洁净室环境监测仪的制作方法

本实用新型涉及监测技术领域，特别涉及一种洁净室环境监测仪。

背景技术：

随着现代的医疗手段越来越发达，对医疗条件要求也越来越高，外科手术的成功均离不开手术室的高质量空气环境。手术室内的空气质量直接影响着病人的康复和痊愈，同时也关系到医护人员的自身安全。受制于没有全面实时测量手术室空气质量的产品，当前的手术室检测的空气指标主要以空气中0.5um以上的颗粒物数量和菌落数量来衡量，检测方式为定期进行大型仪器检测。这种检测方式存在以下弊端：检测周期太长，不能够实时监测当前室内空气质量数据；检测内容不够全面，除了洁净度影响空气质量还有甲醛浓度、TVOC浓度、二氧化碳浓度浓度、氧气浓度、空气温湿度；数据读取不方便，结果展示不够直接。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种洁净室环境监测仪，旨在实现对洁净室内环境质量进行综合实时监测。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种洁净室环境监测仪，所述洁净室环境监测仪包括壳体及设置在壳体内的环境监测电路，所述环境监测电路包括MCU控制器、洁净度传感器、二氧化碳传感器、甲醛传感器、wifi通讯电路、串口通讯电路及电源电路；所述洁净度传感器、所述二氧化碳传感器、所述甲醛传感器、所述wifi通讯电路、所述串口通讯电路及所述电源电路均与所述MCU控制器电性连接；其中，

所述洁净度传感器，用于采集洁净室内颗粒物浓度参数，并将所述颗粒物浓度参数输出至所述MCU控制器；

所述二氧化碳传感器，用于采集洁净室内二氧化碳浓度参数，并将所述二氧化碳浓度参数输出至所述MCU控制器；

所述甲醛传感器，用于采集洁净室内甲醛浓度参数，并将所述甲醛浓度参数输出至所述MCU控制器；

所述MCU控制器，用于接收所述颗粒物浓度参数、所述二氧化碳浓度参数及所述甲醛浓度参数，并将接收到的各所述参数进行数据处理后经由所述 wifi通讯电路或者所述串口通讯电路输出至上位机。

优选地，所述洁净室环境监测仪还包括用于采集洁净室内温湿度的温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述MCU控制器电性连接。

优选地，所述洁净室环境监测仪还包括用于采集洁净室内氧气浓度的氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器与所述MCU控制器电性连接。

优选地，所述洁净室环境监测仪还包括用于采集洁净室内TVOC浓度的 TVOC浓度传感器，所述TVOC浓度传感器与所述MCU控制器电性连接。

优选地，所述洁净室环境监测仪还包括用于洁净室内人体红外辐射探测的热释电传感器，所述热释电传感器与所述MCU控制器电性连接。

优选地，所述洁净室环境监测仪还包括用于采集洁净室内气压参数的气压传感器，所述气压传感器与所述MCU控制器电性连接。

优选地，所述洁净室环境监测仪还包括设置在壳体上的RGB彩色指示灯，所述RGB彩色报警灯与所述MCU控制器电性连接。

优选地，所述洁净室环境监测仪壳体为球形，所述洁净室环境监测仪壳体上还设有用于与安装支架固定连接的安装孔。

优选地，所述壳体上设有多个用于散热的通风孔。

优选地，所述壳体内还设有散热风扇，所述散热风扇与所述电源电路电性连接。

本实用新型技术方案通过采用一种洁净室环境监测仪，所述洁净室环境监测仪包括壳体及设置在壳体内的环境监测电路，环境监测电路包括MCU控制器、洁净度传感器、二氧化碳传感器、甲醛传感器、wifi通讯电路、串口通讯电路及电源电路，工作时，洁净度传感器采集洁净室内颗粒物浓度参数，二氧化碳传感器采集洁净室内二氧化碳浓度参数，甲醛传感器采集洁净室内甲醛浓度参数，MCU控制器接收颗粒物浓度参数、二氧化碳浓度参数及甲醛浓度参数，并将各参数进行数据处理后根据上位机的通信协议类型选择通过wifi通讯电路或者串口通讯电路将数据向上位机上传，供上位机处理显示，从而实现对洁净室内环境质量进行综合实时监测，并且易于查看。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型洁净室环境监测仪一实施例的功能模块示意图；

图2为本实用新型洁净室环境监测仪另一实施例的功能模块示意图；

图3为本实用新型洁净室环境监测仪一实施例中壳体的上半球结构示意图；

图4为本实用新型洁净室环境监测仪一实施例中壳体的下半球结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种洁净室环境监测仪。

如图1所示，图1为本实用新型洁净室环境监测仪一实施例的功能模块示意图，洁净室环境监测仪包括壳体(图未示出)及设置在壳体内的环境监测电路 100，所述环境监测电路100包括MCU控制器101、洁净度传感器102、二氧化碳传感器103、甲醛传感器104、wifi通讯电路105、串口通讯电路106及电源电路107；所述洁净度传感器102、所述二氧化碳传感器103、所述甲醛传感器104、所述wifi通讯电路105、所述串口通讯电路106及所述电源电路107均与所述 MCU控制器101电性连接；其中，

所述洁净度传感器102，用于采集洁净室内颗粒物浓度参数，并将所述颗粒物浓度参数输出至所述MCU控制器101；

所述二氧化碳传感器103，用于采集洁净室内二氧化碳浓度参数，并将所述二氧化碳浓度参数输出至所述MCU控制器101；

所述甲醛传感器104，用于采集洁净室内甲醛浓度参数，并将所述甲醛浓度参数输出至所述MCU控制器101；

所述MCU控制器101，用于接收所述颗粒物浓度参数、所述二氧化碳浓度参数及所述甲醛浓度参数，并将接收到的各所述参数进行数据处理后经由所述wifi通讯电路105或者所述串口通讯电路106输出至上位机200。

需要说明的是，本实施例中，洁净度传感器102采用基于激光散射原理的数字式通用颗粒物浓度传感器，可连续采集并计算单位体积内空气中不同粒径的悬浮颗粒物个数，即颗粒物浓度分布，进而换算成为质量浓度，并以通用数字接口形式输出给MCU控制器101，洁净度传感器102采用激光散射原理，即令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射，同时在某一特定角度收集散射光，得到散射光强随时间变化的曲线，进而MCU控制器101利用基于米氏 (MIE)理论的算法，得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量。

二氧化碳传感器103采用于非分光红外吸收原理的数字式二氧化碳传感器，可连续采集并计算单位体积内空气中的二氧化碳浓度，并以通用数字串行接口形式输出到MCU控制器101为其提供及时准确的浓度数据。二氧化碳传感器103采用非分光红外吸收原理，具有单气室双通道，可获取两种波长的红外光照射在在接收器件上的光强的对应关系及其变化，同时依据二氧化碳对于其中两种波长的红外光的吸收比率函数，计算洁净室内的实际二氧化碳浓度。

甲醛传感器104采用电化学方法实时检测各应用场景下的甲醛含量，测量精准、体积小、使用方便。甲醛传感器104采用独特的电解质封装技术，内置高性能模拟电路和数据处理单元，集成大量的经验算法，直接输出数字浓度信息，使用简单、快捷。

wifi通讯电路105上集成了MAC、基频芯片、射频收发单元，内置低功耗运行机制，可以有效实现模块的低功耗运行；支持WiFi协议以及TCP/IP协议。

MCU控制器101负责将各传感器模块上传的数据进行计算处理后将各传感器数据根据数据上传协议打包，最后通过wifi通讯电路105或者串口通讯电路106将数据向上位机200上传，供上位机200处理显示。并且MCU控制器101 接受上位机200的休眠和工作指令，MCU控制器101在接收到休眠指令后， MCU控制器101将切断各传感器的供电电源，减少传感器的不必要损耗延长传感器寿命。

本实用新型技术方案通过采用一种洁净室环境监测仪，包括壳体及设置在壳体内的环境监测电路100，环境监测电路100包括MCU控制器101、洁净度传感器102、二氧化碳传感器103、甲醛传感器104、wifi通讯电路105、串口通讯电路106及电源电路107，工作时，洁净度传感器102采集洁净室内颗粒物浓度参数，二氧化碳传感器103采集洁净室内二氧化碳浓度参数，甲醛传感器104 采集洁净室内甲醛浓度参数，MCU控制器101接收所述颗粒物浓度参数、所述二氧化碳浓度参数及所述甲醛浓度参数，并将各参数进行数据处理后根据上位机200的通信协议类型选择通过wifi通讯电路105或者串口通讯电路106将数据向上位机200上传，供上位机200处理显示，从而实现对洁净室内环境质量进行综合实时监测，并且易于查看。

进一步地，参照图2，基于上述实施例所述的洁净室环境监测仪，在本实用新型洁净室环境监测仪的另一实施例中，所述洁净室环境监测仪还包括用于采集洁净室内温湿度的温湿度传感器108，所述温湿度传感器108与所述 MCU控制器101电性连接。

本实施例中，温湿度传感器108是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，温湿度传感器108包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。具有超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。采用单线制串行接口将实时的温湿度数据传送给MCU控制器101，从而确定洁净室内的温湿度。

本实施例中，所述洁净室环境监测仪还包括用于采集洁净室内氧气浓度的氧气浓度传感器109，所述氧气浓度传感器109与所述MCU控制器101电性连接。

需要说明的是，氧气浓度传感器109采用电化学方法自身供电，其金属空气型电池由空气阴极，阳极和电解液组成。氧气浓度传感器109是一种电流源，电流大小相应的取决于氧气反应速度，本实施例中，通过外接一只100欧姆电阻来进行测量电压，然后电压值经过滤波放大电路将电压信号通过电路传送给MCU控制器101，MCU控制器101进行AD转换，通过校准仪器比对电压信号，计算出电压与氧气浓度的计算公式的参数，然后通过公式计算氧气浓度含量，从而确定洁净室内氧气浓度。

本实施例中，所述洁净室环境监测仪还包括用于采集洁净室内TVOC浓度的TVOC浓度传感器111，所述TVOC浓度传感器111与所述MCU控制器101电性连接。

需要说明的是，TVOC(Total Volatile Organic Compounds)指的是室温下饱和蒸气压超过了133.32pa的有机物，其沸点在50℃至250℃，在常温下可以蒸发的形式存在于空气中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性，会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。

本实施例中，TVOC浓度传感器111通过其独特的微加热板(加热只需 20ms)技术，活跃的有害气体可以和氧离子发生反应，然后生成固定的气体，例如二氧化碳等物质，然后TVOC浓度传感器111通过快速测量周围的VOC浓度，最终确认有害气体的浓度。TVOC传感器内部集成运算芯片，管理TVOC 传感器驱动模式与测量VOC,然后通过IIC总线将实时数据传送至MCU控制器 101，从而实现TVOC浓度的监测。

本实施例中，所述洁净室环境监测仪还包括用于洁净室内人体红外辐射探测的热释电传感器110，所述热释电传感器110与所述MCU控制器101电性连接。

热释电传感器110主要是由一种高热电系数的材料制成探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出至MCU控制器101。人体辐射的红外线中心波长为9～10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2～20um范围内几乎稳定不变。在热释电传感器110顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7～10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。为了提高传感器的探测灵敏度以增大探测距离，热释电传感器110的前方还需装设一个菲涅尔透镜，当有人进入室内将信号上传至MCU控制器101，起到监视及报警的作用。

本实施例中，所述洁净室环境监测仪还包括用于采集洁净室内气压参数的气压传感器112，所述气压传感器112与所述MCU控制器101电性连接。

需要说明的是，本实施例中，气压传感器112是一种由SPI和I2C总线接口组成的高分辨率高度计传感器。气压传感器112包括高线性压力传感器和具有内部工厂校准系数的超低功率24位的增量ADC。提供精确的数字24位压力和温度值以及允许用户优化转换速度和电流消耗的不同操作模式。高分辨率的温度输出允许在没有任何附加传感器的情况下实现高度表/温度计功能，通信协议简单，不需要在设备中编程内部寄存器。所采用的传感原理导致压力和温度信号具有低滞后和高稳定性。气压传感器112通过IIC总线将气压数据传送给MCU控制器101。

本实施例中，所述洁净室环境监测仪还包括设置在壳体上的RGB彩色指示灯113，所述RGB彩色指示灯113与所述MCU控制器101电性连接。

需要说明的是，MCU控制器101接收到各传感器采集的数据后，将数据进行整理并上传至上位机200，上位机200中内存了对应的参数阈值，当其中某一检测数据大小超过阈值时，上位机200发出报警信号至MCU控制器101， MCU根据上位机200运算的数据结果会切换RGB彩色指示灯113的灯光颜色，提醒用户环境异常，用户从而对洁净室进行空气净化或者其他操作。

本实施例中，所述洁净室环境监测仪壳体为球形，所述洁净室环境监测仪壳体上还设有用于与安装支架固定连接的安装孔。

需要说明的是，洁净室环境监测仪的壳体为球状，包括上半球和下半球，如图3及图4所示，图3为本实用新型洁净室环境监测仪一实施例中壳体的上半球结构示意图，图4为本实用新型洁净室环境监测仪一实施例中壳体的下半球结构示意图，球体一体注塑完成，球体头部削平，以方便安装，球体直径为 100mm，并且在球体壳体留有多个通气孔，并设有散热风扇驱动空气流动，从而实现为洁净室监测电路中的各模块进行散热，散热风扇通过电源电路107 供电，并且在下半球上还设置有定位孔，定位孔可与类似摄像支架的安装支架通过旋钮、卡扣或者其它方式固定安装。

本实施例中，上半球中设有第一PCB电路板，二氧化碳传感器103、电源电路107、洁净度传感器102集成在PCB板上，可以理解的是，电源电路107为功率电路，发热量大，所以本实施例中，散热风扇设置在上半球中，从而提高监测仪的散热效率，下半球中设有第二PCB板，MCU控制器101、热释电传感器110、甲醛传感器104、TVOC浓度传感器111、氧气浓度传感器109、温湿度传感器108、wifi通讯电路105以及串口通讯电路106均集成在第二PCB板上，在上半球与下半球还设有多个定位孔，上半球与下半球通过定位孔固定安装，监测仪可固定安装在洁净室墙壁上或者通过固定支架安装后放置在洁净室内。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。