居住建筑室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與健康等級評價(jià)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于居住建筑室內(nèi)環(huán)境檢測技術(shù)及信息通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)筑，同時(shí)實(shí)現(xiàn)居住建筑各功能房間室內(nèi)外九種環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)集總運(yùn)算處理、室內(nèi)健康環(huán)境等級評價(jià)以及室內(nèi)環(huán)境改善策略和專家建議。
【背景技術(shù)】
[0002]在進(jìn)一步降低建筑能耗的同時(shí)，營造健康的居住環(huán)境是保障和改善民生的重要舉措。相關(guān)研究表明人的一生約2/3的時(shí)間是在室內(nèi)度過的，室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣對人體的健康影響起到主導(dǎo)作用，經(jīng)毒理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科研究發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)污染物與居民多發(fā)疾病如哮喘等有密切的關(guān)聯(lián)，如何對室內(nèi)環(huán)境的健康狀況進(jìn)行有效的監(jiān)測評估及預(yù)警改善是目前亟待解決的問題。
[0003]經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，專利號CN103278192A公開了一種基于ZigBee技術(shù)的建筑室內(nèi)溫濕度檢測系統(tǒng)及方法，其主要特點(diǎn)是:采用多個(gè)傳感器測量室內(nèi)相對濕度，采用支持ZigBee技術(shù)的CC2530無線處理器作為主控芯片形成溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)，具有無需通信連線、組網(wǎng)方便、高精度及實(shí)時(shí)顯示功能；由于該技術(shù)僅僅對室內(nèi)的溫濕度進(jìn)行監(jiān)控，因此，難以表征其它污染物對室內(nèi)環(huán)境健康性能的影響。專利號CN102682576A公開了一種基于無線傳感的智能室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是:對室內(nèi)臥室的致病、致癌、致死風(fēng)險(xiǎn)的有毒氣體進(jìn)行檢測，主結(jié)點(diǎn)單片機(jī)存儲數(shù)據(jù)信息，并對數(shù)據(jù)信息處理分析，將處理分析結(jié)果傳輸給顯示報(bào)警終端，在環(huán)境條件異常時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。該技術(shù)僅對臥室內(nèi)的有毒氣體污染物進(jìn)行檢測，但部分氣體雖不是有毒氣體但濃度累計(jì)到一定的程度也會對人體的健康產(chǎn)生影響如二氧化碳，同時(shí)也存在以部分參數(shù)表征整體室內(nèi)環(huán)境健康性能的弊端。專利號CN103529776A介紹了一種室內(nèi)環(huán)境檢測系統(tǒng)監(jiān)測方法，利用綠色建筑環(huán)境管理模塊與空氣環(huán)境檢測采集器對接實(shí)時(shí)監(jiān)測空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，自動調(diào)節(jié)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，生成空氣質(zhì)量報(bào)告；利用空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行溫濕度調(diào)節(jié)指令，對室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量的監(jiān)測與改善提供了較好的控制。該技術(shù)未對室內(nèi)的功能房間進(jìn)行劃分，監(jiān)測點(diǎn)的布置位置對參數(shù)監(jiān)測的準(zhǔn)確性是有很大的影響的，不同功能房間的主污染物及污染程度是不一致的。專利號CN103529776A公開了一種智能家居微環(huán)境檢測控制系統(tǒng)，根據(jù)所檢測到的室內(nèi)溫度、濕度、氣體，控制電器控制機(jī)啟動室內(nèi)電器進(jìn)行工作，并向預(yù)設(shè)手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信，該技術(shù)輔助了控制調(diào)節(jié)設(shè)備，但不是所有住戶家內(nèi)都有相應(yīng)的電器設(shè)備，不利于技術(shù)的推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種居住建筑室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與健康等級評價(jià)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測室內(nèi)外各環(huán)境參數(shù)對人體健康的影響，綜合分析居住建筑室內(nèi)環(huán)境狀況及健康危險(xiǎn)等級評價(jià)，并給出改善相應(yīng)環(huán)境狀況的專家意見及調(diào)控措施；同時(shí)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，及時(shí)上傳監(jiān)測參數(shù)至數(shù)據(jù)庫，作為基礎(chǔ)科研數(shù)據(jù)及政府相關(guān)部門決策依據(jù)。解決居住建筑室內(nèi)健康環(huán)境評價(jià)方法不完善、室內(nèi)空氣質(zhì)量調(diào)控方法不健全的實(shí)際問題。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]如圖1所示，整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分為三層結(jié)構(gòu)，底層為Zigbee子網(wǎng)，其采用Zigbee無線通信實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)傳輸；中間層為數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)，其實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)之間的通信轉(zhuǎn)換；上層為云服務(wù)器和客戶端，中間層的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)通過路由器接入Internet網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而將所采集的數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器，云服務(wù)器完成數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算及健康等級的評價(jià)，而PC客戶端和移動客戶端則通過Internet訪問云服務(wù)器，從而瀏覽建筑室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0007]—個(gè)Zigbee子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)或多個(gè)房間的環(huán)境監(jiān)測，綜合采集室內(nèi)的溫度、相對濕度、空氣流速、PM2.5濃度、CO2濃度、CO濃度、甲醛濃度、光照度、噪聲等環(huán)境參數(shù)，各傳感器通過模擬量變送、數(shù)字通信、脈沖序列等方式將其信號或數(shù)據(jù)傳輸?shù)絑igbee模塊。Zigbee模塊完成傳感器信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換及量程變換(或直接讀取傳感器數(shù)據(jù))，然后將通過Zigbee無線通信將所獲得的傳感器數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)。在一個(gè)Zigbee子網(wǎng)中，設(shè)計(jì)支持64個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，對于離數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)較遠(yuǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)，通過Zigbee通信中繼器增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸能力。
[0008]一個(gè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)對應(yīng)一個(gè)Zigbee子網(wǎng)，其包括數(shù)據(jù)采集器和Zigbee模塊兩部分。由于Zigbee模塊同時(shí)支持Zigbee無線通信和RS485通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩者之間的通信轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)采集器通過RS485通信從Zigbee模塊中讀取現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)通信方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。數(shù)據(jù)采集器是基于M-SCM9022嵌入式工控模塊硬件平臺開發(fā)。多個(gè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)對一層樓或多層樓的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，最終通過同一個(gè)路由器接入Internet網(wǎng)絡(luò)，不同建筑則需通過不同的路由器接入到Internet網(wǎng)絡(luò)。
[0009]云服務(wù)器通過Internet網(wǎng)絡(luò)獲取不同地域、不同建筑的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、存儲、分析、計(jì)算、健康等級和污染危害度的評估。PC客戶端和移動客戶端對云服務(wù)器的訪問亦通過Internet網(wǎng)絡(luò)完成。
[0010]一個(gè)Zigbee模塊(如圖2所示)通過模擬量輸入、脈沖量輸入、I2C接口、SPI接口、UART接口同時(shí)采集多個(gè)傳感器信號，且傳感器采用模擬量或脈沖變送輸出，或采用直接數(shù)字輸出，為外部傳感器的選擇提供了方便。
[0011]本發(fā)明的效果和益處是:
[0012]1、綜合考慮了居住建筑室內(nèi)環(huán)境對人體健康影響的物理參數(shù)及各功能房間的特殊性來評價(jià)環(huán)境對人體的健康風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明室內(nèi)環(huán)境健康性能檢測分析儀能夠以多參數(shù)多空間對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行檢測分析，避免了以單一參數(shù)來表征室內(nèi)環(huán)境的不嚴(yán)謹(jǐn)性，全面有效地了解室內(nèi)污染物濃度及空間分布。
[0013]2、利用室內(nèi)環(huán)境綜合表征參數(shù)評價(jià)居住室內(nèi)健康風(fēng)險(xiǎn)等級，不僅能夠?qū)崟r(shí)顯示室內(nèi)環(huán)境參數(shù)實(shí)際值，還能夠?qū)Νh(huán)境的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)及給出等級標(biāo)識，當(dāng)出現(xiàn)健康風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，檢測系統(tǒng)將給出環(huán)境質(zhì)量改善措施的專家建議。
[0014]3、實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)不僅在測試現(xiàn)場實(shí)時(shí)顯示，還能通過數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒敕?wù)器端，在檢測中心實(shí)時(shí)監(jiān)控，為建立不同城市或地區(qū)的室內(nèi)環(huán)境健康性能檢測網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫提供了技術(shù)手段。
【附圖說明】
[0015]圖1是居住建筑室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與健康等級評價(jià)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2是Zigbee模塊硬件設(shè)計(jì)原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0018]如圖1所示，將測試參數(shù)(如溫濕度、空氣流速、照度、噪聲、PM2.5, CO2,甲醛、TVOC濃度)的傳感器與ZigBee無線傳輸模塊集合成一個(gè)固定的數(shù)據(jù)監(jiān)測終端模塊，在室內(nèi)各功能房間布置相應(yīng)的終端模塊，戶外的檢測終端模塊(如溫濕度、空氣流速、照度、噪聲、pm2.5、CO2濃度)傳感器及ZigBee無線傳輸模塊，五部分的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞覂?nèi)的ZigBee數(shù)