本發(fā)明涉及一種揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的揚塵監(jiān)測裝置，由于結(jié)構(gòu)等原因，不能實現(xiàn)360度全方位監(jiān)測，且監(jiān)測效果不理想，需要進一步加以改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理，能實現(xiàn)360度全方位監(jiān)測，監(jiān)測效果好的揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：包括固定底座，固定底座上裝立桿，安裝支架的下端伸入立桿上部，且安裝支架下端設置外齒、立桿上部內(nèi)壁設置內(nèi)齒，安裝支架下端的外齒與立桿上部內(nèi)壁的內(nèi)齒配合；安裝支架上裝第一齒輪，第一齒輪與步進電機驅(qū)動的第二齒輪嚙合；由步進電機驅(qū)動第二齒輪轉(zhuǎn)動，進而帶動安裝支架在立桿中轉(zhuǎn)動；立桿上端裝限位開關(guān)安裝桿，第一限位開關(guān)、第二限位開關(guān)分別設置在開關(guān)安裝桿的正反兩面；在安裝支架上裝限位開關(guān)觸桿，在安裝支架轉(zhuǎn)動過程中，限位開關(guān)觸桿分別在0度和360度位置與第一限位開關(guān)、第二限位開關(guān)接觸，使限位開關(guān)由導通觸電釋放；在安裝支架上部自上至下依次設置攝像頭、噪音及氣象參數(shù)檢測裝置、揚塵采集分析裝置；總控制箱通過有線和揚塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測裝置、攝像頭、步進電機、限位開關(guān)進行連接，負責提供電源、步進電機驅(qū)動、旋轉(zhuǎn)位置及采集時間等控制及數(shù)據(jù)通訊；總控制箱將揚塵、噪音、氣象參數(shù)收集處理通過有線或無線發(fā)射到中心平臺，實現(xiàn)遠程監(jiān)控；總控制箱通過繼電器常開觸點連接攝像頭，當發(fā)現(xiàn)揚塵超標時觸發(fā)攝像頭抓拍現(xiàn)場。

所述揚塵采集分析裝置包括第一氣路、第二氣路、第三氣路、第四氣路，第一氣路、第二氣路、第三氣路、第四氣路分別與PM10過濾器、PM2.5過濾器、空氣過濾器、大顆粒過濾器連接，PM10過濾器、PM2.5過濾器的出口分別與第一三通閥的二個進口連接，空氣過濾器、大顆粒過濾器的出口分別與第二三通閥的二個進口連接，第一、第二三通閥的出口分別與第三三通閥的二個進口連接，第三三通閥的出口與氣泵連接，氣泵與干燥裝置連接，干燥裝置與設有顆粒物檢測傳感器的氣室相通；顆粒物檢測傳感器與單片機連接。

揚塵采集分析裝置的工作過程：

（1）上電后， STM32F103單片機進行串口初始化；

（2）打開第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過氣泵將純凈空氣抽入，對干燥裝置、氣室、傳感器等進行清洗，并對傳感器進行0位校準；

（3）然后打開第一三通閥和第三三通閥，切換到第一氣路，通過PM10過濾器得到含PM10的顆粒氣體，在氣泵的作用下，抽入氣室，通過傳感器對PM10進行檢測，獲得PM10的數(shù)據(jù)；

（4）打開第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過氣泵將純凈空氣抽入，對干燥裝置、氣室、傳感器等進行清洗，并對傳感器進行0位校準；

（5）然后打開第一三通閥和第三三通閥，切換到第二氣路，通過PM2.5過濾器得到含PM2.5的顆粒氣體，在氣泵的作用下，抽入氣室，通過傳感器對PM2.5進行檢測，獲得PM2.5的數(shù)據(jù)；

（6）打開第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過氣泵將純凈空氣抽入，對干燥裝置、氣室、傳感器等進行清洗，并對傳感器進行0位校準；

（7）然后打開第二三通閥和第三三通閥，切換到第四氣路，通過大顆粒過濾器濾掉大的雜物，通過顆粒物檢測傳感器對總懸浮顆粒物進行檢測并獲取數(shù)據(jù)；

（8）判斷接收到串口數(shù)據(jù)請求，就將采集的各參數(shù)發(fā)生出去；

（9）一直循環(huán)上述步驟（2）-步驟（8）過程。

噪音及氣象參數(shù)檢測裝置包括單片機，單片機與溫濕度傳感器、風速風向傳感器、聲級劑、氣壓傳感器連接；

工作過程：上電后，對單片機初始化，對溫度、濕度、氣壓、噪音、風向風速的傳感器信號進行檢測，處理保存；判斷是否收到與聲級劑連接的串口的232信號請求，收到后判斷有效后，發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)；

判斷是否有與風速風向傳感器連接的串口的485信號請求，收到后判斷有效性，發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)；反復進行上述過程。

總控制箱以ARM芯片AM3354BZC為核心，配置存儲器、時鐘等資源，外擴繼電器輸出、光耦輸入、觸摸屏、網(wǎng)口、GPRS模塊、6個串口資源，通過串口和揚塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測裝置進行連接，通過步進電機驅(qū)動器控制步進電機，通過齒輪耦合旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)置帶動安裝支架旋轉(zhuǎn)；

總控制箱工作過程：上電，啟動ARM系統(tǒng)運行，若沒成功連接到數(shù)據(jù)庫，則停止運行，若成功連接到數(shù)據(jù)庫，則打開數(shù)據(jù)庫，打開失敗也停止運行；打開數(shù)據(jù)庫后，讀取所有的配置信息，若無配置信息，就以初始值繼續(xù)運行，否則以配置值繼續(xù)運行；初始化各串口的參數(shù)、表格屬性，啟動相關(guān)線程并運行，運行主界面，實時顯示各參數(shù)，并執(zhí)行相關(guān)按鍵處理；

旋轉(zhuǎn)控制線程：

判斷是順時針還是逆時針旋轉(zhuǎn)，若順時針旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)過程中判斷有無檢測到第二限位開關(guān)信號，若檢測到，則反轉(zhuǎn)為逆時針調(diào)整，否則控制步進電機順時針旋轉(zhuǎn)一定角度；

同理若是逆時針旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)過程中判斷有無檢測到第一限位開關(guān)信號，若檢測到，則反轉(zhuǎn)為順時針調(diào)整，否則控制步進電機逆時針旋轉(zhuǎn)一定角度；

旋轉(zhuǎn)到位后，停止，通知其他線程進行數(shù)據(jù)采集；

通過串口線程讀取揚塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測裝置；

串口線程的流程：啟動串口線程，讀取串口綁定的因子的名稱：揚塵、噪音及氣象參數(shù)、通信協(xié)議，是主動接收協(xié)議，就發(fā)送讀取參數(shù)的協(xié)議，然后讀取串口接收到的協(xié)議，若是被動接收，就直接讀取串口接收到的協(xié)議，然后對協(xié)議數(shù)據(jù)包進行解析，得到各因子的值，更新實時數(shù)據(jù)表；

實時數(shù)據(jù)處理線程：

實現(xiàn)界面更新、數(shù)據(jù)保存功能；實時數(shù)據(jù)處理線程的流程：啟動實時數(shù)據(jù)處理線程，5秒到更新主界面實時顯示數(shù)據(jù)，60秒到保存1分鐘數(shù)據(jù)，發(fā)送實時數(shù)據(jù)時間到，分鐘數(shù)據(jù)包插入待發(fā)生，休眠500mS后繼續(xù)該過程；

發(fā)送中心數(shù)據(jù)線程，負責將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心平臺。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，能實現(xiàn)360度全方位監(jiān)測，監(jiān)測效果好。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是安裝支架與立桿的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。

圖3是限位開關(guān)安裝位置示意圖。

圖4是揚塵采集分析裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是揚塵采集分析裝置控制流程示意圖。

圖6噪音及氣象參數(shù)檢測裝置框圖。

圖7是噪聲、氣象參數(shù)檢測流程圖。

圖8是總控制箱的組成示意圖。

圖9是總控制箱總流程圖。

圖10是0-360度旋轉(zhuǎn)控制線程示意圖。

圖11是串口線程示意圖。

圖12是實時數(shù)據(jù)處理線程示意圖。

圖13是發(fā)送中心數(shù)據(jù)線程示意圖。

具體實施方式

一種揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括固定底座1，固定底座上裝立桿2，安裝支架8的下端伸入立桿上部，且安裝支架下端設置外齒3、立桿上部內(nèi)壁設置內(nèi)齒4，安裝支架下端的外齒與立桿上部內(nèi)壁的內(nèi)齒配合，保證安裝支架在立桿上可靠旋轉(zhuǎn)；安裝支架上裝齒輪耦合旋轉(zhuǎn)裝置30，包括第一齒輪5，第一齒輪與步進電機6驅(qū)動的第二齒輪7嚙合；由步進電機驅(qū)動第二齒輪轉(zhuǎn)動，進而帶動安裝支架在立桿中轉(zhuǎn)動；立桿上端裝限位開關(guān)安裝桿9，第一限位開關(guān)、第二限位開關(guān)分別設置在開關(guān)安裝桿的正反兩面；在安裝支架上裝限位開關(guān)觸桿10，在安裝支架轉(zhuǎn)動過程中，限位開關(guān)觸桿分別在0度和360度位置與第一限位開關(guān)、第二限位開關(guān)接觸，使限位開關(guān)由導通觸電釋放，實現(xiàn)0-360度的旋轉(zhuǎn)保護；在安裝支架上部自上至下依次設置攝像頭28、噪音及氣象參數(shù)檢測裝置11、揚塵采集分析裝置12；總控制箱29通過有線和揚塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測裝置、攝像頭、步進電機、限位開關(guān)進行連接，負責提供電源、步進電機驅(qū)動、旋轉(zhuǎn)位置及采集時間等控制及數(shù)據(jù)通訊；總控制箱將揚塵、噪音、氣象參數(shù)收集處理通過有線或無線發(fā)射到中心平臺，實現(xiàn)遠程監(jiān)控；總控制箱通過繼電器常開觸點連接攝像頭，當發(fā)現(xiàn)揚塵超標時觸發(fā)攝像頭抓拍現(xiàn)場。

所述揚塵采集分析裝置包括第一氣路13、第二氣路14、第三氣路15、第四氣路16，第一氣路、第二氣路、第三氣路、第四氣路分別與PM10過濾器17、PM2.5過濾器18、空氣過濾器19、大顆粒過濾器20連接，PM10過濾器、PM2.5過濾器的出口分別與第一三通閥21的二個進口連接，空氣過濾器、大顆粒過濾器的出口分別與第二三通閥22的二個進口連接，第一、第二三通閥23的出口分別與第三三通閥的二個進口連接，第三三通閥的出口與氣泵24連接，氣泵與干燥裝置25連接，干燥裝置與設有顆粒物檢測傳感器（選用鄭州煒盛科技ZH03激光粉塵傳感器等型號）27的氣室26相通；顆粒物檢測傳感器與單片機（例市售型號STM32F1030）31連接，由單片機進行分析。

攝像頭進行視頻的轉(zhuǎn)發(fā)及現(xiàn)場照片的抓拍，并上傳到中心平臺。經(jīng)空氣過濾器過濾后的純凈空氣的作用是對氣路進行清洗，同時可以對顆粒物檢測傳感器的0點進行修正。

總控制箱以ARM芯片AM3354BZC為核心，配置存儲器、時鐘等資源，外擴繼電器輸出、光耦輸入、觸摸屏、網(wǎng)口、GPRS模塊、6個串口等資源，通過串口和揚塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測裝置進行連接，通過步進電機驅(qū)動器控制步進電機，通過齒輪耦合旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)置帶動安裝支架旋轉(zhuǎn)。

噪音及氣象參數(shù)檢測裝置包括單片機（可采用型號STM32F103），單片機與溫濕度傳感器（型號SHT11）、風速風向傳感器、聲級劑（型號AWA5636）、氣壓傳感器（型號MS5611）連接。

揚塵采集分析裝置的工作過程：

（1）上電后， STM32F103單片機進行串口初始化；

（2）打開第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過氣泵將純凈空氣抽入，對干燥裝置、氣室、傳感器等進行清洗，并對傳感器進行0位校準；

（3）然后打開第一三通閥和第三三通閥，切換到第一氣路，通過PM10過濾器得到含PM10的顆粒氣體，在氣泵的作用下，抽入氣室，通過傳感器對PM10進行檢測，獲得PM10的數(shù)據(jù)；

（4）打開第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過氣泵將純凈空氣抽入，對干燥裝置、氣室、傳感器等進行清洗，并對傳感器進行0位校準；

（5）然后打開第一三通閥和第三三通閥，切換到第二氣路，通過PM2.5過濾器得到含PM2.5的顆粒氣體，在氣泵的作用下，抽入氣室，通過傳感器對PM2.5進行檢測，獲得PM2.5的數(shù)據(jù)；

（6）打開第二三通閥和第三三通閥，切換到第三氣路，通過氣泵將純凈空氣抽入，對干燥裝置、氣室、傳感器等進行清洗，并對傳感器進行0位校準；

（7）然后打開第二三通閥和第三三通閥，切換到第四氣路，通過大顆粒過濾器濾掉大的雜物，通過顆粒物檢測傳感器對總懸浮顆粒物（TSP）進行檢測并獲取數(shù)據(jù)；

（8）判斷接收到串口數(shù)據(jù)請求，就將采集的各參數(shù)發(fā)生出去；

（9）一直循環(huán)上述步驟（2）-步驟（8）過程。

噪音及氣象參數(shù)檢測裝置包括單片機，單片機與溫濕度傳感器、風速風向傳感器、聲級劑、氣壓傳感器連接；

工作過程：上電后，對單片機初始化，對溫度、濕度、氣壓、噪音、風向風速的傳感器信號進行檢測，處理保存；判斷是否收到與聲級劑連接的串口的232信號請求，收到后判斷有效后，發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)；

判斷是否有與風速風向傳感器連接的串口的485信號請求，收到后判斷有效性，發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)；反復進行上述過程。

總控制箱以ARM芯片AM3354BZC為核心，配置存儲器、時鐘等資源，外擴繼電器輸出、光耦輸入、觸摸屏、網(wǎng)口、GPRS模塊、6個串口資源，通過串口和揚塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測裝置進行連接，通過步進電機驅(qū)動器控制步進電機，通過齒輪耦合旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)置帶動安裝支架旋轉(zhuǎn)；

總控制箱工作過程：上電，啟動ARM系統(tǒng)運行，若沒成功連接到數(shù)據(jù)庫，則停止運行，若成功連接到數(shù)據(jù)庫，則打開數(shù)據(jù)庫，打開失敗也停止運行；打開數(shù)據(jù)庫后，讀取所有的配置信息，若無配置信息，就以初始值繼續(xù)運行，否則以配置值繼續(xù)運行；初始化各串口的參數(shù)、表格屬性，啟動相關(guān)線程并運行，運行主界面，實時顯示各參數(shù)，并執(zhí)行相關(guān)按鍵處理；

旋轉(zhuǎn)控制線程：

判斷是順時針還是逆時針旋轉(zhuǎn)，若順時針旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)過程中判斷有無檢測到第二限位開關(guān)信號，若檢測到，則反轉(zhuǎn)為逆時針調(diào)整，否則控制步進電機順時針旋轉(zhuǎn)一定角度；

同理若是逆時針旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)過程中判斷有無檢測到第一限位開關(guān)信號，若檢測到，則反轉(zhuǎn)為順時針調(diào)整，否則控制步進電機逆時針旋轉(zhuǎn)一定角度；

旋轉(zhuǎn)到位后，停止，通知其他線程進行數(shù)據(jù)采集；

通過串口線程讀取揚塵采集分析裝置、噪音及氣象參數(shù)檢測裝置；

串口線程的流程：啟動串口線程，讀取串口綁定的因子的名稱：揚塵、噪音及氣象參數(shù)、通信協(xié)議，是主動接收協(xié)議，就發(fā)送讀取參數(shù)的協(xié)議，然后讀取串口接收到的協(xié)議，若是被動接收，就直接讀取串口接收到的協(xié)議，然后對協(xié)議數(shù)據(jù)包進行解析，得到各因子的值，更新實時數(shù)據(jù)表；

實時數(shù)據(jù)處理線程：

實現(xiàn)界面更新、數(shù)據(jù)保存功能；實時數(shù)據(jù)處理線程的流程：啟動實時數(shù)據(jù)處理線程，5秒到更新主界面實時顯示數(shù)據(jù)，60秒到保存1分鐘數(shù)據(jù)，發(fā)送實時數(shù)據(jù)時間到，分鐘數(shù)據(jù)包插入待發(fā)生，休眠500mS后繼續(xù)該過程；

發(fā)送中心數(shù)據(jù)線程，負責將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心平臺。