據(jù)集成網(wǎng)關(guān)，此后數(shù)據(jù)分兩部分進(jìn)行傳輸。一部分為室內(nèi)可視化終端面板，對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示及評價分析，另一部分通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒敕?wù)器端進(jìn)行分析及存儲。數(shù)據(jù)經(jīng)中央服務(wù)器后也分兩方面展開，一方面為監(jiān)測平臺中心，對所有現(xiàn)有的監(jiān)控住戶室內(nèi)環(huán)境參數(shù)狀況及健康風(fēng)險評價進(jìn)行實時監(jiān)測；另一方面為數(shù)據(jù)處理分析中心，對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理并存儲，設(shè)置數(shù)據(jù)庫中心，供用戶上網(wǎng)查詢室內(nèi)環(huán)境排名情況及下載相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0019]如圖2所示，Zigbee模塊同步支持4路模擬量輸入(ΑΙ0?AI3)、4路脈沖隔離輸入(ΡΙ0?PI3)、I路I2C總線接口、I路SPI接口、I路UART通信接口、I路RS485通信接口、I路Zigbee無線通信接口 ；CPU采用32位ARM7內(nèi)核的STM32F407微處理器；模擬量輸入采用單端輸入設(shè)計，支持O?10V、0?5V、0?50mV、0?20mA、4?20mA等輸入信號，并自動完成電流-電壓轉(zhuǎn)換，輸入信號經(jīng)差動衰減后，統(tǒng)一變換為O?50mV信號；4路模擬量輸入通道經(jīng)⑶4051模擬開關(guān)選擇后，接入運(yùn)算放大器，經(jīng)同相放大40倍后變換為O?2V電壓信號，放大器采用LM324，通道選擇則由CPU的P3.0和P3.1控制；放大器輸出信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后，由CPU通過SPI接口讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用MCP3201，轉(zhuǎn)換精度為12位，外部參考電壓為2.048V，由LM4120提供。CPU獲得轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)后，將依據(jù)預(yù)先設(shè)置的量程上限和量程下限，完成量程變換。模擬開關(guān)和運(yùn)算放大器均采用+5V和-5V供電，數(shù)模轉(zhuǎn)換過程中，每輪采集周期，模擬開關(guān)均切換一次地，以便讀取運(yùn)放零點飄移量，軟件處理時，將實際讀取的數(shù)模轉(zhuǎn)換值減去零點漂移值，有效消除零點漂移。
[0020]4路脈沖輸入經(jīng)高速光耦隔離后，輸入到CPU的P3.4?P3.7引腳，以產(chǎn)生中斷，軟件上采用定時計數(shù)的方法獲得輸入脈沖頻率，其測量的頻率范圍為O?ΙΟΚΗζ。
[0021 ] 12C接口、SPI接口和UART接口由CPU直接提供。對于12C接口，SDA為雙向數(shù)據(jù)傳輸線，SCL為CPU提供的I2C時鐘信號；對于SPI接口，CSl為片選控制線，CLKl為CPU提供的SPI時鐘信號，頻率為lOOKHz，MISOl為SPI接口的主入從出信號，MOSIl為SPI接口的主出從入信號；對于UART接口，TXDO為發(fā)送信號線，RXDO為接收信號線。
[0022]無線通信接口采用CC2530，其與CPU之間通過SPI2接口完成數(shù)據(jù)交互，看門狗選擇頂P807，閾值電壓為2.93V。RS485通信接口采用ADM2587，將CPU中UARTl 口的發(fā)送TXDl和RXDl轉(zhuǎn)換為DT+和DT-信號，進(jìn)行RS485半雙工通信。
[0023]Zigbee模塊采用+12V供電，外部輸入的220V AC經(jīng)開關(guān)電源變換后，得到+12V，為模塊供電，開關(guān)電源選擇的是明瑋電源，型號為S-12-15，額定輸出功率為15W ;+12V信號經(jīng)7805變換后的到+5V信號；+5V信號經(jīng)SPXl 117-3.3V芯片變換后，得到3.3V，為CPU提供電源；+5V信號經(jīng)34C063變換后，得到-5V ;+5V和-5V為模擬開關(guān)和運(yùn)算放大器供電。整個Zigbee模塊為外部傳感器提供12V、+5V、_5V、+3.3V電源。
【主權(quán)項】
1.一種居住建筑室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與健康等級評價物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:整個物聯(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、計算及健康等級的評價，而PC客戶端和移動客戶端通過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)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種居住建筑室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與健康等級評價物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:一個Zigbee子網(wǎng)實現(xiàn)了一個或多個房間的環(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Zigbee子網(wǎng)中，設(shè)計支持64個傳感器節(jié)點，對于離數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)較遠(yuǎn)的傳感器節(jié)點，通過Zigbee通信中繼器增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸能力。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種居住建筑室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與健康等級評價物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:一個數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)對應(yīng)一個Zigbee子網(wǎng)，其包括數(shù)據(jù)采集器和Zigbee模塊兩部分；由于Zigbee模塊同時支持Zigbee無線通信和RS485通信，因此實現(xiàn)了兩者之間的通信轉(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)；多個數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)并聯(lián)對一層樓或多層樓的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過同一個路由器接入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)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種居住建筑室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與健康等級評價物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于: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)的實時顯示、存儲、分析、計算、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)器的訪問也是通過Internet網(wǎng)絡(luò)完成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種居住建筑室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與健康等級評價物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于=Zigbee模塊通過模擬量輸入、脈沖量輸入、I2C接口、SPI接口、UART接口同時采集多個傳感器信號，且傳感器均能夠?qū)崿F(xiàn)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。
【專利摘要】一種居住建筑室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與健康等級評價物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，屬于居住建筑室內(nèi)環(huán)境檢測技術(shù)及信息通訊技術(shù)領(lǐng)域。其特征是利用數(shù)據(jù)采集模塊實時采集室內(nèi)各功能房間環(huán)境參數(shù)，綜合分析室內(nèi)環(huán)境各參數(shù)對人體健康的影響權(quán)重及健康危險等級；并給出改善相應(yīng)環(huán)境狀況的專家意見及策略。同時構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，不僅能夠及時將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩麸@示終端及遠(yuǎn)程中央服務(wù)系統(tǒng)，而且可作為基礎(chǔ)科研數(shù)據(jù)以及政府相關(guān)部門的決策依據(jù)。本發(fā)明的效果和益處是解決了以單一參數(shù)實時表征室內(nèi)環(huán)境的不科學(xué)性，能夠同時實現(xiàn)居住環(huán)境室內(nèi)綜合評價參數(shù)實時監(jiān)測及用戶移動終端同步查訊對比結(jié)果，并獲得有效改善環(huán)境的建議及措施；應(yīng)用面廣，普及率高。
【IPC分類】G05B19/418
【公開號】CN105116848
【申請?zhí)枴緾N201510420144
【發(fā)明人】陳濱, 李卓函, 張雪研, 周敏, 陳宇, 朱元彬
【申請人】大連理工大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月17日