一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统的制作方法

本发明属于浓度检测控制领域，尤其涉及一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统。

背景技术：

甲醛是一种有毒气体，它广泛存在于家居装饰材料中，危害着人们的身体健康，因此对于甲醛的监测显得尤为重要。随着技术的发展，甲醛的监测主要朝着实时响应、操作简化、低功耗、低成本方向发展。目前，国内也有一些人做了关于甲醛监测的仪器，他们都采用国外电化学传感器，但成本较高。

甲醛（HCHO）在常温下是一种无色，有刺激性气味的气体，易溶于水、醇和醚。甲醛对人的眼睛、呼吸系统、神经系统等均有强烈危害，长时间接触会导致组织畸变并引起癌变，因此它是一种潜在的危险致癌物和重要的环境污染物，对人体严重有害。

目前甲醛的国标检测方法主要有化学法和仪器法两大类。化学方法主要有酚试剂法、乙酰丙酮法、变色酸法、盐酸副玫瑰苯胺法等。仪器法主要包括气相色谱法、离子色谱法、示波极谱测定法等。这些方法拥有各自的优点，总体上都满足确定度高，测量范围广的要求。但是这些方法均是属于离线检测，也就是将气体样品采集回实验室后进行分析；所以按照上述方法进行检测周期长、成本高、步骤繁琐，不能在待检测的现场直接进行，无法实时地反映室内空气甲醛的污染程度及满足现场大批测点的监测需要。

现有的空气甲醛自测盒价格便宜，操作简单，但是误差大，由于肉眼判断颜色的差异较大，因此不能完全真实的反应出实际的甲醛含量；便携检测仪检测精度高，但价格昂贵，不适合大众消费市场。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统，包含监控终端以及与其连接的用于室内甲醛浓度检测的数据采集终端，所述数据采集终端包含甲醛浓度传感器、温度传感器、模数转换模块、放大电路模块、数据处理模块、DSP模块、射频发射器和电源供电模块，所述甲醛浓度传感器和温度传感器分别依次通过模数转换模块、放大电路模块连接数据处理模块，所述数据处理模块通过DSP模块连接射频发射器；所述电源供电模块包含家用电源模块、光伏电源模块、交流适配器、蓄电池，所述家用电源模块通过交流适配器连接蓄电池，所述光伏电源模块通过蓄电池连接数据处理模块。

作为本发明一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统的进一步优选方案，所述监控终端包含微控制器模块以及分别与其连接的显示模块、射频接收器、GSM模块、数据存储模块和报警模块。

作为本发明一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统的进一步优选方案，所述甲醛浓度传感器采用八阵列金属氧化物半导体。

作为本发明一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统的进一步优选方案，所述温度传感器的芯片型号为DS18B20。

作为本发明一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统的进一步优选方案，所述数据处理模块和微控制器模块均采用AVR系列单片机。

作为本发明一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统的进一步优选方案，所述放大电路模块包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，模数转换模块的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接数据处理模块的输入端。

作为本发明一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统的进一步优选方案，所述显示模块采用LCD显示屏。

作为本发明一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统的进一步优选方案，所述GSM模块采用西门子公司的TC35系列GSM芯片TC35i。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明体积小、质量轻、功耗低、成本低；

2、本发明采用八阵列金属氧化物半导体实时采集室内甲醛浓度，同时实时检测半导体自自身温度变化，有效的避免温度对检测精度带来的影响；

3、本发明采用太阳能电池和家用220 V电源的双供电方式，当有家用电时，通过直流低压继电器巧妙断开太阳能电池；当家用电断开时，太阳能电池充当电源，太阳能电池通过太阳能智能充电器连接太阳能板，充电器在阳光充足时为电池充电，充满电池时自动断开充电，在充足太阳是充电电流能达到1A以上，完全满足电路需要。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

图2是本发明数据采集终端的结构原理图；

图3是本发明数据采集终端放大电路模块的电路图；

图4是本发明监控终端的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种基于光伏发电的室内甲醛浓度监控系统，包含监控终端以及与其连接的用于室内甲醛浓度检测的数据采集终端，所述数据采集终端用于实时采集室内甲醛浓度参数及室内温度，根据甲醛浓度传感器采集的室内甲醛浓度参数结合温度传感器采集的温度参数得出室内甲醛浓度，进而将所得甲醛浓度参数上传至监控终端。

如图2所示，所述数据采集终端包含甲醛浓度传感器、温度传感器、模数转换模块、放大电路模块、数据处理模块、DSP模块、射频发射器和电源供电模块，所述甲醛浓度传感器和温度传感器分别依次通过模数转换模块、放大电路模块连接数据处理模块，所述数据处理模块通过DSP模块连接射频发射器；所述电源供电模块包含家用电源模块、光伏电源模块、交流适配器、蓄电池，所述家用电源模块通过交流适配器连接蓄电池，所述光伏电源模块通过蓄电池连接数据处理模块，所述甲醛浓度传感器采用八阵列金属氧化物半导体，所述温度传感器的芯片型号为DS18B20。

如图3所示，所述放大电路模块包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，模数转换模块的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接数据处理模块的输入端。

其中，甲醛浓度传感器，用于实时采集室内甲醛浓度参数；

温度传感器，用于实时采集甲醛浓度传感器表面温度；

模数转换模块，用于将甲醛浓度传感器和温度传感器采集的模拟信号转换成数字信号；

放大电路模块，用于将模数转换模块转换的数字信号进行放大处理，进而传输至数据处理模块；

数据处理模块，用于根据甲醛浓度传感器采集的室内甲醛浓度参数结合温度传感器采集的温度参数分析得出室内甲醛浓度；进而通过DSP模块控制射频发射器将得出的室内甲醛浓度传输至监控终端；

数据处理模块采用太阳能电池和家用220 V电源的双供电方式。当有家用电时，通过直流低压继电器巧妙断开太阳能电池；当家用电断开时，太阳能电池充当电源。

太阳能电池通过太阳能智能充电器连接太阳能板，充电器在阳光充足时为电池充电，充满电池时自动断开充电。在充足太阳是充电电流能达到1 A以上，完全满足电路需要。

如图4所示，所述监控终端包含微控制器模块以及分别与其连接的显示模块、射频接收器、GSM模块、数据存储模块和报警模块，所述显示模块采用LCD显示屏，所述GSM模块采用西门子公司的TC35系列GSM芯片TC35i；所述射频接收器用于接收射频发射器发射的室内甲醛浓度参数，所述显示模块用于实时显示室内甲醛浓度参数，所述数据存储模块用于实时存储接收的室内甲醛浓度，所述微控制器模块根据接收的甲醛浓度参数，当浓度超过正常值时则控制报警模块发出警报，同时通过GSM模块发送消息至用户手机。

其中所述数据处理模块和微控制器模块均采用AVR系列单片机。

传感器器件是甲醛监测器的核心，它直接决定甲醛监测器的性能。本系统采用金属氧化物半导体作为传感器件的材料。金属氧化物半导体传感器具有对有机气体灵敏度高、响应时间快、易大批量生产、价格便宜等特点。我们的传感器件设计成八阵列的形式，它具有八个材料点，每个材料点可以获取一种气体信息，八个材料点就可以获取八种信号，八种信号再构成一个特征图谱，把这个特征图谱与数据库中的图谱对比就能对未知气体进行识别。

AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行；多累加器型，数据处理速度快；AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断；AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备；有的器件最低1.8 V即可工作；AVR单片机保密性能好。

本发明采用八阵列金属氧化物半导体实时采集室内甲醛浓度，同时实时检测半导体自自身温度变化，有效的避免温度对检测精度带来的影响。同时可以采用加热装置对传感器进行加热，有效地保证传感器工作在最佳状态。

综上所述，本发明体积小、质量轻、功耗低、成本低；本发明采用八阵列金属氧化物半导体实时采集室内甲醛浓度，同时实时检测半导体自自身温度变化，有效的避免温度对检测精度带来的影响；本发明采用太阳能电池和家用220 V电源的双供电方式，当有家用电时，通过直流低压继电器巧妙断开太阳能电池；当家用电断开时，太阳能电池充当电源，太阳能电池通过太阳能智能充电器连接太阳能板，充电器在阳光充足时为电池充电，充满电池时自动断开充电，在充足太阳是充电电流能达到1A以上，完全满足电路需要。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。