具有無線通訊功能的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了具有無線通訊功能的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，包括傳感器陣列電路、傳感器調(diào)理電路、基準(zhǔn)電路、采樣濾波電路、單片機(jī)、無線通訊電路、語音播報(bào)電路、LCD驅(qū)動(dòng)顯示電路、人機(jī)交互按鍵、電源管理電路、時(shí)鐘電路；傳感器陣列電路通過傳感器調(diào)理電路與采樣濾波電路連接；單片機(jī)通過基準(zhǔn)電路與傳感器調(diào)理電路連接；單片機(jī)分別與WI-FI通訊電路、語音播報(bào)電路、LCD驅(qū)動(dòng)顯示電路、人機(jī)交互按鍵、時(shí)鐘電路連接；電源管理電路對(duì)上述各電路提供工作電源。本發(fā)明可以為用戶提供全面的空氣質(zhì)量狀況顯示及分析，使用戶健康地生活在自己的家里。
【專利說明】具有無線通訊功能的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有無線通訊功能的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)生活文明化程度的提高，人們對(duì)生活的美好追求，要求更高的生活質(zhì)量， 家庭空氣質(zhì)量的好壞，直接影響著人們的身心健康，乃至關(guān)系到人身安全。使用氣體探測(cè)技 術(shù)，測(cè)量空氣中的有毒、有害、可燃、氧氣等氣體的濃度，通過單片機(jī)采集相關(guān)濃度值，分析 得出當(dāng)前空氣質(zhì)量情況，并能實(shí)時(shí)顯示給用戶，還提供超限報(bào)警、低限報(bào)警的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè) 儀誕生。
[0003] 無線網(wǎng)絡(luò)是一種能夠?qū)€(gè)人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無線方式互 相連接的技術(shù)。Wi-Fi是一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance) 所持有。目的是改善基于IEEE802.il標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品之間的互通性。隨著智能家居 概念的提出發(fā)展，傳統(tǒng)的空氣凈化設(shè)備開始往智能化發(fā)展，這類產(chǎn)品集成了無線通訊功能 (如WI-FI通訊），一般帶一個(gè)測(cè)量PM2. 5的粉塵傳感器，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣中的粉塵 濃度，通過MCU判斷粉塵含量是否超標(biāo)，主動(dòng)進(jìn)行空氣凈化。
[0004] 市面上出現(xiàn)的家庭空氣質(zhì)量檢測(cè)儀，較為常見的有兩大類產(chǎn)品，一類為手持式儀 表，集成有溫濕度測(cè)量、甲醛濃度測(cè)量、LCD顯示、電池供電。另一類為箱體式檢測(cè)儀表，集 成多種氣體濃度測(cè)量，LCD顯示、市電供電。
[0005] 上述手持式產(chǎn)品方案僅有一個(gè)氣體傳感器，無法正確評(píng)估當(dāng)前空氣質(zhì)量狀況，功 能單一。由于采用電池供電，配置功耗較大的氣體傳感器時(shí)，無法提供用戶滿意的可靠工作 時(shí)間。
[0006] 上述箱體式檢測(cè)儀表體積龐大，家庭使用非常不方便。并且造價(jià)昂貴，難以家庭普 及。
[0007] 上述兩類產(chǎn)品都不具備無線通訊功能，僅可以就地顯示，無法融入到智能家居系 統(tǒng)中。
[0008] 上述兩類產(chǎn)品僅實(shí)現(xiàn)了空氣內(nèi)氣體含量的測(cè)量顯示，無法與空氣凈化器聯(lián)動(dòng)，實(shí) 現(xiàn)空氣主動(dòng)凈化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有無線通訊功能的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān) 測(cè)儀。
[0010] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：具有無線通訊功能的智能家 居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，包括傳感器陣列電路、傳感器調(diào)理電路、基準(zhǔn)電路、采樣濾波電路、單片 機(jī)、無線通訊電路、語音播報(bào)電路、IXD驅(qū)動(dòng)顯示電路、人機(jī)交互按鍵、電源管理電路、時(shí)鐘電 路；
[0011] 傳感器陣列電路通過傳感器調(diào)理電路與采樣濾波電路連接；
[0012] 單片機(jī)通過基準(zhǔn)電路與傳感器調(diào)理電路連接；
[0013] 單片機(jī)分別與WI-FI通訊電路、語音播報(bào)電路、IXD驅(qū)動(dòng)顯示電路、人機(jī)交互按鍵、 時(shí)鐘電路連接；
[0014] 電源管理電路對(duì)上述各電路提供工作電源。
[0015] 作為優(yōu)選，傳感器陣列電路是溫度傳感器、和/或濕度傳感器、和/或甲醛傳感器、 和/或氧氣傳感器、和/或粉塵傳感器、和/或一氧化碳傳感器、和/或V0C傳感器、和/或 可燃?xì)怏w傳感器。
[0016] 作為優(yōu)選，無線通訊電路包括WI-FI模塊、和/或ZIGBEE模塊、和/或藍(lán)牙模塊、 和/或2. 4G開關(guān)、和/或433開關(guān)。
[0017] 作為優(yōu)選，電源管理電路由USB充電管理電路、鋰電池、保護(hù)電路組成，并設(shè)有USB 輸出接口和用于接入市電AC220V的輸入端。
[0018] 作為優(yōu)選，單片機(jī)包括執(zhí)行以下步驟的固化程序：?jiǎn)?dòng)測(cè)量、采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、 計(jì)算結(jié)果。
[0019] 作為優(yōu)選，包括支持安卓系統(tǒng)或蘋果系統(tǒng)的APP軟件；APP軟件由Π 界面、各級(jí)子 菜單、各功能子程序組成。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：
[0021] 產(chǎn)品集成了無線通訊功能（如WI-FI通訊），并根本需要帶有不同類型的傳感器， 可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量，并為用戶提供全面的空氣質(zhì)量狀況顯示及分析，使用戶健康 地生活在自己的家里。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0023] 圖1是本發(fā)明具有無線通訊功能的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀實(shí)施例的電路框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 圖1是具有無線通訊功能的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，由傳感器陣列電路、傳感 器調(diào)理電路、基準(zhǔn)電路、采樣濾波電路、單片機(jī)、WI-FI通訊電路、語音播報(bào)電路、LCD驅(qū)動(dòng)顯 示電路、人機(jī)交互按鍵、電源管理電路、時(shí)鐘電路組成。
[0025] 傳感器陣列電路通過傳感器調(diào)理電路與采樣濾波電路連接。傳感器陣列電路是溫 度傳感器、和/或濕度傳感器、和/或甲醛傳感器、和/或氧氣傳感器、和/或粉塵傳感器、 和/或一氧化碳傳感器、和/或V0C傳感器、和/或可燃?xì)怏w傳感器。
[0026] 單片機(jī)通過基準(zhǔn)電路與傳感器調(diào)理電路連接；單片機(jī)還分別與WI-FI通訊電路、 語音播報(bào)電路、LCD驅(qū)動(dòng)顯示電路、人機(jī)交互按鍵、時(shí)鐘電路連接。
[0027] 電源管理電路對(duì)上述各電路提供工作電源。
[0028] WI-FI通訊電路包括WI-FI通訊模塊。除此之外，本實(shí)施例還可以采用ZIGBEE模 塊、和/或藍(lán)牙模塊、和/或2. 4G開關(guān)、和/或433開關(guān)組成所需要類型的無線通訊電路。
[0029] 單片機(jī)包括執(zhí)行以下步驟的固化程序：?jiǎn)?dòng)測(cè)量、采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果。
[0030] 本實(shí)施例還包括支持安卓系統(tǒng)或蘋果系統(tǒng)的APP軟件。APP軟件由Π 界面、各級(jí) 子菜單、各功能子程序組成。APP軟件是安裝在智能設(shè)備（如智能手機(jī)）上的程序，用戶通 過APP軟件可以在局域網(wǎng)或者廣域網(wǎng)范圍內(nèi)找到監(jiān)測(cè)儀，并能快捷地查詢當(dāng)前環(huán)境中空氣 的質(zhì)量狀況，查詢某時(shí)間段的空氣質(zhì)量情況，設(shè)置監(jiān)測(cè)儀的各項(xiàng)參數(shù)，修改監(jiān)測(cè)儀的名稱， 設(shè)置組網(wǎng)參數(shù)等。
[0031] 系統(tǒng)各部分運(yùn)作原理及功能如下：
[0032] 1、電源管理電路
[0033] 電源管理電路由USB充電管理電路、鋰電池、保護(hù)電路組成，完成系統(tǒng)供電，并提 供電量信號(hào)給單片機(jī)，提醒用戶是否給產(chǎn)品充電。同時(shí)USB接口可以很方便的同很多設(shè)備 連接，甚至可以將產(chǎn)品放置在車內(nèi)，而不用擔(dān)心供電問題。配套的交流充電器為USB輸出接 口，其輸入端接入市電AC220V。
[0034] 2、傳感器陣列
[0035] 傳感器陣列電路包含室內(nèi)空氣中對(duì)人體健康有影響的多種氣體傳感器及溫濕度 傳感器，有氧氣、C0、甲醛、V0C(揮發(fā)性有機(jī)物）、粉塵（PM2. 5、煙霧）、可燃?xì)怏w（如甲烷）、 溫度、濕度，可以較全面地分析監(jiān)測(cè)環(huán)境內(nèi)空氣質(zhì)量狀況。
[0036] 3、傳感器信號(hào)調(diào)理
[0037] 傳感器信號(hào)調(diào)理電路完成傳感器信號(hào)的放大、整形，為下一級(jí)電路提供理想的信 號(hào)輸出。
[0038] 4、采樣濾波電路
[0039] 采樣濾波電路完成多路調(diào)理信號(hào)的采集、濾波、電平轉(zhuǎn)換等，為AD采樣提供最佳 的信號(hào)范圍及線性度。
[0040] 5、基準(zhǔn)電路
[0041] 基準(zhǔn)電路為單片機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路等提供電壓基準(zhǔn)。
[0042] 6、單片機(jī)
[0043] 單片機(jī)完成多路傳感器信號(hào)的采樣計(jì)算分析，對(duì)計(jì)算結(jié)果做出顯示及告警；完成 電量信號(hào)的采樣計(jì)算，對(duì)電量情況做出顯示；采集當(dāng)前的時(shí)間，做出時(shí)間顯示；采集按鍵信 息，完成人家交互；驅(qū)動(dòng)LCD顯示屏，完成各種信息的顯示；與語音播報(bào)電路通訊，完成信息 播報(bào)；與WI-FI通訊模塊通訊，將當(dāng)前信息通過WI-FI模塊發(fā)送到智能設(shè)備（智能手機(jī)、平 板電腦等），發(fā)送凈化指令給智能空氣凈化器完成空氣凈化。
[0044] 7、時(shí)鐘電路
[0045] 準(zhǔn)確地提供當(dāng)前時(shí)間，送入單片機(jī)。
[0046] 8、WI_FI 通訊電路
[0047] 該電路部分連接主控制系統(tǒng)跟外部智能控制終端，通過不同的組網(wǎng)模式，實(shí)現(xiàn)局 域網(wǎng)短距離與廣域網(wǎng)遠(yuǎn)距離控制，其控制收發(fā)的數(shù)據(jù)包括各種氣體濃度信息、溫度信息、濕 度信息、當(dāng)前時(shí)間、凈化信息、組網(wǎng)設(shè)置信息等。
[0048] 9、人機(jī)交互按鍵
[0049] 完成人與機(jī)器的信息交互、命令設(shè)置等。
[0050] 10、LCD驅(qū)動(dòng)顯示
[0051] 完成IXD液晶屏的驅(qū)動(dòng)、信息顯示。
[0052] 11、語音播報(bào)
[0053] 完成當(dāng)前氣體濃度的信息播報(bào)，告警信息等。
[0054] 本實(shí)施例的使用與特點(diǎn)：
[0055] 本實(shí)施例可以為用戶提供全面的空氣質(zhì)量狀況顯示及分析，使用戶健康地生活在 自己的家里，用戶可以清楚的知道裝修后的甲醛含量是否超標(biāo)、V0C揮發(fā)性有機(jī)物含量是否 超標(biāo)、大氣污染造成的PM2. 5升高有沒有影響到室內(nèi)、煤氣是否泄漏、燃?xì)庠O(shè)備是否導(dǎo)致氧 氣含量降低、煤爐或者火盆燃燒帶來的C0濃度是否超標(biāo)、當(dāng)前的溫濕度情況等。
[0056] 用戶可以很方便的將產(chǎn)品放到與自己關(guān)系密切的不同區(qū)域，廚房、客廳、臥室、陽 臺(tái)、廁所，甚至車內(nèi)、停車庫(kù)、戶外，了解自己所處的環(huán)境空氣質(zhì)量狀況。
[0057] 具備無線通訊功能，既可以局域網(wǎng)通訊，也可以廣域網(wǎng)通訊。用戶在臥室通過智能 設(shè)備可以很方便地查看廚房的煤氣有沒有關(guān)掉，不需要跑過去查看（類似的不同場(chǎng)所同樣 具備方便性）。用戶下班前可以通過智能設(shè)備查看家中空氣質(zhì)量狀況，自行發(fā)送凈化命令， 提前啟動(dòng)空氣凈化器，回家就能享受到健康的空氣環(huán)境。用戶出門后，由于匆忙，無法確認(rèn) 是否關(guān)了煤氣時(shí)，打開手機(jī)就可以知道有沒有關(guān)閉煤氣，不需要跑回家確認(rèn)。
[0058] 無線通訊功能可以很方便的同用戶家中的路由器相連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制變的非常 容易，不需要額外增加中間收發(fā)設(shè)備，可以將產(chǎn)品很方便的融入到智能家居系統(tǒng)中。
[0059] 組網(wǎng)形式靈活多樣，可以局域網(wǎng)控制，有手機(jī)就可以，不需要專門的遙控器；可以 廣域網(wǎng)控制，家中有路由器就可以。
[0060] 雙電源使得該產(chǎn)品可以放在絕大多數(shù)有供電的地方，電池沒電可以充電，沒有充 電器可以用USB接口充電。
[0061] 語音播報(bào)功能是產(chǎn)品可以像天氣預(yù)報(bào)員一樣，向用戶報(bào)告當(dāng)前的空氣質(zhì)量狀況。
[0062] 大屏幕LCD顯示，高亮度背光效果，使用戶更清楚地看清屏幕。
[0063] 以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明 的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范 圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 具有無線通訊功能的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于：包括傳感器陣列電 路、傳感器調(diào)理電路、基準(zhǔn)電路、采樣濾波電路、單片機(jī)、無線通訊電路、語音播報(bào)電路、LCD 驅(qū)動(dòng)顯示電路、人機(jī)交互按鍵、電源管理電路、時(shí)鐘電路； 所述傳感器陣列電路通過傳感器調(diào)理電路與采樣濾波電路連接； 所述單片機(jī)通過基準(zhǔn)電路與傳感器調(diào)理電路連接； 所述單片機(jī)分別與WI-FI通訊電路、語音播報(bào)電路、IXD驅(qū)動(dòng)顯示電路、人機(jī)交互按鍵、 時(shí)鐘電路連接； 所述電源管理電路對(duì)上述各電路提供工作電源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于：所述傳感器陣列電 路是溫度傳感器、和/或濕度傳感器、和/或甲醛傳感器、和/或氧氣傳感器、和/或粉塵傳 感器、和/或一氧化碳傳感器、和/或VOC傳感器、和/或可燃?xì)怏w傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于：所述無線通訊電路 包括WI-FI模塊、和/或ZIGBEE模塊、和/或藍(lán)牙模塊、和/或2. 4G開關(guān)、和/或433開關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于：所述電源管理電路 由USB充電管理電路、鋰電池、保護(hù)電路組成，并設(shè)有USB輸出接口和用于接入市電AC220V 的輸入端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于：所述單片機(jī)內(nèi)嵌用 于執(zhí)行以下步驟的固化程序：?jiǎn)?dòng)測(cè)量、采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于：包括支持安卓系統(tǒng) 或蘋果系統(tǒng)的APP軟件；所述APP軟件由Π 界面、各級(jí)子菜單、各功能子程序組成。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK104122372SQ201410355563
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】袁建, 薛飛 申請(qǐng)人:合肥泰藍(lán)電子科技有限公司