一种分布式固定扬尘在线监测仪的制作方法

1.本发明涉及扬尘监测领域，尤其涉及一种分布式固定扬尘在线监测仪。


背景技术：

2.扬尘是空气污染的关键因素之一。目前，城市扬尘污染治理主要存在三个问题：一是建筑工地及其他污染源企业普遍缺乏责任感，需要24小时连续监测。二是监控点多，领域广，线长，而管理人员数量少，疲于应付。三是信息不精确，治理环节多，协同成本高，治理效果反复。此时，建立一套针对建筑工地、渣场、露天仓库等场地的扬尘污染物联网传感器网络，将物联网、分布式应用技术和移动互联网技术与环境保护相结合的监测管理系统是非常必要的。分布式固定扬尘在线监测仪通过分布式应用的精准定位和指导降尘方式提高环境治理和管理的效率。该设备主要应用在城市敏感区域、建筑工地、道路交通、企业、园区等，对于控制大中城市扬尘污染和改善空气质量具有重要意义。
3.目前固定扬尘监测仪都是基于单机gprs(5g)联网集中到远程服务中心统一管理，由于服务中心与现场距离较远，并且前端监测点位较多，这样服务器管理响应不是很及时，对于某个监测单元降尘效果不是很理想，并且随着监测点位数量的越多，服务中心响应管理负荷越大，由于管理响应的不及时性，监测点位降尘处理就经常出现时段性盲目降尘，从而造成水资源的浪费。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种分布式固定扬尘在线监测仪，起到智能高效联动降尘作用，减轻了服务中心的管理压力，同时也解决了现场响应指导降尘的及时性。
5.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
6.一种分布式固定扬尘在线监测仪，包括电源转换模块、取样测量模块、采样处理电路、通讯处理电路、显示驱动电路、状态显示屏；
7.所述电源转换模块的输入端与市电连接，其输出端分别与采样处理电路、通讯处理电路、显示驱动电路、状态显示屏连接；所述取样测量模块的输出端与采样处理电路的输入端连接，所述通讯处理电路的输入与采样处理电路交互连接，通讯处理电路分两路通讯输出，一路通过lora模块和lora内网天线构成的分布式局域内网内连接，一路通过5g模块和5g远程天线构成的远程通讯与远程服务中心连接；所述显示驱动电路的输入端连接通讯处理电路，输出端与状态显示屏连接。
8.作为上述技术方案的进一步改进：
9.所述电源转换模块包括漏电开关、滤波器及开关电源，所述漏电开关的输入端与市电连接，其输出端通过滤波器与开关电源的输入端连接，所述开关电源的输出端为电源转换模块的输出端。
10.所述取样测量模块包括tsp传感器、采样管道及切割头，所述tsp传感器的输出端与采样处理电路连接，切割头的输出端通过采用管道与tsp传感器的输入端连接。
11.所述采样处理电路采用型号为tms32f407的芯片及与其连接的外围电路构成。
12.所述通讯处理电路包括采用型号为tms32f407的芯片及与其连接的方位设置电路、与其连接的lora通讯模块和与其连接的5g远程通讯模块等外围电路构成。
13.由上述技术方案可知，本发明所述的分布式固定扬尘在线监测仪，兼容单机固定扬尘在线监测仪数据监测和通讯功能外，在较大污染控制区多台监测使用时，还具有通过lora模块建立局域网功能，从而构建一个分布式扬尘监测网络，在该分布式局域网内每台监测仪监测的数据准确灵敏并能实时以扬尘污染等级和方位状态显示在监测仪的状态显示屏上，给本地降尘操作者从污染区域方向、降尘效果上予以清晰指导，避免了盲目降尘，最大化地提高降尘效率，节约水资源。并且每台通讯模块预留rs485通讯接口，可以连接到智能降尘设备，起到智能高效联动降尘作用。同时，环保监管的远程服务中心只需要通过5g接入到该分布式网络内设置的服务器端，对该分布式网络整个区域监管指导，减轻了服务中心负荷压力，提高工作效率。
附图说明
14.图1是本发明的电路框图；
15.图2是本发明电源转换模块的电路框图；
16.图3是本发明取样测量模块的结构示意图；
17.图4是本发明采样处理电路的电路图；
18.图5是本发明通讯处理电路的电路图；
19.图6是本发明驱动显示电路的电路图；
20.图7是本发明状态显示屏的面板图。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明做进一步说明：
22.如图1所示，本实施例的分布式固定扬尘在线监测仪，包括电源转换模块1、采样处理电路2、取样测量模块3、通讯处理电路4、内网天线5、显示驱动电路6、远程天线7、状态显示屏8；电源转换模块1的输入端与市电连接,其输出端分别与采样处理电路2、通讯处理电路4、显示驱动电路6、状态显示屏8连接；所述取样测量模块3的输出端与采样处理电路2的输入端连接；通讯处理电路4的输入与采样处理电路2交互连接，通讯处理电路4的分两路通讯输出，其中一路通过lora模块和lora内网天线5构成的分布式局域内网连接，另一路通过5g模块和5g远程天线7组成的远程通讯与远程服务中心连接；所述显示驱动电路6的输出端与状态显示屏8连接。
23.本发明的扬尘在线监测仪采用220v交流市电供电，通过电源转换模块1转换输出电源向采样处理电路2、通讯处理电路4、显示驱动电路6、状态显示屏8提供所需的 12v和 5v的电源。取样测量模块3构成取气采样部分，经采样处理电路2进行计算分析，将得到的分析监测状态通过串口发送给通讯处理电路4。通讯处理电路4将得到处理结果通过内网天线5与分布式内网其他监测仪数据通讯共享，通过远程天线7传输到远程服务终端，并通过状态显示屏8进行显示。
24.如图2所示，电源转换模块1包括漏电开关、滤波器及开关电源，漏电开关的输入端
与市电连接，其输出端通过滤波器与开关电源的输入端连接，开关电源的输出端为开关电源转换模块1的输出端。监测仪采用市电交流220v供电，配有漏电保护开关，保证室外用电安全。考虑工地、工厂用电电机设备较多可能造成厂区内电网谐波“污染”，在开关电源前端配置电源滤波器；监测仪选用宽电压输入的高精度双路开关电源，一路5v输出，一路 12v输出，具有过载、过压、过流、短路保护功能。
25.如图3所示，取样测量模块3包括tsp传感器、采样管道及切割头，tsp传感器的输出端与采样处理电路2连接，切割头的输出端通过采用管道与tsp传感器的输入端连接。扬尘取样测量采用激光光散射式原理，选取sds011型tsp激光p2.5传感器和扬尘采样收集装置(扬尘采样切割头和管道)组成扬尘采样测量模块。采样管道采用铝合金结构经氧化处理，避免了塑料静电吸附颗粒物造成的测量误差。
26.tsp传感器sds011采用激光散射原理，能够得到空气中0.3～10微米悬浮颗粒物浓度，使用进口激光器与感光部件，数据稳定可靠，数字化输出。当激光照射到通过检测位置的颗粒物时会产生微弱的光散射，在特定方向上的光散射波形与颗粒直径有关，通过不同粒径的波形分类统计及换算公式可以得到不同粒径的实时颗粒物的数量浓度,按照标定方法得到跟官方单位统一的质量浓度；测量输出量程：0.0-999.9微克/立方米；颗粒物直径分辨率：小于0.3微米；工作温度：-20-50℃。
27.如图4所示，采样处理电路2采用型号为tms32f407的cpu芯片及与其连接的外围电路构成。采样处理电路是固定扬尘监测仪核心cpu部分，包含arm9处理芯片stm32f407微处理器、存储电路、rs485通信电路、rs232通信电路和5v转3.3v电源等外围电路等。微处理器对来自tsp检测模块和外围其他采集的数据的数据综合分析、存储，并与通讯处理电路建立双向通讯，实现数据共享。
28.如图5所示，通讯处理电路4包括与型号为tms32f407的cpu芯片及与其连接的方位设置电路、与其连接的lora通讯模块及5g远程通讯模块。通讯处理电路模块通讯电路包括两部分通讯，分别为lora分布式联网通讯和5g远程联网通讯，两个部分通讯对应处理芯片(tms32f407)的两个不同串口连接，分别连接lora通讯模块和5g通讯模块。通讯处理电路的处理芯片(tms32f407)与采样处理电路的处理芯片(tms32f407)之间通过另一个串口相连。
29.如图6所示，驱动显示电路包括译码电路、显示驱动电路及三色高亮led灯按照方位分布构成的状态显示屏。
30.如图7所示，状态显示屏由超高亮三色led灯和方位显示面板组成。
31.tsp传感器将采样数据发送给采样处理电路2中的采样处理芯片，通讯处理处理芯片把方位设置电路信息、采样处理电路的发送的tsp采样数据、lora网络通讯得到的分布式网络内其他监测仪的方位信息和采样数据进行计算、分析等处理，实时解析监测状态等级区分驱动三色led显示不同颜色，按照约定通过显示驱动显示电路在状态显示屏对应的方位上显示不同颜色。
32.现场状态指示是本产品一个新功能，分布式扬尘监测仪监测的数据由lora组网互享监测点位信息和数据，这些数据通过解析和译码驱动电路的控制本机三色指示灯的显现。超高亮三色指示灯在显示状态屏中的位置代表各扬尘监测仪在分布式联网中的相对位置信息，指示灯的三种颜色(红黄绿)表示现场扬尘污染等级，扬尘在线监测仪工作时，工作在扬尘工地各监测点位的扬尘监测仪形成的一个分布式工作互联网，每个扬尘监测仪不仅
监测本监测点的扬尘污染数据，还联网显示网络内其他监测点位的数据，这些数据按照污染等级标准判断显示不同的颜色，同时将监测等级数据和点位位置的信息转换成污染区域方向信息和污染信息送到联动的消尘雾炮，或者人工根据面板指示，启动操作雾炮工作，从而避免雾炮降尘的盲性，减少水资源的浪费。
33.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。