一种具有大气环境空气质量监测功能的城市摄像系统的制作方法

本实用新型属于环保检测设备技术领域，具体涉及了一种具有大气环境空气质量监测功能的城市摄像系统。

背景技术：

目前，在安防领域，视频系统已经应用于城市的各个角落，具有高密度布点的特点，市场容量巨大。同时，在环境监测领域，为实现大气污染防治精准溯源与预警，基于传感器法的微型空气质量监测系统在环保领域得到了大量的应用，主要客户针对各级环保单位。通过在城市目标区域大量高密度布点微型空气质量监测系统，结合大数据实现污染热点区域的有效定位。目前市场上微型空气质量监测系统普遍体积仍较大，而一般微型的民用级空气检测器在测量过程中对于测量数据没有质控，无法达到分析仪器对准确性、检测限、重复性、稳定性的定量要求。而且由于环保部门与城建单位相互独立，因此环保部门的大气监测设备在城市街道的安装、供电与通讯都不方便。当环保部门需要视频监控时，需要另行采购视频系统，气体监测系统与摄像头的安装、供电、运行、通讯均相互独立，需进行二次信息化开发才能够将两者融合到统一的信息化平台。

市面上也出现了微型空气质量监测系统小型化的设计思路。如中国实用新型专利 CN201621184918.7公布了一种新型用于大气网格化监控球式微型站，其防护部分采用球式构造，结构简单可靠、布局合理占用空间小，方便安装维护并可准确找到污染源位置。该实用新型仍然是通过蓄电池或者太阳能供电，通过独立通讯模块传输信号，没有和摄像头模块集成，难以综合环保部门和城建单位的资源配置，仍然存在安装、供电与通讯等不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，提供了一种具有大气环境空气质量监测功能的城市摄像系统。本实用新型利用摄像头现有的供电、高密度安装位置与通信网络，将具有自动校准功能的空气质量监测系统高度集成化与模块化，并嵌入到视频系统中，使摄像头不仅具有视频图像，同时可实现大气空气质量的实时监测与准确评价，有效解决当前存在的不便于安装、供电、通讯以及测量不精确等技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种具有大气环境空气质量监测功能的城市摄像系统，包括视频系统和微型空气监测系统；所述的视频系统主要由视频主板和光学镜头组成；所述的微型空气监测系统主要由气体分析主板、颗粒物传感器组件、气体传感器组件、温湿度集成传感器和吸气组件组成；所述的气体分析主板上设有若干个插槽，分别插装颗粒物传感器组件、气体传感器组件和温湿度集成传感器；所述的颗粒物传感器组件主要由颗粒物传感器和颗粒物传感器驱动板组成；所述的气体传感器组件主要由气体传感器和气体传感器驱动板组成；所述的微型空气监测系统还设有气流通道，并且气流通道根据样气气流依次通过颗粒物传感器、气体传感器和温湿度集成传感器进行设置；所述的气体分析主板与视频主板通过RS232/RS485串口相连接并进行实时通讯。

在本实用新型中，微型空气监测系统经由视频系统获取电源，然后由气体分析主板独立控制运行，进行浓度检测、状态监测、采样控制等，采集当前环境的空气质量参数；视频主板与气体分析主板通过串口实时通讯，获取当前环境的目标气体和颗粒物浓度，视频以及空气浓度的存储与上传服务器由视频主板控制进行。视频系统和微型空气监测系统可以集成安装在摄像头壳体的内部或者底部，实现高度集成，结构小巧紧凑，便于安装使用。微型空气监测系统的气体分析主板采用集成了CPU或者ARM处理器的控制电路板。视频系统的视频主板采用原有的摄像控制电路板，仅在上面增设通讯串口，以便连接气体分析主板，获取空气质量参数。

本实用新型进一步说明，所述的气流通道为气体自然扩散气流通道或者为吸入式气流通道。当气流通道为吸入式气流通道时，气流通道出口处设置一个与气体分析主板电连接的吸气组件，使得样气进入气流通道内部。所述的吸气组件采用微型气泵或者风扇。

本实用新型进一步说明，在气体传感器与温湿度集成传感器之间的气流通道或者在温湿度集成传感器与吸气组件之间的气流通道内还设有与气体分析主板电连接的差压流量传感器。增设差压流量传感器，可以获取气流通道的样气流速，进而由气体分析主板控制吸气组件的工作状态。

本实用新型进一步说明，所述的气体传感器采用低成本的电化学气体传感器或者半导体气敏传感器。气体传感器的监测因子根据实际需求进行更换与扩展，以满足不同监测因子的需求。

本实用新型进一步说明，微型空气监测系统与视频单元结构上相互独立，可以单独进行拆装与替换，两者通过专用电源与信号传输线进行交互。

作为本实用新型的进一步改进优化，在颗粒物传感器获取完样气颗粒物数据之后，为了避免颗粒物污染、侵蚀后续的气体传感器、温湿度集成传感器等，在颗粒物传感器和气体传感器之间的气流通道内还设有滤膜。

在本实用新型中，颗粒物传感器基于光散射粒子计数原理，可同时测量PM1、PM2.5、PM10与TSP，自带加热除湿减小湿度影响。差压流量传感器主要用于监控采样流量，并监控气路压力。温湿度集成传感器测量气体温度与湿度。

由于气体传感器的基线受外界环境温湿度影响，为提高传感器的准确性，所述的气体传感器采用零流量的方法按固定间隔进行基线校正，及时修正传感器的漂移，保证传感器的测量值。具体方法为：当需校准基线时，停止吸气组件使气路流量为0，由于气体传感器多为消耗型，气体池残留的气体会逐渐被消耗干净，此时测得的信号记为Ca，再次将流量恢复至目标流量，测得的信号为C，当前实际浓度Cf=C-Ca+Ck , Ck为相同环境下,正常测量时通入零气的零点信号Cz与零流量状态下的零点信号Ca的差值，即Ck=Ca-Cz。

与现有技术相比较，本实用新型的优点：

1.本实用新型旨在将空气质量监测系统与视频系统在硬件上高度集成，使摄像头不仅具有视频图像，同时可实现大气空气质量的实时监测与准确评价。

2.本实用新型涉及的监测系统具有自动校准与状态实时监控功能，具有准确度高、重复性高、线性度好等特点，检测限可达到μg/m³级别，可以达到环境监测领域对分析仪器的准确性与稳定性的要求。

3.本实用新型将环境监测设备与安防视频设备结合，赋予摄像头分析仪器的功能，解决了常规微型空气质量监测系统安装、供电、通讯、运维的困难，将其应用领域从扩展到目前备受关注的网格化环境监测领域，可用于常规空气质量AQI评估，也可用于医院、学校、住宅区、车站、地铁、工业园区、矿区、工地等敏感区域的视频监控与空气评估。

附图说明

图1为本实用新型一实施例（球机）安装结构示意图。

图2是本实用新型另一实施例（枪机）的安装结构示意图。

图3是本实用新型的结构框架示意图。

图4是本实用新型一实施例的气路示意图。

图5是本实用新型另一实施例的气路示意图。

附图标记：1-光学镜头，2-视频系统，3-微型空气监测系统，4-L型立杆，5-墙体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

实施例1：

如图3所示，一种具有大气环境空气质量监测功能的城市摄像系统，包括视频系统2和微型空气监测系统3；所述的视频系统2主要由视频主板和光学镜头1组成；所述的微型空气监测系统3主要由气体分析主板、颗粒物传感器组件、气体传感器组件、温湿度集成传感器和吸气组件组成；所述的气体分析主板上设有若干个插槽，分别插装颗粒物传感器组件、气体传感器组件和温湿度集成传感器；所述的颗粒物传感器组件主要由颗粒物传感器和颗粒物传感器驱动板组成；所述的气体传感器组件主要由气体传感器和气体传感器驱动板组成；所述的微型空气监测系统还设有气流通道，并且气流通道根据样气气流依次通过颗粒物传感器、气体传感器和温湿度集成传感器进行设置（如图4所示）；所述的气体分析主板与视频主板通过RS232/RS485串口相连接并进行实时通讯。所述的气体传感器采用电化学气体传感器。

在实际生产中，可将本实施例生产成球式摄像系统（球机），如图1所示，将本实施例固定安装在L型立杆4上。

实施例2：

一种具有大气环境空气质量监测功能的城市摄像系统，包括视频系统2和微型空气监测系统3；所述的视频系统2主要由视频主板和光学镜头1组成；所述的微型空气监测系统3主要由气体分析主板、颗粒物传感器组件、气体传感器组件、差压流量传感器、温湿度集成传感器和吸气组件组成；所述的气体分析主板上设有若干个插槽，分别插装颗粒物传感器组件、气体传感器组件和温湿度集成传感器；所述的颗粒物传感器组件主要由颗粒物传感器和颗粒物传感器驱动板组成；所述的气体传感器组件主要由气体传感器和气体传感器驱动板组成；所述的微型空气监测系统还设有气流通道，并且气流通道根据样气气流依次通过颗粒物传感器、气体传感器、差压流量传感器和温湿度集成传感器进行设置（如图5所示）；所述的气体分析主板与视频主板通过RS232/RS485串口相连接并进行实时通讯。

气流通道出口处设置一个与气体分析主板电连接的微型气泵，使得样气进入气流通道内部。差压流量传感器设置在气体传感器与温湿度集成传感器之间的气流通道内。所述的气体传感器采用半导体气敏传感器。在颗粒物传感器和气体传感器之间的气流通道内还设有滤膜。

在实际生产中，可将本实施例生产成球式摄像系统（枪机），如图2所示，将本实施例固定安装在墙体5上。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。