本发明涉及信息技术与环境保护交叉技术领域，特别涉及一种空气颗粒物的外设检测装置及系统。
背景技术：
目前，在雾霾天气频发的背景下，出于健康的考虑，人们非常关心身边的空气质量，希望能随时了解所处环境的空气颗粒物浓度水平，以便采取针对性措施进行个人防护。
在空气颗粒物检测传感器领域，微型激光颗粒物浓度传感器相关技术已经比较成熟，正在逐步替代低精度的红外粉尘传感器。
在便携式空气颗粒物检测设备方面，目前市场上最常见的设计一般采用激光颗粒物浓度传感器、屏幕、电池、主控电路、按键。输入输出设备和电池使得整个设备尺寸变大，重量变重，成本变高。尤其是电池的使用，引入了诸多问题。和红外粉尘传感器不同，激光颗粒物浓度传感器功率较大(一般为几百mW)，普通干电池难以胜任供电需求，一般要用有容量和输出能力较强的锂电池供电。首先，设备必须先充电才能使用，无法达到完全随时使用，主控电路也要配备复杂的充电放电控制电路，增加成本。其次，雾霾天气有很强的季节性，个人使用的情况下，通常空气颗粒物检测设备在整个夏季都是闲置不用的，而连续长时间不使用对锂电池寿命影响很大。还有，锂电池有一定的安全隐患，尤其是在当前便携式空气颗粒物检测设备普遍使用廉价充电管理芯片的情况下，锂电池有一定的起火爆炸风险。最后，锂电池的生产和回收会造成一定环境污染，导致本身用于监测环境质量的设备最终成了破坏环境质量的帮凶。
目前，智能手机普及度极高，其中许多型号支持USB OTG(On-The-Go)技术，可以利用手机上的USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口(通常是micro USB接口或USB type-C接口，平时用于手机充电)连接各种外设装置，对外设供电并进行数据交互。利用智能手机外设装置进行空气颗粒物检测，可以利用手机屏幕进行操作和结果显示，易用性远超过市场上常见便携式空气颗粒物检测设备的简单按钮和简易显示屏。另外，由于直接使用手机USB接口进行供电，空气颗粒物检测设备无需包括电池和充放电模块，显著降低了产品体积、重量和成本，并且即插即用，无需预先充电。同时，数据直接传给手机，也利于基于互联网的应用开发。综上所述，利用智能手机外设装置进行空气颗粒物检测有诸多优势。
相关技术提出了一种测量PM2.5浓度的手机外设装置。然而其使用的传感器是过时的红外粉尘传感器，精度低，只能输出模拟信号，而且只能对特定粒径的颗粒物(PM2.5)浓度进行估计，无法同时对不同粒径颗粒物(如PM10、PM1.0等)浓度进行测量。整个装置中大量使用模拟电路，抗干扰能力差，测量结果准确性难以保证，同时电路复杂导致体积和成本上升。也提出了一种用于手机的PM2.5检测系统。然而其使用的传感器也是低精度红外粉尘传感器。采用手机音频接口供电并传输数据的方案无法驱动大功率的高精度激光颗粒物浓度传感器(手机音频接口供电能力一般仅为几十mW)。总之，目前用于空气颗粒物检测的智能手机外设装置在精确度等方面还有待改进。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种空气颗粒物的外设检测装置，该装置具有小型化精确化易用化廉价化的优点，简单易实现。
本发明的另一个目的在于提出一种空气颗粒物的外设检测系统。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种空气颗粒物的外设检测装置，包括：壳体；检测模块，所述检测模块设置于所述壳体内，以检测当前环境的微型激光颗粒物浓度；通信模块，所述通信模块设置于所述壳体内且与所述检测模块相连，以发送所述当前环境的微型激光颗粒物浓度至移动终端。
本发明实施例的空气颗粒物的外设检测装置，采用数字输出的高精度微型激光颗粒物浓度传感器，测量准确度远优于模拟红外粉尘传感器，并且可以同时对不同粒径颗粒物浓度进行测量，采用手机USB接口供电，无需电池和充放电模块，装置体积小、重量轻、成本低、安全性高，且即插即用，不需要预先充电，模块本身无实体按键和屏幕，节约体积和成本，同时完全通过手机应用程序控制，操作直观，显示美观，保护帽在装置不用时盖在外壳上，既能保护USB接口，又能防止粉尘进入微型激光颗粒物浓度传感器进气口和出气口，延长传感器寿命。
另外，根据本发明上述实施例的空气颗粒物的外设检测装置还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，上述装置还包括：信号转换电路，所述信号转换电路分别与所述检测模块与所述通信模块相连，以根据所述当前环境的微型激光颗粒物浓度得到USB数据。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述通信模块为USB接口，以通过所述USB接口发送所述USB数据至所述移动终端。
进一步地，在本发明的一个实施例中，上述装置还包括：保护组件，所述保护组件与所述USB接口相适配，以保护所述USB接口。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述保护组件可以为保护帽，且所述保护帽通过连接件与所述壳体相连。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述检测模块可以为微型激光颗粒物浓度传感器。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述壳体具有进气口与出气口。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述微型激光颗粒物浓度传感器设置于所述进气口与所述出气口之间。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种空气颗粒物的外设检测系统，包括：上述的空气颗粒物的外设检测装置，移动终端，所述移动终端与所述空气颗粒物的外设检测装置通信，以根据所述空气颗粒物的外设检测装置发送的当前环境的微型激光颗粒物浓度获取当前环境的颗粒浓度数据，并根据所述当前环境的颗粒浓度数据生成和显示多种颗粒浓度直方图。
本发明实施例的空气颗粒物的外设检测系统，采用数字输出的高精度微型激光颗粒物浓度传感器，测量准确度远优于模拟红外粉尘传感器，并且可以同时对不同粒径颗粒物浓度进行测量，采用手机USB接口供电，无需电池和充放电模块，装置体积小、重量轻、成本低、安全性高，且即插即用，不需要预先充电，模块本身无实体按键和屏幕，节约体积和成本，同时完全通过手机应用程序控制，操作直观，显示美观，保护帽在装置不用时盖在外壳上，既能保护USB接口，又能防止粉尘进入微型激光颗粒物浓度传感器进气口和出气口，延长传感器寿命。
另外，根据本发明上述实施例的空气颗粒物的外设检测系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述移动终端进一步用于根据所述空气颗粒物的外设检测装置发送的USB数据得到所述当前环境的微型激光颗粒物浓度。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的空气颗粒物的外设检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的空气颗粒物的外设检测装置及系统，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的空气颗粒物的外设检测装置。
图1是本发明一个实施例的空气颗粒物的外设检测装置的结构示意图。
如图1所示，该空气颗粒物的外设检测装置10包括：壳体101、检测模块102和通信模块103。
其中，壳体101。检测模块102设置于壳体101内，以检测当前环境的微型激光颗粒物浓度。通信模块103设置于壳体101内且与检测模块102相连，以发送当前环境的微型激光颗粒物浓度至移动终端。本发明实施例的装置10可以同时对不同粒径颗粒物浓度进行测量，装置体积小、重量轻、成本低、安全性高，节约体积和成本，显示美观，检测准确，简单易实现。
可以理解的是，本发明实施例通过设置于壳体101内的检测模块102，检测当前环境的微型激光颗粒物浓度，并通过设置于壳体101内且与检测模块102相连的通信模块103，将检测的当前环境的微型激光颗粒物浓度发送至移动终端。需要说明的是，本发明实施例处理检测的当前环境的微型激光颗粒物浓度，可以通过移动终端处理，也可以通过本发明实施例装置10内置处理器进行处理，也可以通过外接处理设备进行处理，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。例如，可以通过移动终端进行处理，显示得到当前环境的微型激光颗粒物浓度，也可以通过在本发明实施例装置10内内置处理模块，以实时处理检测的当前环境的微型激光颗粒物浓度，然后将处理过的数据发送至移动终端进行显示。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图1所示，壳体101具有进气口与出气口。
可以理解的是，壳体101上预留进气口与出气口，以便进行微型激光颗粒物浓度的检测。需要说明的是，壳体101上固定检测模块102、通信模块103和电路板，为检测模块102留出进气口和出气口。
另外，壳体101可以采用塑料材质，重量轻且绝缘性好，需要说明的是，壳体101可以采用塑料材质，仅为示例性的，本领域的技术人员可以根据实际情况设置壳体101的材质，在此不做具体限制。例如，壳体101可以采用陶瓷材质，绝缘性的绝缘性虽然也比较好，但是没有塑料材质的重量轻，因此，本发明实施例的壳体101以塑料材质为例。又例如，可以壳体101可以采用铝合金材质，铝合金材质虽然重量轻，但是不如塑料材质的绝缘性好，因此本发明实施例的壳体101以塑料材质为例。
进一步地，在本发明的一个实施例中，检测模块102可以为微型激光颗粒物浓度传感器。
可以理解的是，本发明实施例通过微型激光颗粒物浓度传感器检测当前环境的微型激光颗粒物浓度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，微型激光颗粒物浓度传感器设置于进气口与出气口之间。
其中，微型激光颗粒物浓度传感器可以采用体积小、功率较低、准确度高、数字输出的传感器，数字输出可以为TTL(Transistor-Transistor Logic，逻辑门电路)电平串口输出。
具体而言，微型激光颗粒物浓度传感器的进气口和出气口必须与壳体101上预留进气口和出气口重合，且不能设置任何阻拦措施(如滤网或栅格)，任何对风道的阻挡都会影响空气流量，从而影响微型激光颗粒物浓度传感器的读数，影响结果精度。
可选地，在本发明的一个实施例中，通信模块103可以为USB接口，以通过USB接口发送USB数据至移动终端。
例如，针对不同手机机型，USB接口可以分两种型号，micro USB OTG公头和USB typeC OTG公头。
具体而言，需要在手机上安装配套应用程序，USB接口用于连接手机，同时向手机发送传感器数据。
进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的装置10还包括：信号转换电路104。其中，信号转换电路104分别与检测模块102与通信模块103相连，以根据当前环境的微型激光颗粒物浓度得到USB数据。
可以理解的是，信号转换电路104包含通信协议转换芯片，将微型激光颗粒物浓度传感器的输出信号转换为USB数据，通过USB接口发送给手机。
例如，信号转换电路104中信号转换芯片可以采用Prolific PL2303HXD芯片，实现TTL串口信号到USB信号的转换。
进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的装置10还包括：保护组件105。其中，保护组件105与USB接口相适配，以保护USB接口。
例如，保护组件105不用时盖在壳体101上，保护USB接口，并盖住微型激光颗粒物浓度传感器进气口和出气口。
可选地，在本发明的一个实施例中，保护组件105可以为保护帽，且保护帽通过连接件与壳体101相连。
例如，连接件可以为挂绳，保护帽通过挂绳连接壳体101。
在本发明的一个具体实施例中，使用本发明实施例装置10时，可以采取以下步骤：
1、在智能手机上安装配套应用程序。手机必须支持USB OTG功能。要选择与手机接口对应的外设装置版本(micro USB版或USB type-C版)。
2、摘下外设装置的保护帽，将USB接口插到手机USB接口上。手机上的应用程序会自动启动。
3、等待10秒左右，应用程序会显示当前PM2.5浓度、PM10浓度、PM1.0浓度，并根据PM2.5浓度和PM10浓度估算AQI(Air Quality Index，空气质量指数)，显示指数值和分级。
4、可以在应用程序中进入高级模式，显示空气中不同粒径颗粒物浓度直方图。
5、使用完毕后，关闭应用程序，拔下外设装置的USB接口，盖好保护帽。
6、注意事项：本外设装置功率较大，不适合长时间连续安装在手机上，否则会持续消耗手机电量，使用完毕应及时卸下。
根据本发明实施例提出的空气颗粒物的外设检测装置，采用数字输出的高精度微型激光颗粒物浓度传感器，测量准确度远优于模拟红外粉尘传感器，并且可以同时对不同粒径颗粒物浓度进行测量，采用手机USB接口供电，无需电池和充放电模块，装置体积小、重量轻、成本低、安全性高，且即插即用，不需要预先充电，模块本身无实体按键和屏幕，节约体积和成本，同时完全通过手机应用程序控制，操作直观，显示美观，保护帽在装置不用时盖在外壳上，既能保护USB接口，又能防止粉尘进入微型激光颗粒物浓度传感器进气口和出气口，延长传感器寿命。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的空气颗粒物的外设检测系统。
该空气颗粒物的外设检测系统包括：上述的空气颗粒物的外设检测装置和移动终端。
其中，移动终端与空气颗粒物的外设检测装置通信，以根据空气颗粒物的外设检测装置发送的当前环境的微型激光颗粒物浓度获取当前环境的颗粒浓度数据，并根据当前环境的颗粒浓度数据生成和显示多种颗粒浓度直方图。
进一步地，在本发明的一个实施例中，移动终端进一步用于根据空气颗粒物的外设检测装置发送的USB数据得到当前环境的微型激光颗粒物浓度。
需要说明的是，前述对空气颗粒物的外设检测装置实施例的解释说明也适用于该实施例的空气颗粒物的外设检测系统，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的空气颗粒物的外设检测系统，采用数字输出的高精度微型激光颗粒物浓度传感器，测量准确度远优于模拟红外粉尘传感器，并且可以同时对不同粒径颗粒物浓度进行测量，采用手机USB接口供电，无需电池和充放电模块，装置体积小、重量轻、成本低、安全性高，且即插即用，不需要预先充电，模块本身无实体按键和屏幕，节约体积和成本，同时完全通过手机应用程序控制，操作直观，显示美观，保护帽在装置不用时盖在外壳上，既能保护USB接口，又能防止粉尘进入微型激光颗粒物浓度传感器进气口和出气口，延长传感器寿命。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。