基于视觉传感器的空气质量监测装置及方法与流程

本发明涉及空气质量检测设备领域，特别是涉及一种基于视觉传感器的空气质量监测装置及方法。

背景技术：

1、室内空气质量状况与人体的健康密切相关。根据现有的医学研究资料和有关调查表明，现代人存在较多类型的疾病与室内空气污染有关。国家环境保护局的一项科研成果指出，室内空气的污染程度一般要比室外严重2~5倍，在特殊情况下可达100倍。室内空气质量问题不仅影响人体的舒适和健康，还会影响室内人员的工作效率，造成直接或者间接经济损失。目前室内空气污染已被列为人类健康的十大威胁之一，也是危害公共健康的五类环境因素之一。

2、对于室内空气污染，通常通过安装带有集成多功能传感器的室内空气质量监测设备，实现对室内的pm2.5，二氧化碳，甲醛，voc、温度、湿度等参数的采集；通过现代互联网通讯技术，将采集到的空气质量信息传输汇聚到云数据服务器；实现对室内空气质量的实时监测与报告，使对应的观察设备和人员能够快速获得第一手信息；比如在授权公告号为cn106482786a以及授权公告号为cn111307748a的专利中所公开的内容；在现有技术中通过设置传感器的探头采集空气中的气体参数，并将气体参数传输到处理设备进行处理，实现空气质量检测。然而现有气体传感器设备在调查取证上，气体传感器设备未与视觉传感器相融合，通常只有告警数据而没有取证图像，从而造成证据不足，难以远程分析空气质量异常的原因；而且气体参数通常仅通过光纤或者蓝牙模块等进行直接传输，传输效率低。因此研究基于多气体传感器及视觉传感器的空气质量监测装置有着重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种基于多气体传感器及视觉传感器的空气质量监测装置。

2、为了解决上述问题，本发明采用如下方案：

3、一种基于视觉传感器的空气质量监测方法，空气质量监测方法包括如下步骤：

4、步骤1：由各检测传感器采集气体检测指标；

5、步骤2：由各检测传感器将采集的气体检测指标转换为电信号传输给主控制器运算模块；

6、步骤3：主控制器运算模块接受电信号，根据电信号获得气体检测指标，并与设定的阈值进行比较，判断是否存在超过阈值的数字信号；若存在超过阈值的数字信号，则进入下一步骤，否则经过设定时长后返回步骤1；

7、步骤4：主控制器运算模块触发报警装置，并控制视觉传感器模块获取多个设定角度的图像；

8、步骤5：主控制器运算模块将气体检测指标以及视觉传感器模块采集的图像进行打包，随后传输到外部的远程监控设备，结束步骤。

9、进一步的，所述检测传感器包括用于检测悬浮于空气中的微小颗粒介质的含量的粉尘传感器模块、用于检测二氧化碳含量的二氧化碳传感器模块、用于检测空气中甲醛含量的甲醛传感器模块、用于检测空气中有机废气含量的voc传感器模块以及用于检测环境温度和湿度的温湿度传感器模块。

10、进一步的，所述通信模块的通信方式包括有线通信以及无线通信，其中有线通信包括串口、以太网接口；无线通信包括wifi、蓝牙、4g/5g。

11、进一步的，所述步骤5中，主控制器运算模块在打包图像前，会首先将二维图像转换为base64编码的字符串 ，然后将气体检测指标、阈值以及字符串进行组合，组成数据帧frame1，实现打包；数据帧frame1如下所示：

12、frame1 =，，，，，，]

13、其中，为粉尘含量阈值、为二氧化碳含量阈值、为甲醛含量、为voc有机废气含量阈值、为温度阈值、为湿度阈值、为粉尘检测含量、为二氧化碳检测含量、为甲醛检测含量、为voc有机废气检测含量、为温度检测值以及为湿度检测值。

14、一种基于视觉传感器的空气质量监测装置，空气质量监测装置基于上述的空气质量监测方法，空气质量监测装置包括壳体、若干检测传感器、通信模块以及主控制器运算模块；其中若干检测传感器分别与主控制器运算模块通信连接；主控制器运算模块还与通信模块通信连接；若干检测传感器均设置于壳体内部，检测传感器用于检测气体；还包括用于采集图像数据的视觉传感器模块；视觉传感器模块包括光学镜头，光学镜头与主控制器运算模块连接；壳体整体密封防尘，在壳体上设置有若干进气通道和出气通道，进气通道和出气通道一一对应；每个传感器分别与一条进气通道和出气通道连接；

15、所述视觉传感器模块设置于壳体的正上方，视觉传感器模块与壳体之间通过活动旋转部件连接；

16、还包括报警装置，报警装置与主控制器运算模块连接。

17、进一步的，所述旋转部件包括第一电机、第二电机、支撑架以及连接件；其中视觉传感器模块固定设置于连接件上；连接件设置于视觉传感器与支撑架之间，支撑架活动设置于壳体上；在支撑架还与第一电机连接，由第一电机控制其在水平面内的转动；连接件还与第二电机连接，由第二电机控制其在竖直面内的转动。

18、进一步的，所述支撑架包括环形的底框以及设置于底框上的支撑杆，支撑杆的顶部与杆状的连接件转动连接；在支撑杆上还设置有第二电机，第二电机的输出端与连接件连接；底框设置于壳体顶部的圆形轨道内；底框与第一电机之间通过齿轮连接；第一电机还固定设置于壳体。

19、进一步的，所述支撑架上还设置有防尘网；防尘网位于底框的上表面。

20、进一步的，所述底框的内侧设置有卡齿；在第一电机的输出端设置有一个齿轮；在第一电机的输出端的齿轮和底框之间设置有两个齿轮，两个齿轮关于第一电机的输出端的齿轮镜像设置。

21、本发明的有益效果为：

22、通过设置视觉传感器模块与主控制器运算模块连接，在若干传感器检测到空气指标异常时，能够通过视觉传感器模块及时采集图像数据，辅以传感器采集的空气指标，实现远程判断异常原因，及时掌握监测装置周围的情况；

23、通过设置旋转部件，控制视觉传感器模块在不用方向的转动，进而获取室内的多方位角度图像，更好的判断装置周围的情况；

24、通过将气体检测指标、阈值以及字符串组成数据帧，其一加快数据打包速度，其二提高数据传输效率。

技术特征：

1.一种基于视觉传感器的空气质量监测方法，其特征在于，空气质量监测方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉传感器的空气质量监测方法，其特征在于，所述检测传感器包括用于检测悬浮于空气中的微小颗粒介质的含量的粉尘传感器模块、用于检测二氧化碳含量的二氧化碳传感器模块、用于检测空气中甲醛含量的甲醛传感器模块、用于检测空气中有机废气含量的voc传感器模块以及用于检测环境温度和湿度的温湿度传感器模块。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉传感器的空气质量监测方法，其特征在于，所述通信模块的通信方式包括有线通信以及无线通信，其中有线通信包括串口、以太网接口；无线通信包括wifi、蓝牙、4g/5g。

4.根据权利要求3所述的一种基于视觉传感器的空气质量监测方法，其特征在于，所述步骤5中，主控制器运算模块在打包图像前，会首先将二维图像转换为base64编码的字符串，然后将气体检测指标、阈值以及字符串进行组合，组成数据帧frame1，实现打包；数据帧frame1如下所示：

5.一种基于视觉传感器的空气质量监测装置，所述空气质量监测装置基于权利要求1或2所述的空气质量监测方法，空气质量监测装置包括壳体（1）、若干检测传感器（2）、通信模块以及主控制器运算模块（3）；其中若干检测传感器（2）分别与主控制器运算模块（3）通信连接；主控制器运算模块（3）还与通信模块通信连接；若干检测传感器（2）均设置于壳体（1）内部，检测传感器用于检测气体；其特征在于，还包括用于采集图像数据的视觉传感器模块（4）；视觉传感器模块（4）包括光学镜头，光学镜头与主控制器运算模块（3）连接；壳体（1）整体密封防尘，在壳体（1）上设置有若干进气通道（11）和出气通道（12），进气通道（11）和出气通道（12）一一对应；每个传感器分别与一条进气通道（11）和出气通道（12）连接；

6.根据权利要求5所述的一种基于视觉传感器的空气质量监测装置，其特征在于，所述旋转部件（5）包括第一电机、第二电机（53）、支撑架（51）以及连接件（52）；其中视觉传感器模块（4）固定设置于连接件（52）上；连接件（52）设置于视觉传感器与支撑架（51）之间，支撑架（51）活动设置于壳体（1）上；在支撑架（51）还与第一电机连接，由第一电机控制其在水平面内的转动；连接件（52）还与第二电机（53）连接，由第二电机（53）控制其在竖直面内的转动。

7.根据权利要求6所述的一种基于视觉传感器的空气质量监测装置，其特征在于，所述支撑架（51）包括环形的底框（511）以及设置于底框（511）上的支撑杆（512），支撑杆（512）的顶部与杆状的连接件（52）转动连接；在支撑杆（512）上还设置有第二电机（53），第二电机（53）的输出端与连接件（52）连接；底框（511）设置于壳体（1）顶部的圆形轨道（13）内；底框（511）与第一电机之间通过齿轮（54）连接；第一电机还固定设置于壳体（1）。

8.根据权利要求7所述的一种基于视觉传感器的空气质量监测装置，其特征在于，所述支撑架（51）上还设置有防尘网（55）；防尘网（55）位于底框（511）的上表面。

9.根据权利要求7所述的一种基于视觉传感器的空气质量监测装置，其特征在于，所述底框（511）的内侧设置有卡齿；在第一电机的输出端设置有一个齿轮（54）；在第一电机的输出端的齿轮（54）和底框（511）之间设置有两个齿轮（54），两个齿轮（54）关于第一电机的输出端的齿轮镜像设置。

技术总结
本发明为解决现有空气质量监测装置中缺少图像采集功能的问题；提供一种基于视觉传感器的空气质量监测装置级方法；其中装置包括壳体、若干检测传感器、通信模块以及主控制器运算模块；若干检测传感器分别与主控制器运算模块通信连接；主控制器运算模块还与通信模块通信连接；若干检测传感器均设置于壳体内部，检测传感器用于检测气体；还包括用于采集图像数据的视觉传感器模块；视觉传感器模块包括光学镜头，光学镜头与主控制器运算模块连接；通过视觉传感器模块及时采集图像数据，全面掌握监测装置周围的环境情况。

技术研发人员：张茂坤,张井合,陈倩伟,祝耀辉
受保护的技术使用者：金华航大北斗应用技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15