一种便携式pm2.5检测仪及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及空气质量监测技术领域，具体来说是一种便携式PM2.5检测仪及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的改善和提高，环境污染问题也越来越尖锐，自2010年以来全国普遍遭遇雾霾天气，特别在2013年，全国多个地区的雾霾天数已占了近全年的一多半，多地PM2.5的监测值达严重污染级别，甚至达到“爆表”程度，灰霾天气是可入肺颗粒物浓度高的主要原因。
[0003]PM2.5是指大气中颗粒直径小于或等于2.5微米的颗粒物，国内外对PM2.5的监测设备已经有很多种，但是绝大数产品只是官方用来发布可吸入颗粒物的测量工具，价格昂贵、体形庞大，不具备个人监测，随身携带的便利性。虽然如今的智能手机都可以查看当前空气中的PM2.5的值，但都是基于天气预报中心给出的当地的平均数值，而实际上各个地区的PM2.5值相差比较大，比如工厂等污染严重的地区，因此天气预报无法对某一个小区域进行准确的测量。如何开发出一种使用便捷、可随身携带的测量工具从而实时了解周围的PM2.5的污染值已经成为急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有技术中PM2.5测量工具携带不便、无法实现个人监测空气质量的缺陷，提供一种便携式PM2.5检测仪及其控制方法来解决上述问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0006]一种便携式PM2.5检测仪，包括粉尘传感器、单片机、语音播报模块、IXD屏幕，所述的粉尘传感器的数据输出端与单片机的数据输入端相连，单片机通过串口分别与语音播报模块和LCD屏幕相连。
[0007]所述的粉尘传感器的型号为DSM-501，所述的单片机的型号为STC12C5A60S2，所述的语音播报模块的型号为JQ5600。
[0008]所述的粉尘传感器的OUT2端与单片机的INTO相连。
[0009]一种便携式PM2.5检测仪的控制方法，包括以下步骤:
[0010]实时数据的获取，粉尘传感器采集数据样本；
[0011]空气质量指数的计算，粉尘传感器采集数据样本的PM2.5数值，计算出空气质量指数AQI，并发送给单片机；
[0012]空气质量的判断，单片机根据接收到的空气质量指数AQI判断当前空气质量状态；
[0013]空气质量的报警和显示，单片机若判断当前空气质量状态为差，单片机触发语音播报模块进行语音报警，并在LCD屏幕上进行显示。
[0014]所述的空气质量指数的计算包括以下步骤:
[0015]粉尘传感器采集并计算出当前PM2.5浓度值a ；
[0016]粉尘传感器计算空气质量指数AQI，其计算方法如下:
[0017]若a 彡 0.035 JjAQI 的计算公式为 AQI = 50 X a/0.035 ；
[0018]若a>0.035，则 AQI 的计算公式为 AQI = 50+50 X (a-0.035)/(0.075-0.035) ο
[0019]所述的空气质量的判断包括以下步骤:
[0020]若AQK50，则判定当前空气质量为优；
[0021]若50〈AQI〈100，则判定当前空气质量为良；
[0022]若AQI> 100，则判定当前空气质量为差。
[0023]有益效果
[0024]本发明的一种便携式PM2.5检测仪及其控制方法，与现有技术相比不仅能对当前环境下的PM2.5进行检测，而且携带方便、操作简单。通过DSM-501颗粒传感器和单片机相结合的设计，实现PM2.5颗粒检测的同时能够进行空气质量判断和报警。本装置能根据空气中的PM2.5变化值自动改变换算方法，对不同的测量的结果进行不同的换算和数据计算，使得计算结果准确反映了环境的空气状况。具有结构简单、性能稳定、使用方便、成本低廉的特点。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的结构示意图；
[0026]图2为本发明的方法流程图；
[0027]其中，1-粉尘传感器、2-单片机、3-语音播报模块、4-1XD屏幕。
【具体实施方式】
[0028]为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下:
[0029]如图1所示，本发明所述的一种便携式PM2.5检测仪，包括粉尘传感器1，粉尘传感器I用于采集样本，测算出PM2.5。粉尘传感器I可以选用DSM-501型，其通过颗粒计数原理，可以检测直径I微米以上的灰尘颗粒，且内部自置加热器可实现空气的自动吸入，输出技术采用的是PWM脉宽调制，具有灵敏度高、响应快、尺寸小、重量轻、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命较长。单片机2用于整体装置控制和空气质量的判断，单片机2可以选用STC12C5A60S2，其内部自带A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制等资源，具有高速、低耗、抗干扰等特点。LCD屏幕4用于对外显示，语音播报模块3用于对外报警，语音播报模块3可以选用JQ5600。
[0030]粉尘传感器I的数据输出端与单片机2的数据输入端相连，即粉尘传感器I的OUT2端与单片机2的INTO相连，粉尘传感器I将检测数据传送给单片机2进行判断。单片机2通过串口分别与语音播报模块3和LCD屏幕4相连，单片机2在进行空气质量指数判断后，通过语音播报模块3和LCD屏幕4对外输出。
[0031]如图2所示，一种便携式PM2.5检测仪的控制方法，包括以下步骤:
[0032]第一步，实时数据的获取，粉尘传感器I采集数据样本。数据样本中含有直径I微米以上的粒子，也就是我们需要监测的PM2.5。粉尘传感器I接通后，需要约30S才能稳定，粉尘传感器I中自带加热器可自动吸入空气。但在测量中还有些干扰因素，比如当对着粉尘传感器I吹气时，由于带动了空气的流动，所以测量出的结果会偏大一些，因此本装置设计了空气质量指数的计算这一步，可以根据空气中的PM2.5变化自动改变测量换算方法，所得结果能够反映了环境中真实的空气状况。
[0033]第二步，空气质量指数的计算，粉尘传感器I采集数据样本的PM2.5数值，计算出空气质量指数AQI，并发送给单片机2。其具体步骤如下:
[0034](I)粉尘传感器I采集并计算出当前PM2.5浓度值a，粉尘传感器I利用现有技术中的技术手段采集环境中的灰尘情况，并根据相应的算法计算出具体的PM2.5浓度值a。
[0035](2)粉尘传感器I计算空气质量指数AQI，由于仅通过粉尘传感器I获取的PM2.5浓度值存在较多的干扰因素，粉尘传感器I所采集到的PM2.5浓度值a存在较大的误差，导致其所计算出的空气质量指数AQI的误差也较大，因此在些需根据不同情况下的PM2.5浓度值a，设计不同的空气质量指数AQI的计算方法，从而保证空气质量指数AQI的准确度。其计算方法如下:
[0036]若a 彡 0.035，则 AQI 的计算公式为 AQI = 50 X a/0.035 ；
[0037]若a>0.035，则 AQI 的计算公式为 AQI = 50+50 X (a-0.035) / (0.075-0.035)。
[0038]第三步，空气质量的判断，单片机2根据接收到的空气质量指数AQI判断当前空气质量状态，其具体步骤如下:
[0039](I)若AQK50，则判定当前空气质量为优；
[0040](2)若50〈AQI〈100，则判定当前空气质量为良；
[0041](3)若AQI>100，则判定当前空气质量为差。
[0042]第四步，空气质量的报警和显示。单片机2若判断当前空气质量状态为差，单片机2触发语音播报模块3进行语音报警，并在LCD屏幕4上进行显示。当然在此设计空气质量状态为差时，自动进行报警，在实际应用中，也可以设计成空气质量状态一旦采集完，无论质量好差即进行语音告知和屏幕显示，只需通过简单改变单片机2的判断逻辑即可。
[0043]本发明能够对当前环境下的PM2.5进行采集，通过针对不同PM2.5数值进行不同的计算方法，能在一定程度上得到较准确的空气质量指数AQI，以实现PM2.5的修正，从而实现准确预报。
[0044]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.一种便携式PM2.5检测仪，包括粉尘传感器(1)、单片机(2)、语音播报模块(3)、LCD屏幕(4)，其特征在于:所述的粉尘传感器(I)的数据输出端与单片机(2)的数据输入端相连，单片机(2)通过串口分别与语音播报模块(3)和LCD屏幕(4)相连。2.根据权利要求1所述的一种便携式PM2.5检测仪，其特征在于:所述的粉尘传感器(I)的型号为DSM-501，所述的单片机(2)的型号为STC12C5A60S2，所述的语音播报模块(3)的型号为JQ5600。3.根据权利要求2所述的一种便携式PM2.5检测仪，其特征在于:所述的粉尘传感器(I)的0UT2端与单片机⑵的INTO相连。4.根据权利要求1所述的一种便携式PM2.5检测仪的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 41)实时数据的获取，粉尘传感器(I)采集数据样本； 42)空气质量指数的计算，粉尘传感器(I)采集数据样本的PM2.5数值，计算出空气质量指数AQI，并发送给单片机(2); 43)空气质量的判断，单片机(2)根据接收到的空气质量指数AQI判断当前空气质量状态； 44)空气质量的报警和显示，单片机(2)若判断当前空气质量状态为差，单片机(2)触发语音播报模块(3)进行语音报警，并在LCD屏幕(4)上进行显示。5.根据权利要求4所述的一种便携式PM2.5检测仪的控制方法，其特征在于，所述的空气质量指数的计算包括以下步骤: 51)粉尘传感器(I)采集并计算出当前PM2.5浓度值a ； 52)粉尘传感器(I)计算空气质量指数AQI，其计算方法如下: 若a彡0.035，则AQI的计算公式为AQI = 50 X a/0.035 ； 若 a>0.035，则 AQI 的计算公式为 AQI = 50+50 X (a_0.035)/(0.075-0.035)。6.根据权利要求4所述的一种便携式PM2.5检测仪的控制方法，其特征在于，所述的空气质量的判断包括以下步骤: 61)若AQK50，则判定当前空气质量为优； 62)若50〈AQI〈100，则判定当前空气质量为良； 63)若AQI>100，则判定当前空气质量为差。
【专利摘要】本发明涉及一种便携式PM2.5检测仪及其控制方法，与现有技术相比解决了PM2.5测量工具携带不便、无法实现个人监测空气质量的缺陷。本发明包括粉尘传感器、单片机、语音播报模块、LCD屏幕，所述的粉尘传感器的数据输出端与单片机的数据输入端相连，单片机通过串口分别与语音播报模块和LCD屏幕相连。本发明不仅能对当前环境下的PM2.5进行检测，而且携带方便、操作简单。
【IPC分类】G01N15/02
【公开号】CN104897532
【申请号】CN201510260022
【发明人】苏本跃, 黄玉龙, 施赵媛
【申请人】安庆师范学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月20日