本實(shí)用新型涉及本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)通訊裝置，也即是采集空氣中的PM2.5含量，再通過(guò)通訊協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的智能設(shè)備，尤其涉及一種基于RS485通信接口的PM2.5采集系統(tǒng)，屬于信息領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在的PM2.5采集器主要是專(zhuān)業(yè)的氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備，一般是通過(guò)傳感器直接采集數(shù)據(jù)并顯示出來(lái)，這種設(shè)備成本高，功耗也相對(duì)稍大，對(duì)于住所等使用場(chǎng)地有一定的局限性。另外，PM2.5外殼封裝要求既要防水又要留孔通風(fēng)，現(xiàn)有的PM2.5檢測(cè)器通風(fēng)口徑大，在野外工作會(huì)有蚊蟲(chóng)進(jìn)入筑巢，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)大大影響實(shí)際PM2.5測(cè)量值的準(zhǔn)確性。本設(shè)計(jì)將采集到的PM2.5數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)，再通過(guò)協(xié)議幀命令來(lái)讀取數(shù)據(jù)，降低了隨時(shí)發(fā)數(shù)據(jù)的額外功耗；外殼封裝采用防蟲(chóng)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)真實(shí)性。另外采集器的核心CPU使用的是STC單片機(jī)，降低了成本。采集器主要用于監(jiān)測(cè)住所、農(nóng)田、果園等小范圍區(qū)域的pm2.5含量，方便實(shí)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種基于RS485通信接口的PM2.5采集系統(tǒng)，通過(guò)一種基于RS485通信接口的PM2.5采集系統(tǒng)解決傳統(tǒng)的PM2.5采集器主要是通過(guò)傳感器直接采集數(shù)據(jù)并顯示出來(lái)，這種設(shè)備成本高，功耗也相對(duì)稍大，對(duì)于住所等使用場(chǎng)地有一定的局限性，另外，PM2.5外殼封裝要求既要防水又要留孔通風(fēng)，現(xiàn)有的PM2.5檢測(cè)器通風(fēng)口徑大，在野外工作會(huì)有蚊蟲(chóng)進(jìn)入筑巢，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)大大影響實(shí)際PM2.5測(cè)量值的準(zhǔn)確性的問(wèn)題。

本實(shí)用新型的提供的技術(shù)方案為：一種基于RS485通信接口的PM2.5采集系統(tǒng)，包括核心微處理器STC單片機(jī)、PM2.5傳感器、電源模塊和MAX485接口芯片，所述的核心微處理器STC單片機(jī)電源接口和電源模塊連接；所述的電源模塊和太陽(yáng)能電源連接；所述的PM2.5傳感器以及MAX485接口芯片分別和核心微處理器STC單片機(jī)UART接口連接，所述的MAX485接口芯片通過(guò)485總線和上位機(jī)485接口連接；所述的PM2.5傳感器、電源模塊、MAX485接口芯片和核心微處理器STC單片機(jī)均安裝在電氣控制柜內(nèi)。

所述的太陽(yáng)能電源輸出電壓為12VDC。

所述的電源模塊為輸出5VDC的電源模塊，電源模塊采用肖特基二極管保護(hù)。

所述的PM2.5傳感器為激光PM2.5傳感器，PM2.5傳感器供電電源為5VDC，PM2.5傳感器外圍有一個(gè)金屬網(wǎng)格罩。

所述的核心微處理器STC單片機(jī)有三個(gè)UART接口。

所述的電氣控制柜為不銹鋼材質(zhì)，電氣控制柜外圍有一個(gè)金屬網(wǎng)格罩。

所述的485總線通信線間串聯(lián)有兩個(gè)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。

所述的上位機(jī)為PC機(jī)或氣象采集設(shè)備。

所述的金屬網(wǎng)格罩網(wǎng)格大小為0.1～0.3mm。

采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，采用一種采集精度高，傳輸速率快、通訊高效、低功耗低成本的集數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理、傳輸為一體的環(huán)境PM2.5含量采集器。PM2.5檢測(cè)器主要應(yīng)用于外環(huán)境，降低資源消耗，高效的通訊協(xié)議可以滿足低功耗要求，通過(guò)RS485通信接口的PM2.5采集器采集數(shù)據(jù)可直接輸入到核心微處理器STC單片機(jī)，核心微處理器STC單片機(jī)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理以后即可通過(guò)MAX485芯片接口輸入上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視，將核心元器件安裝在電氣柜內(nèi)，可以增加元器件的使用壽命。

本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電源輸出電壓為12VDC，采用太陽(yáng)能作系統(tǒng)電源，可以就地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的取電問(wèn)題，相比于偏僻地區(qū)需要鋪設(shè)大量電纜及施工，節(jié)約了大量的成本。

本實(shí)用新型的電源模塊為輸出5VDC的電源模塊，電源模塊采用肖特基二極管保護(hù)，通過(guò)將太陽(yáng)能電源的12VDC轉(zhuǎn)換為5VDC，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的所有部件的供電，在電源模塊處使用肖特基二極管來(lái)保護(hù)電路，利用其開(kāi)關(guān)速度快，反向恢復(fù)時(shí)間短切正向降壓小的特點(diǎn)來(lái)整合電路電流，達(dá)到保護(hù)目的。。

所述的PM2.5傳感器為激光PM2.5傳感器，PM2.5傳感器供電電源為5VDC，PM2.5傳感器外圍有一個(gè)金屬網(wǎng)格罩，采用激光傳感器抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，測(cè)量精度高，使用5VDC電源供電，能耗低，PM2.5傳感器外圍安裝一個(gè)金屬網(wǎng)格罩，可以防止蚊蟲(chóng)進(jìn)入而影響測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

本實(shí)用新型的核心微處理器STC單片機(jī)有三個(gè)UART接口，UART接口與傳感器以及上位機(jī)相連，其之間的數(shù)據(jù)通訊是通過(guò)RS485協(xié)議進(jìn)行的，傳輸速率更高，傳輸距離更遠(yuǎn)，安全性也更高，同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀都加上CRC校驗(yàn)碼，數(shù)據(jù)可靠性更高。

本實(shí)用新型的電氣控制柜為不銹鋼材質(zhì)，電氣控制柜外圍有一個(gè)金屬網(wǎng)格罩，不銹鋼材質(zhì)可以適用于現(xiàn)場(chǎng)的幾乎所有環(huán)境，使用壽命長(zhǎng)，增加了可靠性，外金屬網(wǎng)格罩防蚊蟲(chóng)進(jìn)入通氣孔，在長(zhǎng)時(shí)間工作情況下大大提高了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

本實(shí)用新型的485總線通信線間串聯(lián)有兩個(gè)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，在RS485總線通信間串聯(lián)有兩個(gè)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲Nsmd025，用于保護(hù)電路在大電流下最大程度不受傷害，同時(shí)并聯(lián)有兩個(gè)瞬態(tài)抑制二極管P6KE6.8CA，用于信號(hào)電路、電源線路的防雷保護(hù)。

本實(shí)用新型的上位機(jī)為PC機(jī)或氣象采集設(shè)備，PC機(jī)或氣象采集設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，直觀。

本實(shí)用新型的金屬網(wǎng)格罩網(wǎng)格大小為0.1～0.3mm，能夠有效防止蚊蟲(chóng)的進(jìn)入。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本新型的有益效果是：

一是本方案中UART接口通過(guò)MAX485與上位機(jī)相連，其之間的數(shù)據(jù)通訊是通過(guò)RS485協(xié)議進(jìn)行的，傳輸速率更高，傳輸距離更遠(yuǎn)，安全性也更高，同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀都加上CRC校驗(yàn)碼，數(shù)據(jù)可靠性更高。

二是本裝置電路設(shè)計(jì)加入了防雷裝置和防大電流保險(xiǎn)絲，對(duì)核心控制器和傳感器有更安全的保護(hù)作用。數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)采用防水的可拆卸接頭，更換更加方便節(jié)省。

三是本裝置可以按需設(shè)置工作時(shí)間和休眠時(shí)間，提高工作效率，降低資源消耗。和上位機(jī)之間的通訊是設(shè)計(jì)好的協(xié)議幀模式，可通過(guò)上位機(jī)操控維護(hù)，方面高效，降低了硬件成本和維護(hù)成本。

最后本裝置設(shè)計(jì)了防蚊蟲(chóng)進(jìn)入通氣孔，在長(zhǎng)時(shí)間工作情況下大大提高了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

綜上所述，通過(guò)一種基于RS485通信接口的PM2.5采集系統(tǒng)可以解決傳統(tǒng)的PM2.5采集器主要是通過(guò)傳感器直接采集數(shù)據(jù)并顯示出來(lái)，這種設(shè)備成本高，功耗也相對(duì)稍大，對(duì)于住所等使用場(chǎng)地有一定的局限性，另外，PM2.5外殼封裝要求既要防水又要留孔通風(fēng)，現(xiàn)有的PM2.5檢測(cè)器通風(fēng)口徑大，在野外工作會(huì)有蚊蟲(chóng)進(jìn)入筑巢，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)大大影響實(shí)際PM2.5測(cè)量值的準(zhǔn)確性的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型PM2.5檢測(cè)器整體框架圖；

圖2為本實(shí)用新型PM2.5檢測(cè)器的工作原理和數(shù)據(jù)傳輸原理圖；

圖3 為本實(shí)用新型PM2.5檢測(cè)器的金屬網(wǎng)格罩局部圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步介紹：

如圖1～3所示，一種基于RS485通信接口的PM2.5采集系統(tǒng)，包括核心微處理器STC單片機(jī)、PM2.5傳感器、電源模塊和MAX485接口芯片，核心微處理器STC單片機(jī)電源接口和電源模塊連接；電源模塊和太陽(yáng)能電源連接； PM2.5傳感器以及MAX485接口芯片分別和核心微處理器STC單片機(jī)UART接口連接， MAX485接口芯片通過(guò)485總線和上位機(jī)485接口連接； PM2.5傳感器、電源模塊、MAX485接口芯片和核心微處理器STC單片機(jī)均安裝在電氣控制柜內(nèi)。

進(jìn)一步的太陽(yáng)能電源輸出電壓為12VDC，采用太陽(yáng)能作系統(tǒng)電源，可以就地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的取電問(wèn)題，相比于偏僻地區(qū)需要鋪設(shè)大量電纜及施工，節(jié)約了大量的成本。

進(jìn)一步的電源模塊為輸出5VDC的電源模塊，電源模塊采用肖特基二極管保護(hù)，通過(guò)將太陽(yáng)能電源的12VDC轉(zhuǎn)換為5VDC，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的所有部件的供電，在電源模塊處使用肖特基二極管來(lái)保護(hù)電路，利用其開(kāi)關(guān)速度快，反向恢復(fù)時(shí)間短切正向降壓小的特點(diǎn)來(lái)整合電路電流，達(dá)到保護(hù)目的。

進(jìn)一步的PM2.5傳感器為激光PM2.5傳感器，PM2.5傳感器供電電源為5VDC，PM2.5傳感器外圍有一個(gè)金屬網(wǎng)格罩，采用激光傳感器抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，測(cè)量精度高，使用5VDC電源供電，能耗低，PM2.5傳感器外圍安裝一個(gè)金屬網(wǎng)格罩，可以防止蚊蟲(chóng)進(jìn)入而影響測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

進(jìn)一步的核心微處理器STC單片機(jī)有三個(gè)UART接口，UART接口與傳感器以及上位機(jī)相連，其之間的數(shù)據(jù)通訊是通過(guò)RS485協(xié)議進(jìn)行的，傳輸速率更高，傳輸距離更遠(yuǎn)，安全性也更高，同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀都加上CRC校驗(yàn)碼，數(shù)據(jù)可靠性更高。

進(jìn)一步的電氣控制柜為不銹鋼材質(zhì)，電氣控制柜外圍有一個(gè)金屬網(wǎng)格罩，不銹鋼材質(zhì)可以適用于現(xiàn)場(chǎng)的幾乎所有環(huán)境，使用壽命長(zhǎng)，增加了可靠性，。

進(jìn)一步的485總線通信線間串聯(lián)有兩個(gè)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，在RS485總線通信間串聯(lián)有兩個(gè)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲Nsmd025，用于保護(hù)電路在大電流下最大程度不受傷害，同時(shí)并聯(lián)有兩個(gè)瞬態(tài)抑制二極管P6KE6.8CA，用于信號(hào)電路、電源線路的防雷保護(hù)。

進(jìn)一步的上位機(jī)為PC機(jī)或氣象采集設(shè)備，PC機(jī)或氣象采集設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，直觀。

進(jìn)一步的金屬網(wǎng)格罩網(wǎng)格大小為0.1～0.3mm，能夠有效防止蚊蟲(chóng)的進(jìn)入，金屬網(wǎng)格罩可防蚊蟲(chóng)進(jìn)入通氣孔，在長(zhǎng)時(shí)間工作情況下大大提高了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

按照本實(shí)用新型的實(shí)際方案，將PM2.5傳感器、電源模塊、MAX485接口芯片和核心微處理器STC單片機(jī)均按照電氣設(shè)備安裝規(guī)范安裝在電氣控制柜內(nèi)，該裝置大多裝在野外環(huán)境，夏天有雷雨天氣，所以按照規(guī)范設(shè)計(jì)了防雷裝置，起到保護(hù)整個(gè)設(shè)備的作用，電氣控制柜采用防護(hù)等級(jí)不低于IP68的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)采用槽鋼安裝底座安裝。

安裝太陽(yáng)能電源，并選擇太陽(yáng)能電源輸出轉(zhuǎn)換器為輸出12VDC的轉(zhuǎn)換器，并連接好所有輸入輸出電源線路，將輸出12VDC電源連接到電氣控制柜內(nèi)的電源模塊，并在電源模塊處安裝肖特基二極管來(lái)保護(hù)電路。

將激光PM2.5傳感器選擇合適的位置進(jìn)行安裝，為了增加可靠性，加工一個(gè)不銹鋼和工程塑料安裝支架用以安裝激光PM2.5傳感器，并進(jìn)行緊固，然后采用485屏蔽雙絞線將激光PM2.5傳感器通訊接口和核心微處理器STC單片機(jī)UART接口進(jìn)行連接，然后在PM2.5傳感器外圍安裝一個(gè)金屬網(wǎng)格罩。

采用485帶屏蔽的雙絞線將核心微處理器STC單片機(jī)UART接口和MAX485接口芯片接口進(jìn)行連接，MAX485接口芯片接口和上位機(jī)485接口進(jìn)行連接，在RS485總線通信間串聯(lián)有兩個(gè)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲Nsmd025，用于保護(hù)電路在大電流下最大程度不受傷害，同時(shí)并聯(lián)有兩個(gè)瞬態(tài)抑制二極管P6KE6.8CA，用于信號(hào)電路、電源線路的防雷保護(hù)。

檢查系統(tǒng)各個(gè)部件及設(shè)備，確保設(shè)備及部件連接正常，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電，在系統(tǒng)供電并顯示正常的情況下，通過(guò)連接電纜把筆記本電腦連接到核心微處理器STC單片機(jī)UART備用接口，通過(guò)設(shè)置協(xié)議命令來(lái)達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?，命令是根?jù)RS485通訊協(xié)議來(lái)設(shè)置的，包括給每個(gè)檢測(cè)裝置設(shè)置獨(dú)立地址、讀取地址、讀取數(shù)據(jù)等，通訊協(xié)議采用modbus協(xié)議進(jìn)行通訊。

在完成相關(guān)設(shè)置后并保存數(shù)據(jù)以后，即可通過(guò)上位機(jī)觀測(cè)到激光PM2.5傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)。

采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，采用一種采集精度高，傳輸速率快、通訊高效、低功耗低成本的集數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理、傳輸為一體的環(huán)境PM2.5含量采集器。PM2.5檢測(cè)器主要應(yīng)用于外環(huán)境，降低資源消耗，高效的通訊協(xié)議可以滿足低功耗要求，通過(guò)RS485通信接口的PM2.5采集器采集數(shù)據(jù)可直接輸入到核心微處理器STC單片機(jī)，核心微處理器STC單片機(jī)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理以后即可通過(guò)MAX485芯片接口輸入上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視，將核心元器件安裝在電氣柜內(nèi)，可以增加元器件的使用壽命。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本新型的有益效果是：

一是本方案中UART接口通過(guò)MAX485與上位機(jī)相連，其之間的數(shù)據(jù)通訊是通過(guò)RS485協(xié)議進(jìn)行的，傳輸速率更高，傳輸距離更遠(yuǎn)，安全性也更高，同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀都加上CRC校驗(yàn)碼，數(shù)據(jù)可靠性更高。

二是本裝置電路設(shè)計(jì)加入了防雷裝置和防大電流保險(xiǎn)絲，對(duì)核心控制器和傳感器有更安全的保護(hù)作用。數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)采用防水的可拆卸接頭，更換更加方便節(jié)省。

三是本裝置可以按需設(shè)置工作時(shí)間和休眠時(shí)間，提高工作效率，降低資源消耗。和上位機(jī)之間的通訊是設(shè)計(jì)好的協(xié)議幀模式，可通過(guò)上位機(jī)操控維護(hù)，方面高效，降低了硬件成本和維護(hù)成本。

最后本裝置設(shè)計(jì)了防蚊蟲(chóng)進(jìn)入通氣孔，在長(zhǎng)時(shí)間工作情況下大大提高了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

綜上所述，通過(guò)一種基于RS485通信接口的PM2.5采集系統(tǒng)可以解決傳統(tǒng)的PM2.5采集器主要是通過(guò)傳感器直接采集數(shù)據(jù)并顯示出來(lái)，這種設(shè)備成本高，功耗也相對(duì)稍大，對(duì)于住所等使用場(chǎng)地有一定的局限性，另外，PM2.5外殼封裝要求既要防水又要留孔通風(fēng)，現(xiàn)有的PM2.5檢測(cè)器通風(fēng)口徑大，在野外工作會(huì)有蚊蟲(chóng)進(jìn)入筑巢，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)大大影響實(shí)際PM2.5測(cè)量值的準(zhǔn)確性的問(wèn)題。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。