(jié)構(gòu)為：傳感器芯片sht11的gnd端接地，vdd端接電源vdd，data端接主控模塊1中arm芯片stm32f103zet6的34腳，data端還通過電阻r5接電源vdd，sck端接主控模塊1中的arm芯片stm32f103zet6的137腳。

所述的通信模塊4的結(jié)構(gòu)為，芯片enc28j60的管腳2、11、22、25、26接地，1腳通過電容c8接地，14腳通過電阻r6接地，19、23、24、29、32腳接電源vdd，3腳接主控模塊1中的arm芯片stm32f103zet6的45腳，4腳接主控模塊1中的arm芯片stm32f103zet6的96腳，6，7，8分別接主控模塊1中的arm芯片stm32f103zet6的111,112,113腳，27、28腳與頻率為25mhz的晶振y3的兩端相連，并且分別通過電容c9、電容c10接地，30腳接led燈a，31腳接led燈b；

為了達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，本發(fā)明的供電裝置采用無線能量收集電源模塊6構(gòu)成，在家庭電路無法進(jìn)行供電的時候可以利用該裝置收集的能量進(jìn)行供電，增加該裝置還能夠保證環(huán)境監(jiān)測裝置更有效的對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，提高了穩(wěn)定性，還達(dá)到了環(huán)保節(jié)能的目的。所述的無線能量收集電源模塊6由接收天線61、rf-dc整流升壓模塊62、能量存儲模塊63、電源管理模塊64和充電電池65構(gòu)成；

所述的接收天線61的結(jié)構(gòu)為平面對數(shù)周期天線，天線整體由6節(jié)振子組成，頂面振子與底面振子交叉排列，饋電點(diǎn)左側(cè)振子與右側(cè)振子呈中心對稱結(jié)構(gòu)，中間介質(zhì)層為fr-4板材，介質(zhì)層的正面是銅片正面振子，反面是銅片反面振子；

所述的rf-dc整流升壓模塊62的結(jié)構(gòu)為：電容c11的一端作為rf-dc整流升壓模塊的輸入端，記為m1_in，并與接收天線61的輸出端相連，電容c11的另一端與電感l(wèi)1的一端以及電容c12～電容c17的一端相連，電感l(wèi)1的另一端接地，電容c11和電感l(wèi)1共同組成該模塊的匹配網(wǎng)絡(luò)，電容c12～電容c17的另一端依次分別接二極管d1、二極管d3、二極管d5、二極管d7、二極管d9、二極管d11的陰極，二極管d1的陽極接地，陰極接二極管d2的陽極，二極管d2的陰極接二極管d3的陽極，二極管d3的陰極接二極管d4的陽極，二極管d4的陰極接二極管d5的陽極，二極管d5的陰極接二極管d6的陽極，二極管d6的陰極接二極管d7的陽極，二極管d7的陰極接二極管d8的陽極，二極管d8的陰極接二極管d9的陽極，二極管d9的陰極接二極管d10的陽極，二極管d10的陰極接二極管d11的陽極，二極管d11的陰極接二極管d12的陽極，二極管d12的陰極作為rf-dc整流升壓模塊的輸出端，記為m1_out，二極管d3、二極管d5、二極管d7、二極管d9、二極管d11的陽極依次分別通過電容c18～電容c22接地；

所述的能量存儲模塊63是由一個超級電容c構(gòu)成，超級電容c的正極同時作為能量存儲模塊63的輸入端和輸出端，負(fù)極接地；

所述的電源管理模塊64的結(jié)構(gòu)為：電容c23的一端接芯片lm317l的引腳2，并作為電源管理模塊的輸入端，記為m4_in，并與能量存儲模塊63的輸出端相連，電容c23的另一端接地，電阻r8的一端接芯片lm317l的引腳3，并作為電源管理模塊64的輸出端，記為m2_out，接充電電池65的輸入端，充電電池為整個系統(tǒng)供電，電阻r8的另一端接芯片lm317l的1引腳并通過可變電阻r9接地，電容c24的一端接地，另一端接端口m2_out；

電路的優(yōu)選參數(shù)為，各電阻參數(shù)分別為，r1：1mω，r2：10ω，r3：2mω，r4:1mω，r5：4.7k,r6：2.3kω，各電容的參數(shù)分別為，c1：10uf，c2：10uf，c3：22uf，c4：22uf，c5：10uf，c6：0.1uf，c7:1uf，c8：10uf，c9,c10：22pf，c11：2.39pf，c12：0.1uf，c13：0.1uf，c14：0.1uf，c15：0.1uf，c16：0.1uf，c17：0.1uf，c18：0.1uf，c19：0.1uf，c20：0.1uf，c21：0.1uf，c22：0.1uf，c23：0.1uf，c24：0.1uf；所述的超級電容c優(yōu)選型號為su2400p-0027v-1ra，電感參數(shù)l1：9.22nh；二極管d1，d2，d3，d4，d5，d6，d7，d8，d9，d10，d11，d12，均為肖特基微波檢波二極管，型號為hsms-2862；運(yùn)放u1a的型號為：opa333，場效應(yīng)管j1的型號為j175，三極管q1、三極管q2的型號均為2n3904；電源vdd的電壓為+5v。

所述的接收天線61的優(yōu)選參數(shù)為：振子第一級振子為長度125mm，寬度2mm的銅片，第二級振子為長度110mm，寬度2mm的銅片，第三級振子為長度100，寬度2mm的銅片，第四級振子為長度92.5mm，寬度2mm的銅片，第五級振子為長度87.5，寬度2mm的銅片，第六級振子為長度84mm，寬度2mm的銅片，振子間距分別為61.5mm，59.5mm，54.5mm，51.5mm，54mm，介質(zhì)層為長為255mm，寬為285mm的rf-4板材。

所述的顯示模塊5可以采用以下結(jié)構(gòu)：液晶顯示屏lcd12864的vdd端口和bla端接電源vdd，vss端口和blk端接地，vl端口接滑動變阻器r7的一端，滑動變阻器r7的另一端和滑線端接地，液晶顯示屏lcd12864的數(shù)據(jù)端d0～d7共8個引腳依次與主控模塊1中arm芯片stm32f103zet6的2～5腳、58～60腳和63腳共8個引腳相連，滑動變阻器r7的優(yōu)選阻值為10kω。

本發(fā)明的技術(shù)方案有以下有益效果：

1、本發(fā)明通過甲醛傳感器和溫濕度傳感器自動采集室內(nèi)環(huán)境信息，并把當(dāng)前室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上，方便用戶查詢。

2、本發(fā)明通過通信網(wǎng)絡(luò)向預(yù)設(shè)的手機(jī)號碼發(fā)送報警短信，能在室內(nèi)空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的時候提醒用戶，并能把當(dāng)前室內(nèi)環(huán)境信息發(fā)送到用戶手機(jī)上，方便用戶對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。

3、本發(fā)明采用通信模塊，可以在極短的時間內(nèi)就完成室內(nèi)環(huán)境信息等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的采集與傳送，便于用戶遠(yuǎn)程查看當(dāng)前室內(nèi)環(huán)境信息，更有利于用戶做出相應(yīng)的措施，改善當(dāng)前空氣質(zhì)量，同時提高了通信網(wǎng)絡(luò)的利用率。

4、本發(fā)明通過無線能量收集裝置實(shí)現(xiàn)了能量的循環(huán)利用，達(dá)到了環(huán)保節(jié)能的效果，適應(yīng)了當(dāng)今社會的發(fā)展趨勢。

綜上所述，本發(fā)明能夠有效測量當(dāng)前室內(nèi)環(huán)境并當(dāng)環(huán)境質(zhì)量不達(dá)標(biāo)時進(jìn)行及時提醒。同時，本發(fā)明促進(jìn)了室內(nèi)環(huán)境檢測技術(shù)的進(jìn)步，從而直接積極地影響環(huán)境檢測行業(yè)的發(fā)展，推動該行業(yè)的電子市場的發(fā)展。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是主控模塊1的原理圖。

圖3是甲醛氣體監(jiān)測模塊2的原理圖。

圖4是溫濕度監(jiān)測模塊3和主控模塊1的連接示意圖。

圖5是通信模塊4的原理圖。

圖6是顯示模塊5和主控模塊1的連接示意圖。

圖7是本發(fā)明的供電裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖8是接收天線61的原理圖。

圖9是rf-dc整流升壓模塊62的原理圖。

圖10是電源管理模塊64的原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作原理，本發(fā)明中各元器件的優(yōu)選參數(shù)已標(biāo)于附圖中。

實(shí)施例1本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)

參照圖1，本發(fā)明是一種節(jié)能環(huán)保型的智能室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測裝置，其結(jié)構(gòu)有主控模塊1、甲醛氣體監(jiān)測模塊2、溫濕度監(jiān)測模塊3、通信模塊4、顯示模塊5和無線能量收集電源模塊6。其中甲醛氣體監(jiān)測模塊2、溫濕度監(jiān)測模塊3、通信模塊4、顯示模塊5均與主控模塊1相連。主控模塊1負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各模塊之間的工作，甲醛氣體監(jiān)測模塊2檢測當(dāng)前室內(nèi)空氣中甲醛氣體濃度，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送給主控模塊1，同時當(dāng)室內(nèi)空氣中甲醛氣體超標(biāo)時通過通信模塊4向用戶手機(jī)中發(fā)送報警信息，用戶的手機(jī)號可預(yù)存在通信模塊4中，溫濕度監(jiān)測模塊3用于實(shí)時監(jiān)測室內(nèi)的溫濕度情況，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送給主控模塊1，同時顯示到顯示模塊5上，當(dāng)溫濕度的監(jiān)測數(shù)據(jù)超出正常范圍時，立即通過通信模塊3向用戶手機(jī)發(fā)送報警信息并把當(dāng)前室內(nèi)空氣數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶手機(jī)上，室內(nèi)溫濕度的數(shù)據(jù)的正常范圍可由用戶預(yù)先設(shè)定，本發(fā)明中，采用無線能量收集電源模塊6作為供電系統(tǒng)為各模塊提供電源，起到節(jié)能環(huán)保的目的。

實(shí)施例2本發(fā)明的主控模塊1

參照圖2，本發(fā)明的主控模塊1的結(jié)構(gòu)為：arm芯片stm32f103zet6的8腳和9腳之間接頻率為32.768khz的晶振y1，同時8腳和9腳還分別通過電容c1和電容c2接地，24腳連接頻率為8mhz的晶振y2的一端，晶振y2的兩端分別與電阻r1的兩端相連，還分別通過電容c3和c4接地，stm32f103zet6的30腳接地，33腳通過電阻r2接電源vdd，同時33腳還通過兩個并聯(lián)的電容c5和c6接地，16腳、38腳、51腳、61腳、71腳、83腳、94腳、107腳、120腳、130腳和143腳接地，17腳、39腳、52腳、62腳、72腳、84腳、95腳、108腳、121腳、131腳和144腳均連接電源vdd。

實(shí)施例3本發(fā)明的甲醛氣體監(jiān)測模塊2

參照圖3，本發(fā)明的甲醛氣體監(jiān)測模塊2的結(jié)構(gòu)為：mq-138傳感器的1腳接電源vdd，4腳接地，2腳、3腳分別接運(yùn)放u1a的同相輸入端和反相輸入端，運(yùn)放u1a的4腳同時接電阻r3的一端、電容c7的一端和場效應(yīng)管j1的漏極，電阻r3和電容c7的另一端接到運(yùn)放u1a的1腳，運(yùn)放u1a的2腳接地、5腳接電源vdd，3腳接場效應(yīng)管j1的源極并接地，場效應(yīng)管j1的柵極接電阻r4的一端，電阻r4的另一端接電源vdd，運(yùn)放u1a的1腳與主控模塊1中的arm芯片stm32103zet6的69腳相連接；該模塊實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)氣體中甲醛濃度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并把相應(yīng)的數(shù)據(jù)送到主控模塊1上。

實(shí)施例4本發(fā)明的溫濕度模塊3

參照圖4，本發(fā)明的溫濕度監(jiān)測模塊3的結(jié)構(gòu)為：傳感器芯片sht11的gnd端接地，vdd端接電源vdd，data端接主控模塊1中arm芯片stm32f103zet6的34腳，data端還通過電阻r5接電源vdd，sck端接主控模塊1中的arm芯片stm32f103zet6的137腳。

實(shí)施例5本發(fā)明的通信模塊4

參照圖5，本發(fā)明的通信模塊4的結(jié)構(gòu)為：芯片enc28j60的管腳2、11、22、25、26接地，1腳通過電容c8接地，14腳通過電阻r6接地，19、23、24、29、32腳接電源vdd，3腳接主控模塊1中的arm芯片stm32f103zet6的45腳，4腳接主控模塊1中的arm芯片stm32f103zet6的96腳，6，7，8分別腳接主控模塊1中的arm芯片stm32f103zet6的111,112,113腳，27、28腳與頻率為25mhz的晶振y3的兩端相連，并且分別通過電容c9、電容c10接地，30腳接led燈a,31腳接led燈b。

該模塊可實(shí)現(xiàn)空氣檢測裝置與用戶手機(jī)間的通信，在室內(nèi)環(huán)境異常時將室內(nèi)的甲醛濃度以及溫濕度等信息及時發(fā)送到用戶手機(jī)上。其中，芯片enc28j60可以作為任何含有spi接口單片機(jī)的以太網(wǎng)接口。使用spi接口與單片機(jī)通信。enc28j60由七個主要功能模塊構(gòu)成：phy模塊、spi接口、mac模塊、雙端口arm緩沖器、判優(yōu)器、總線接口，還包括其他例如震蕩器、片內(nèi)穩(wěn)壓器、電平轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)控制邏輯。

實(shí)施例6本發(fā)明的顯示模塊5

參照圖6，本發(fā)明的顯示模塊5的結(jié)構(gòu)為：液晶顯示屏lcd12864的vdd端口和bla端接電源vdd，vss端口和blk端接地，vl端口接滑動變阻器r7的一端，滑動變阻器r7的另一端和滑線端接地，液晶顯示屏lcd12864的數(shù)據(jù)端d0～d7共8個引腳依次與主控模塊1中arm芯片stm32f103zet6的2～5腳、58～60腳和63腳共8個引腳相連。

實(shí)施例7本發(fā)明電源的接收天線61

參照圖8，所述的接收天線61的結(jié)構(gòu)為平面對數(shù)周期天線，天線整體由6節(jié)振子組成，頂面振子與底面振子交叉排列，饋電點(diǎn)左側(cè)振子與右側(cè)振子呈中心對稱結(jié)構(gòu)，中間介質(zhì)層為fr-4板材，介質(zhì)層的正面是銅片正面振子，反面是銅片反面振子。接收天線接收射頻能量將其轉(zhuǎn)換為直流能量。

振子第一級振子為長度d1，寬度w1的銅片，第二級振子為長度d2，寬度w2的銅片，第三級振子為長度d3，寬度w3的銅片，第四級振子為長度d4，寬度w4的銅片，第五級振子為長度d5，寬度w5的銅片，第六級振子為長度d6，寬度w6的銅片，振子間距分別為g1，g2，g3，g4，g5，介質(zhì)層為長為w，寬為l的rf-4板材，參數(shù)具體數(shù)值如表1所示。

表1所述接收天線的參數(shù)列表(mm)

實(shí)施例8本發(fā)明電源的rf-dc整流升壓模塊62

參照圖9，所述的rf-dc整流升壓模塊的結(jié)構(gòu)為：電容c11的一端作為rf-dc整流升壓模塊的輸入端，記為m1_in，并與接收天線61的輸出端相連，電容c11的另一端與電感l(wèi)1的一端以及電容c12～電容c17的一端相連，電感l(wèi)1的另一端接地，電容c11和電感l(wèi)1共同組成該模塊的匹配網(wǎng)絡(luò)，電容c12～電容c17的另一端依次分別接二極管d1、二極管d3、二極管d5、二極管d7、二極管d9、二極管d11的陰極，二極管d1的陽極接地，陰極接二極管d2的陽極，二極管d2的陰極接二極管d3的陽極，二極管d3的陰極接二極管d4的陽極，二極管d4的陰極接二極管d5的陽極，二極管d5的陰極接二極管d6的陽極，二極管d6的陰極接二極管d7的陽極，二極管d7的陰極接二極管d8的陽極，二極管d8的陰極接二極管d9的陽極，二極管d9的陰極接二極管d10的陽極，二極管d10的陰極接二極管d11的陽極，二極管d11的陰極接二極管d12的陽極，二極管d12的陰極作為rf-dc整流升壓模塊的輸出端，記為m1_out，二極管d3、二極管d5、二極管d7、二極管d9、二極管d11的陽極依次分別通過電容c18～電容c22接地。該模塊把接收電線接收到的微弱的rf能量轉(zhuǎn)換成高電壓的dc電壓。

實(shí)施例9本發(fā)明的電源管理模塊64

參照圖10，所述的電源管理模塊的結(jié)構(gòu)為：電容c23的一端接芯片lm317l的引腳2，并作為電源管理模塊的輸入端，記為m4_in，并與能量存儲模塊63的輸出端相連，電容c23的另一端接地，電阻r8的一端接芯片lm317l的引腳3，并作為電源管理模塊64的輸出端，記為m2_out，接充電電池65的輸入端，充電電池為整個系統(tǒng)供電，電阻r8的另一端接芯片lm317l的1引腳并通過可變電阻r9接地，電容c24的一端接地，另一端接端口m2_out。該模塊將能量存儲模塊63輸出的不穩(wěn)定的直流電壓，穩(wěn)定成穩(wěn)定的直流電壓為充電電池充電。

實(shí)施例10本發(fā)明的arm--控制程序