一种可用于多种应用场景的空气成份监测仪的制作方法

1.本发明属于检测仪器技术领域，具体涉及一种可用于多种应用场景的空气成份监测仪。


背景技术：

2.目前现有的空气成分检测仪产品根据应用场景不同可分为固定检测站、车载检测仪、个人便携式检测仪和专业实验室检测设备四种类型。各种设备的性能和对应用途不尽相同，且功能和所适用的应用场景都相对单一。在使用过程中存在部署繁杂、信息标准不统一，不利于数据的统一存储和分析。
3.设备的应用方式单靠人工运送、携带设备或采集样品也难以构建数字化、智能化的工作流程。随着智能无人机技术的飞速发展，类似空气成分检测仪这样的大范围数据采集类设备通过和无人机技术结合能够更佳高效、安全的完成作业任务，使得效率，安全可靠性和降低成本等方面都得到优化。
4.现有的空气成分监测仪在空气成分数据采集、分析工作中主要存在以下缺陷：
5.1.部署效率低：目前在不同的应以场景下使用不同的设备，工作人员需要掌握多种设备的使用方法和技术要领，学习成本高、错误几率大、维护难度高、部署效率较低。
6.2.设备体积和重量过大：目前同时拥有精准数据采集和数据实时传输能力的空气成分检测设备重量轻则几公斤重则上百公斤。设备的运输、安装成本都较高。过重的设备也对无人机的挂载性能要求极为苛刻，使协同工作的实用性大打折扣。
7.3.数据标准不统一：使用多种设备进行不同应用场景下的数据采集，使得原始数据杂乱无序，数据形式也各不相同。此情况下需要人工介入整理数据，通过有序的整理和标定计算才能得到有序统一的数据集合，使得数据的统计、管理与分析效率低、成本高。
8.4.数据通讯能力弱：部署于移动平台上的设备(如车载、个人携带、机载等)通常是以先将数据记录在本机而后取出数据再人工分发到各需求单位的形式，造成数据的时效性较差，且需要后期人工参与数据的整理与存储。
9.5.数据完整性不足：单一的空气成分数据采集设备记录的信息，不能完整描述“谁？什么时间？在哪儿？怎么样？”的事实情况，不能体现出完整的对象属性。
10.6.采集范围有限：过去我们将空气成分检测仪通过个人携带，车辆搭载等方式在移动过程中采集目标范围内的数据。车辆和个人在地面移动都受限于道路与各种复杂的地面情况。


技术实现要素：

11.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种可用于多种应用场景的空气成份监测仪，其目的在于：降低使用和部署成本，简化数据处理过程，提高设备的适用范围和协同性能。
12.本发明采用的技术方案如下：
13.一种可用于多种应用场景的空气成份监测仪，包括设备主体、供电模块和部署套件，所述设备主体包括主体外壳、主体底盖、数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块和数据存储模块，所述数据采集模块用于采集空气成分数据、大地坐标数据、海拔高度数据和时间数据；所述数据处理模块用于对采集到的空气成分数据、大地坐标数据、海拔高度数据和时间数据进行绑定关联，并整合为一条数据；所述数据传输模块用于将整合后的数据传输到接收方，例如互联网终端、数据中心或服务平台等；所述数据存储模块用于储存整合后的数据，所述电源模块用于为设备主体供电，所述部署套件用于对空气成份监测仪进行安装。
14.采用该技术方案后，本装置在采集空气成分数据的同时，还能够采集大地坐标数据、海拔高度数据和时间数据，并通过数据处理模块将上述进行绑定和关联，使数据拥有完整的对象属性。数据同步存储于远程终端或指定数据中心内，无需额外人工操作。通过部署套件可以将本装置部署在各种位置或者工具上，从而达到同一套设备在不同的应用场景下使用的目的，降低人员的理解学习成本、降低错误几率、降低维护难度，从而提高部署效率。
15.作为优选，所述数据采集模块包括空气成分监测装置，所述空气成分监测装置包括主气道、引流风扇和空气成分传感器，所述引流风扇安装在主气道的排气端，所述空气成分传感器安装在主气道的侧壁上。
16.采用该优选方案后，通过内置独立气密的主气道，引流风扇高速运转将空气向气道后端主动引流，在气道前端进气口处形成负压，推动空气不断从外部进入气道再从气道后端排出。气道内的空气样本持续更新，保持与外部空气成分一致的同时，减小了周围环境气流波动对气道内部气流的影响。高精度微型空气成分传感器嵌入主气道内，与气道内空气样本充分接触，不断的采集空气进行解析，将解析后的读数以数字信号传入数据处理模块。
17.作为优选，所述主体外壳上设置有进气口，所述进气口与主气道连通，所述进气口处设置有空气过滤网。
18.采用该优选方案后，空气过滤网能够过滤吸入空气中固体颗粒，避免气道内受到污染，影响监测数据的准确性。
19.作为优选，所述数据采集模块还包括定位模块、气压计和计时器，所述定位模块用于采集大地坐标数据，所述气压计用于采集气压数据，数据处理模块根据气压数据生成当前位置的海拔高度数据，所述计时器用于采集时间数据。
20.采用该优选方案后，通过定位模块能够获取当前位置数据，通过气压计能够获取当前位置的气压数据，数据处理模块根据气压数据生成当前位置的海拔高度数据，通过计时器同步记录时间数据。本发明将上述空间位置信息与实时的空气成分数据绑定关联并存储，从而使数据拥有完整的对象属性，将空间感知功能力集成于产品中。
21.作为优选，所述数据传输模块包括通讯模组、蓝牙模块以及usb接口，所述通讯模组用于数据上传和设备状态同步信息的通讯，所述蓝牙模块用于近距离智能设备的连接和同步，所述usb接口用于备份数据的导出、系统固件的刷写与设置以及与其他协议匹配的设备的数据通讯。
22.其中所述通讯模组可以为3g通讯模组、4g通讯模组或5g通讯模组等常规的通讯模组，usb接口可以为usb3.0、usb2.0或usb-typec类型的接口。采用该优选方案后，通讯模组
通过移动互联网可将数据传输至指定的互联网终端、数据中心或服务平台。智能移动终端(手机、平板电脑等)可以通过蓝牙模块连接设备，通过指定的通讯协议实现查看设备状态、更改设备配置和提取数据等功能。通过usb接口采用有线连接的方式，可以更高的带宽和速率查看设备状态、更改设备配置和提取数据。
23.作为优选，所述数据传输模块还包括外置数据传输模块，所述外置数据传输模块连接有外置数传天线，所述外置数据传输模块位于主体外壳的外部，并且与数据处理模块可拆卸连接。
24.采用该优选方案后，外置数据传输模块使用点对点无线电通讯技术，在移动网络信号不佳，或需要数据分流时可启用外置数据传输模块传输数据。该模块设计有快拆结构，在不使用的情况下可以将其和设备主体分离，以减小设备重量和体积。
25.作为优选，所述电源模块包括电源接口和外置电池组，所述电源接口设置于设备主体的侧面，所述外置电池组位于主体底盖下方并与主体底盖可拆卸连接。
26.采用该优选方案后，外置电池组可快速拆装，提高更换效率。
27.作为优选，所述部署套件包括固定点位部署套件、个人穿戴部署套件、车载部署套件和无人机挂载部署套件。
28.采用该优选方案后，可以将空气成分监测仪部署到固定点位、车辆、无人机上或者个人携带，实现同一套设备在不同的应用场景下使用的目的，降低人员的理解学习成本、降低错误几率、降低维护难度，从而提高部署效率。
29.所述无人机挂载部署套件包括安装支架，所述安装支架的顶部设置有安装板，所述安装板上设置有安装座，所述安装板与安装座之间设置有数个连接杆。
30.所述固定点位部署套件包括底座，底座上设置有伸缩杆，所述伸缩杆的侧壁设置有调节旋钮，所述伸缩杆的顶部设置有固定座和数根支撑杆，数根支撑杆的顶部固定连接有防雨罩。
31.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
32.1.本装置在采集空气成分数据的同时，还能够采集大地坐标数据、海拔高度数据和时间数据，并通过数据处理模块将上述进行绑定和关联，使数据拥有完整的对象属性。数据同步存储于远程终端或指定数据中心内，无需额外人工操作。通过部署套件可以将本装置部署在各种位置或者工具上，从而达到同一套设备在不同的应用场景下使用的目的，降低人员的理解学习成本、降低错误几率、降低维护难度，从而提高部署效率。
33.2.通过内置独立气密的主气道，引流风扇高速运转将空气向气道后端主动引流，在气道前端进气口处形成负压，推动空气不断从外部进入气道再从气道后端排出。气道内的空气样本持续更新，保持与外部空气成分一致的同时，减小了周围环境气流波动对气道内部气流的影响。高精度微型空气成分传感器嵌入主气道内，与气道内空气样本充分接触，不断的采集空气进行解析，将解析后的读数以数字信号传入数据处理模块。
34.3.空气过滤网能够过滤吸入空气中固体颗粒，避免气道内受到污染，影响监测数据的准确性。
35.4.通过定位模块能够获取当前位置数据，通过气压计能够获取当前位置的气压数据，数据处理模块根据气压数据生成当前位置的海拔高度数据，通过计时器同步记录时间数据。本发明将上述空间位置信息与实时的空气成分数据绑定关联并存储，从而使数据拥
有完整的对象属性，将空间感知功能力集成于产品中。
36.5.通讯模组通过移动互联网可将数据传输至指定的互联网终端、数据中心或服务平台。智能移动终端(手机、平板电脑等)可以通过蓝牙模块连接设备，通过指定的通讯协议实现查看设备状态、更改设备配置和提取数据等功能。通过usb接口采用有线连接的方式，可以更高的带宽和速率查看设备状态、更改设备配置和提取数据。
37.5.外置数据传输模块使用点对点无线电通讯技术，在移动网络信号不佳，或需要数据分流时可启用外置数据传输模块传输数据。该模块设计有快拆结构，在不使用的情况下可以将其和设备主体分离，以减小设备重量和体积。
38.6.外置电池组可快速拆装，提高更换效率。
39.7.可以将空气成分监测仪部署到固定点位、车辆、无人机上或者个人携带，实现同一套设备在不同的应用场景下使用的目的，降低人员的理解学习成本、降低错误几率、降低维护难度，从而提高部署效率。
附图说明
40.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
41.图1是本发明的装配图；
42.图2是本发明另一视角的结构示意图；
43.图3是本发明的爆炸图；
44.图4是本发明另一视角的爆炸图；
45.图5是车载套件的结构示意图；
46.图6是车载套件的安装示意图；
47.图7是个人穿戴部署套件结构示意图；
48.图8是个人穿戴部署套件的安装示意图；
49.图9是固定点位部署套件的结构示意图；
50.图10是固定点位部署套件的安装示意图；
51.图11是无人机挂载部署套件的结构示意图；
52.图12是无人机挂载部署套件的安装示意图。
53.其中，1-主电路板，2-4g通讯模组，3-移动通讯天线，4-卫星定位系统接收天线，5-天线顶盖，6-主气道，7-引流风扇，8-主体外壳，9-主体底盖，10-外置电池组，11-空气过滤网，12-空气成分传感器，13-外置数据传输模块，14-外置数传天线，15-工作状态指示灯组，16-进气口，17-风扇罩，18-设备安装座，19-连接件，20-车身安装座，21-第一固定带，22-第二固定带，23-卡扣，24-伸缩杆，25-调节旋钮，26-固定座，27-支撑杆，28-防雨罩，29-安装支架，30-安装板，31-连接杆，32-安装座。
具体实施方式
54.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的
实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
55.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
56.下面结合图1-图12对本发明作详细说明。
57.包括设备主体、供电模块和部署套件，所述设备主体包括主体外壳(8)、主体底盖(9)、数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块和数据存储模块，所述数据采集模块用于采集空气成分数据、大地坐标数据、海拔高度数据和时间数据；所述数据处理模块用于对采集到的空气成分数据、大地坐标数据、海拔高度数据和时间数据进行绑定关联，并整合为一条数据；所述数据传输模块用于将整合后的数据传输到互联网终端、数据中心或服务平台；所述数据存储模块用于储存整合后的数据，所述电源模块用于为设备主体供电，所述部署套件用于对空气成份监测仪进行安装。
58.一种可用于多种应用场景的空气成份监测仪，包括设备主体、供电模块和部署套件，所述设备主体包括主体外壳8、主体底盖9、电源模块以及位于主体外壳内部的主控制电路、数据采集模块、卫星定位模块、数据处理模块、数据传输模块、数据存储模块、操作面板、扩展插口等，所述数据采集模块用于采集空气成分数据、大地坐标数据、海拔高度数据和时间数据；所述数据处理模块用于对采集到的空气成分数据、大地坐标数据、海拔高度数据和时间数据进行绑定关联，并整合为一条数据；所述数据传输模块用于将整合后的数据传输到互联网终端、数据中心或服务平台；所述数据存储模块用于储存整合后的数据，所述电源模块用于为上述模块供电，所述部署套件用于对空气成份监测仪进行安装。
59.如图3和图4所示，所述数据采集模块包括空气成分监测装置，所述空气成分监测装置包括主气道6、引流风扇7和空气成分传感器12，所述引流风扇7安装在主气道6的排气端，所述空气成分传感器12安装在主气道的侧壁上。所述主体外壳8上设置有进气口16，所述进气口16与主气道6连通，所述主气道6中设置有空气过滤网11，用于将进入主气道6中的杂质过滤。主气道6的排气端设置有防护罩17，用于防止异物进入主气道6中影响引流风扇7的正常运转。
60.本设备整体为铝合金扁平圆角立方体外观，主气道6的进气端和排气端分别设置在设备主体的两侧，排气端设置有可拆卸的圆盖，便于快速更换引气风扇。
61.本实施例中，所述数据采集模块还包括定位模块、气压计和计时器，所述定位模块用于采集大地坐标数据，所述气压计用于采集气压数据，数据处理模块根据气压数据生成当前位置的海拔高度数据，所述计时器用于采集时间数据。如图3所示，所述定位模块、气压计和计时器均安装于主电路板1上，定位模块包括卫星定位系统接收天线4，卫星定位系统接收天线4上方设置由透波材料制成的天线顶盖5，便于接收卫星信号。定位模块采用多模卫星定位芯片(gps、北斗、glonass)。主电路板1上还集成了计算核心(数据处理模块)、内部
存储器(数据存储模块)、蓝牙通讯芯片等。
62.所述数据传输模块包括4g通讯模组2、蓝牙模块以及usb-typec接口。所述4g通讯模组2安装于主体外壳8的顶部，4g通讯模组2连接有移动通讯天线3。蓝牙模块为蓝牙通讯芯片，设置在主电路板1上，usb-typec接口设置在主体外壳8的侧面。通讯模组2用于默认的数据上传和设备状态同步信息的通讯，蓝牙模块用于近距离智能设备的连接和同步，usb-typec接口用于备份数据的到导出，系统固件的刷写与设置，其他协议匹配的设备的数据通讯。
63.如图4所示，所述数据传输模块还包括外置数据传输模块13，所述外置数据传输模块13连接有外置数传天线14，所述外置数据传输模块13位于主体外壳8的外部，并且与数据处理模块可拆卸连接。本外置通讯模块为多功能可替换模块，主要用于提供多种通讯手段，保证设备通讯可靠性和兼容性，支持包括点对点无线电、nb-iot物联网和外接串口有线传输。
64.所述电源模块包括电源接口和外置电池组10，所述电源接口设置在主体外壳8的侧面，所述外置电池组10位于主体底盖9下方并与主体底盖9可拆卸连接。设备可采用电源接口直接插直流12v电源或挂载外置电池组10两种供电方式。所述主体外壳8的侧面设置有工作指示灯组15，用于显示设备工作状态。工作指示灯组15有六个led指示灯，分别指示设备的电源、预热、网络信号、数据传输，卫星信号、蓝牙工作状态。
65.所述部署套件包括固定点位部署套件、个人穿戴部署套件、车载部署套件和无人机挂载部署套件。
66.如图11和图12所示，所述无人机挂载部署套件包括安装支架29，所述安装支架29的顶部设置有安装板30，所述安装板30上设置有安装座32，所述安装板30与安装座32之间设置有数个连接杆31。通过安装支架29可将无人机挂载部署套件固定在无人机上，将设备与无人机适配并协同工作，不仅可以不受限于道路和地面条件，而且数据采集可以远离地面，向高度空间延伸，数据采集点将在三维空间内均匀分布。
67.如图9和图10所示，所述固定点位部署套件包括底座，底座上设置有伸缩杆24，所述伸缩杆24的侧壁设置有调节旋钮25，所述伸缩杆24的顶部设置有固定座26和数根支撑杆27，数根支撑杆27的顶部固定连接有防雨罩28。将设备安装在固定座26上，通过调节旋钮25可调节伸缩杆24的高度，防雨罩28可保护设备不被雨淋湿。
68.如图7所示，个人穿戴部署套件包括第一固定带21和第二固定带22，所述主体底盖9的底部设置有用于与第一固定带21和第二固定带22连接的结构，第一固定带21与第二固定带22通过卡扣23可拆卸连接。如图8所示，可将设备通过个人穿戴部署套件固定在人的手臂上。
69.如图5和图6所示，所述车载部署套件包括车身安装座20，设备安装座18和连接件19，通过车载部署套件可将设备安装在车顶。
70.本发明适用于多种场景，一机多用，使用和部署成本低，简化了数据处理过程，并且支持多种传输方式(移动网络、数字电台、蓝牙连接、数据线连接)，增强了数据时效性、可靠性。在多种使用条件下实用性更佳。而且体积小(设备尺寸74mm
×
161mm
×
118mm)、质量轻(主体重量小于900g)、功耗小，提高了无人机挂载后协同工作的性能，个人携带适应性更强。
71.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。