專利名稱：環境監測裝置及方法
技術領域：
本發明涉及環境測試技術，更具體地說，涉及一種環境監測裝置及方法。
背景技術：
隨著室內空氣污染問題日益嚴重，人們開始注意居住環境及工作環境特別是這些環境中的空氣素質對個人健康的影響，與此同時，各個國家也在對室內空氣質量控制訂立法規，并就室內空氣污染問題提出了相應的控制策略。由此對空氣測量儀器或裝置的需求日漸增加。
傳統的空氣測量儀器有兩大類，第一類為體積龐大的研究型儀器，第二類是便攜式環境監測儀。
對于第一類測量儀器，雖然其測量精準程度高，但價錢高昂，操作復雜，只適合受訓的技術員使用。
對于第二類測量儀器，因其一般只針對某一需量度參數配置傳感器，故體積較小，但是，由于空氣中的不同參數是互相關聯、互相影響的，如只憑所配置的有限傳感器去量度，測量結果精準程度往往較低。例如，利用光離子化方法分析有機化合物時，其測量結果容易受濕度和溫度影響而不準確。亦因如此，利用現有不同種類、不同傳感器感應原理去測量相同環境的空氣質量時，往往出現不同的測量結果，這也成為推行標準化的空氣質量控制的阻礙。因此，為了保證測量準確，常需要攜帶多個測量儀器去測量場地進行測量，然后綜合考量，這給測量帶來了極大不便。
而且，無論哪種傳統測量儀器，都只能夠簡單地將測量數據顯示出來，而不能夠對這些測量數據進行系統分析。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種環境監測裝置及方法，能夠測量多種不同的環境參數，并對獲得的測量參數進行系統分析比較，實時提供簡便易明的空氣質素報告。
為解決上述技術問題，本發明提供一種環境監測裝置，包括至少一個傳感器、控制器和顯示器，其中所述傳感器用于測量環境參數，并將其獲得的測量參數輸入所述控制器；所述控制器接收所述傳感器輸入的測量參數，將獲得的測量參數與預先設定的參數判斷標準進行比較，確定所述測量參數的數據范圍，輸出與該數據范圍對應的結果信息至顯示器，經顯示器輸出。
所述參數判斷標準包括第一參數判斷標準，該第一參數判斷標準對應每一測量參數設置有多個第一參數范圍，所述結果信息包括與每一第一參數范圍對應的第一處理建議信息。
所述參數判斷標準包括第二參數判斷標準，該第二參數判斷標準設置多個條件范圍，其中每一條件范圍包括對應一個或多個測量參數的第二參數范圍，所述結果信息包括與每一條件范圍對應的存在問題信息。
所述結果信息還包括與所述存在問題信息對應的第二處理建議信息。
所述參數判斷標準包括第三參數判斷標準，該第三參數判斷標準對應每一測量參數設置多個參數等級，并對應所有測量參數的參數等級組合形成空氣質量級別判斷標準，所述結果信息包括與該控制質量級別判斷標準對應的空氣質量信息。
所述傳感器為溫度傳感器、濕度傳感器、有機物傳感器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、塵粒傳感器、臭氧濃度傳感器、二氧化氮傳感器、空氣流動速度傳感器、氡氣濃度傳感器、甲醛濃度傳感器至少之一。
所述控制器包括電源控制電路、輸入電路、中央處理器、存儲預設的參數判斷標準和相應結果信息的存儲器和輸出電路，其中電源控制電路與外部電源連接，輸入電路接收所述傳感器輸入的測量參數，并將其輸出至所述中央處理器，該中央處理器將該測量參數與預先設定的參數判斷標準進行比較，確定所述測量參數的數據范圍，并獲取與該數據范圍對應的結果信息，將所述測量參數和相應結果信息送至輸出電路，由輸出電路輸出至所述顯示器。
所述輸入電路包括模/數轉換器和低脈沖時間計算器。
本發明還提供一種環境監測方法，包括下列步驟測量環境參數；將獲得的測量參數與預先設定的參數判斷標準進行比較，確定所述測量參數的數據范圍，獲得與該數據范圍對應的結果信息；以及輸出所述測量參數及獲得的結果信息。
所述參數判斷標準包括第一參數判斷標準、第二參數判斷標準和第三參數判斷標準，其中第一參數判斷標準對應每一測量參數設置有多個第一參數范圍，第二參數判斷標準設置多個條件范圍，其中每一條件范圍包括對應一個或多個測量參數的第二參數范圍，第三參數判斷標準對應每一測量參數設置多個參數等級，并對應所有測量參數的參數等級組合形成空氣質量級別判斷標準；所述結果信息包括與每一第一參數范圍對應的第一處理建議信息、與每一條件范圍對應的存在問題信息、與所述存在問題信息對應的第二處理建議信息以及與所述控制質量級別判斷標準對應的空氣質量信息。
所述測量參數包括溫度測量參數、濕度測量參數、有機物濃度測量參數、一氧化碳濃度測量參數、二氧化碳濃度測量參數、塵粒濃度測量參數、臭氧濃度測量參數、二氧化氮濃度測量參數、空氣流動速度測量參數、氡氣濃度測量參數、甲醛濃度測量參數至少之一。
本發明可通過設置多個不同類型的傳感器獲得多個測量參數，并能對這些測量參數及其之間的關系進行數據分析和實時修正，使得測量更為準確，并能夠實時提供簡便易明的空氣質量報告(包括存在問題信息、處理建議信息以及空氣質量信息)。而且，對于某些需要較長的時間去分析的空氣質量參數，如評估空氣中細菌或真菌的水平時，本需要較長的時間用作細菌培植，通過本發明也可實時由被量度參數之間的關系及實時數據分析，將其結果由推理方式實時反映出來。例如當在較溫暖和潮濕的環境，加上較高的塵粒水平(較高的可吸入的懸浮粒子水平)，往往造成滋生細菌的情況，跟據所量度的溫度、濕度、及可吸入的懸浮粒子，即可推理出細菌的水平。又例如當二氧化碳濃較高時，表示有可能空氣不太流通或室內的人數過多，通過本發明可生成處理建議信息激活抽風系統、減少室內人數及開啟啟窗門等。此外，本發明的環境監測裝置結構簡單、成本低、便于操作。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
圖1是本發明的環境監測裝置的電路模塊圖。
圖2是本發明的環境監測裝置的電路框圖。
圖3是本發明的環境監測裝置的溫度傳感器的電路圖。
圖4是本發明的環境監測裝置的濕度傳感器的電路圖。
圖5是本發明的環境監測裝置的有機物傳感器的電路圖。
圖6是本發明的環境監測裝置的一氧化碳傳感器的電路圖。
圖7是本發明的環境監測裝置的二氧化碳傳感器的電路圖。
圖8是本發明的環境監測裝置的塵埃傳感器的電路圖。
圖9-13是本發明的環境監測裝置的參數判斷標準與結果信息的舉例對照圖。
圖14是本發明的環境監測方法的流程圖。
具體實施例方式
如圖1、2所示，本發明的環境監測裝置包括傳感器10、控制器20和顯示器30。
其中傳感器10用于測量外部環境信息，并將其獲得的測量參數輸入控制器20。在本實施例中該傳感器10包括溫度傳感器11、濕度傳感器12、有機物傳感器13、一氧化碳傳感器14、二氧化碳傳感器15以及塵粒傳感器16，當然，也可以包括其它各種傳感器，例如臭氧濃度傳感器、二氧化氮傳感器、空氣流動速度傳感器、氡氣濃度傳感器、甲醛濃度傳感器等。
如圖3-8所示，分別為本發明的傳感器實施例的電路圖。其中溫度傳感器11的電路如圖3所示，在本實施例中該溫度傳感器11為熱敏電阻溫度傳感器。該傳感器通過熱敏電阻RT感測外部環境溫度，其將溫度變化時導致的熱敏電阻RT的阻值變化轉換為電壓變化后輸出，并將輸出電壓Vo1送入控制器20。該溫度傳感器11的輸出為周期性具不同頻率的信號，控制器20可根據這些信號頻率運算出相對的溫度。
濕度傳感器12的電路如圖4所示，在本實施例中該濕度傳感器12為電阻性濕度傳感器。該傳感器接收振蕩器的輸入信號，并通過電容C、對濕度敏感的濕敏電阻RH串聯電路，由放大器和整流器輸出電壓信號。該電路可以有效地防止帶有直流電成份的電壓通過，以保護濕敏電阻RH，電路簡單，并能適應不同占空比的振蕩器所產生的輸入信號，如圖中所示的50％占空比振蕩器。
有機物傳感器13的電路如圖5所示，在本實施例中該有機物傳感器13為電熱型總有機化合物傳感器。該傳感器中敏感電阻RD的阻值隨有機化合物濃度改變而變化，輸入電壓VB3經該敏感電阻RD后再由對數放大器放大后輸出。
一氧化碳傳感器14的電路如圖6所示，在本實施例中該一氧化碳傳感器14為電熱型一氧化碳傳感器。該傳感器的阻值隨一氧化碳的濃度變化而改變，且阻值變化轉換為電壓變化后，經放大器放大后輸出。
二氧化碳傳感器15的電路如圖7所示，在本實施例中該二氧化碳傳感器15為電熱型二氧化碳傳感器，包括二氧化碳濃度敏感組件和加熱器，該二氧化碳濃度敏感組件感測二氧化碳濃度，并將該濃度變化轉變為電壓變化，經放大器放大后，輸出至控制器20；加熱器用于令傳感器維持最理想運作溫度，使其可準確地測量二氧化碳濃度。為了減除環境溫度及空氣的污染物對二氧化碳傳感器的影響，該電路還提供一指定二氧化碳濃度的輸出電壓，作為比較量度空氣中的二氧化碳傳感器時的模擬輸出，該指定二氧化碳濃度的輸出電壓，是本電路于一個特定二氧化碳濃度的環境時的輸出電壓，由控制器20記錄。除此以外，該傳感器亦將其預熱時的內部溫度數據輸入控制器20，作為參考數據，以便識別傳感器是否達到可準確測量二氧化碳濃度的運作溫度。
塵埃傳感器16的電路如圖8所示，在本實施例中該塵埃傳感器16為光散射型塵埃傳感器，以量度塵埃水平，并輸出電壓信號。當塵埃的水平較低時，輸出電壓接近接地電壓，當塵埃的水平較高時，輸出電壓為高電壓，控制器20可根據輸出電壓的高低的時間比例，計算出塵埃水平。
控制器20包括電源控制電路21、輸入電路22、中央處理器23、存儲器24和輸出電路25。其中電源控制電路21接收外部電源提供的電能，并將其提供該環境監測裝置，該外部電源可以直流電源或交流電源，該電源控制電路21也可經電源自動選擇器接外部電源。
輸入電路22用于接收傳感器10送入的測量參數，在本實施例中，該輸入電路22包括模/數轉換器26和低脈沖時間計算器27，其中模/數轉換器26用于接收溫度傳感器11、濕度傳感器12、有機物傳感器13、一氧化碳傳感器14、二氧化碳傳感器15輸入的測量參數以及二氧化碳傳感器15輸入的參考數據，并分別將其進行模數轉換，變為數字信號后送入中央處理器23；低脈沖時間計算器27用于接收塵粒傳感器16輸入的測量參數，進行低脈沖時間計數，獲得塵粒傳感器16傳輸的低脈沖時間的平均值，而后將其送入中央處理器23。當然該輸入接口22還可根據該環境監測裝置的不同傳感器設置，進行不同的設置。
存儲器24用于存儲預設的第一參數判斷標準、第二參數判斷標準、第三參數判斷標準以及與各參數判斷標準相對應的結果信息。
其中第一參數判斷標準針對每一測量參數設置有多個第一參數范圍，其中測量參數是指傳感器10的測量對象，如溫度、濕度、有機物濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度以及塵粒濃度等，第一參數范圍設置如對溫度參數，其多個第一參數范圍分別為＞25.5℃、＜20℃、＜10℃等。第二參數判斷標準設置有多個條件范圍，其中每一條件范圍是對應一個或多個測量參數的第二參數范圍的組合，例如一條件范圍為溫度為25.5-35℃且總有機化合物濃度600μg/m3以上。該第二參數范圍與第一參數范圍可以相同或不同。第三參數判斷標準對應每一測量參數設置有多個參數等級，并對應所有測量參數的參數等級組合形成空氣質量級別判斷標準。
結果信息包括第一處理建議信息、存在問題信息、第二處理建議信息以及空氣質量信息。其中第一處理建議信息對應于第一參數判斷標準中每一測量參數的每一第一參數范圍，如圖9所示，舉例而言，對于溫度＞25.5℃的溫度第一參數范圍，第一處理建議信息為開啟冷氣裝置。存在問題信息對應于第二參數判斷標準中的每一條件范圍，如圖10所示，舉例而言，當溫度為25.5-35℃且總有機化合物濃度600μg/m3以上時，存在問題信息為注意甲醛濃度。第二處理建議信息對應于每一存在問題信息，如圖11所示，舉例而言，當存在問題信息為注意甲醛濃度時，第二處理建議信息為開啟窗門、開啟空氣過濾裝置、激活抽風系統、不準吸煙。空氣質量信息對應于第三參數判斷標準中的空氣質量級別判斷標準，如圖12、13所示。
中央處理器23接收到輸入電路22從傳感器20接收并轉換后的測量參數后，將獲得的測量參數與存儲器24中預設的第一參數判斷標準進行比較，確定每一測量參數所處的第一參數范圍，獲得該第一參數范圍后，根據每一第一參數范圍與第一處理建議信息的對應關系，確定第一處理建議信息；將獲得的測量參數與存儲器24中預設的第二參數判斷標準進行比較，確定所獲得的測量參數所滿足的條件范圍，獲得該條件范圍后，由所確定的條件范圍與存在問題信息的對應關系，確定存在問題信息；根據所確定的存在問題信息與第二處理建議信息的對應關系，確定第二處理建議信息；還可將獲得的測量參數與存儲器24中預設的第三參數判斷標準進行比較，確定每一測量參數所處的參數等級，并判斷得到的所有測量參數的參數等級所滿足的空氣質量級別判斷標準，根據該判斷標準與空氣質量信息的對應關系，確定空氣質量信息。該中央處理器23在判斷確定各個結果信息后，將測量參數與結果信息一并經輸出電路25輸出至顯示器30。
顯示器30用于將接收到的測量參數和結果信息以特定格式如文字、數字或圖像形式顯示出來。
本發明的環境監測裝置還可以設置有輸入接口電路和輸入/輸出接口電路，其中輸入接口電路用于接收輸入信號，如按鍵輸入信號；輸入/輸出接口電路用于與其它設備如計算機、個人數字助理、閃存等傳遞資料，該輸入/輸出接口電路可以是紅外線接口電路、藍牙接口電路、無線接口電路等。
本發明的環境監測方法如圖14所示，首先在步驟S1由傳感器測量環境參數，傳感器獲得測量參數后將其傳送至控制器，由控制器在步驟S2，將獲得的測量參數與預先設定的參數判斷標準進行比較，確定所述測量參數的數據范圍，并根據預設的數據范圍與結果信息的對應關系，獲得與該數據范圍對應的結果信息，并將該測量參數與其相應的結果信息送至顯示器；由顯示器在步驟S3將其輸出。其中所述參數判斷標準包括第一參數判斷標準、第二參數判斷標準和第三參數判斷標準，其中第一參數判斷標準對應每一測量參數設置有多個第一參數范圍，第二參數判斷標準設置多個條件范圍，其中每一條件范圍包括對應一個或多個測量參數的第二參數范圍，第三參數判斷標準對應每一測量參數設置多個參數等級，并對應所有測量參數的參數等級組合形成空氣質量級別判斷標準；所述結果信息包括與每一第一參數范圍對應的第一處理建議信息、與每一條件范圍對應的存在問題信息、與所述存在問題信息對應的第二處理建議信息以及與所述控制質量級別判斷標準對應的空氣質量信息。
本發明可通過設置多個不同類型的傳感器獲得多個測量參數，并能對這些測量參數及其之間的關系進行數據分析和實時修正，使得測量更為準確，并能夠實時提供簡便易明的空氣質量報告(包括存在問題信息、處理建議信息以及空氣質量信息)。而且，對于某些需要較長的時間去分析的空氣質量參數，如評估空氣中細菌或真菌的水平時，本需要較長的時間用作細菌培植，通過本發明也可實時由被量度參數之間的關系及實時數據分析，將其結果由推理方式實時反映出來。例如當在較溫暖和潮濕的環境，加上較高的塵粒水平(較高的可吸入的懸浮粒子水平)，往往造成滋生細菌的情況，跟據所量度的溫度、濕度、及可吸入的懸浮粒子，即可推理出細菌的水平。又例如當二氧化碳濃較高時，表示有可能空氣不太流通或室內的人數過多，通過本發明可生成處理建議信息激活抽風系統、減少室內人數及開啟啟窗門等。此外，本發明的環境監測裝置結構簡單、成本低、便于操作。
權利要求
1.一種環境監測裝置，其特征在于，包括至少一個傳感器、控制器和顯示器，其中所述傳感器用于測量環境參數，并將其獲得的測量參數輸入所述控制器；所述控制器接收所述傳感器輸入的測量參數，將獲得的測量參數與預先設定的參數判斷標準進行比較，確定所述測量參數的數據范圍，輸出與該數據范圍對應的結果信息至顯示器，經顯示器輸出。
2.根據權利要求1所述的環境監測裝置，其特征在于，所述參數判斷標準包括第一參數判斷標準，該第一參數判斷標準對應每一測量參數設置有多個第一參數范圍，所述結果信息包括與每一第一參數范圍對應的第一處理建議信息。
3.根據權利要求1所述的環境監測裝置，其特征在于，所述參數判斷標準包括第二參數判斷標準，該第二參數判斷標準設置多個條件范圍，其中每一條件范圍包括對應一個或多個測量參數的第二參數范圍，所述結果信息包括與每一條件范圍對應的存在問題信息。
4.根據權利要求3所述的環境監測裝置，其特征在于，所述結果信息還包括與所述存在問題信息對應的第二處理建議信息。
5.根據權利要求1所述的環境監測裝置，其特征在于，所述參數判斷標準包括第三參數判斷標準，該第三參數判斷標準對應每一測量參數設置多個參數等級，并對應所有測量參數的參數等級組合形成空氣質量級別判斷標準，所述結果信息包括與該控制質量級別判斷標準對應的空氣質量信息。
6.根據權利要求1-5之一所述的環境監測裝置，其特征在于，所述傳感器為溫度傳感器、濕度傳感器、有機物傳感器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、塵粒傳感器、臭氧濃度傳感器、二氧化氮傳感器、空氣流動速度傳感器、氡氣濃度傳感器、甲醛濃度傳感器至少之一。
7.根據權利要求1-5之一所述的環境監測裝置，其特征在于，所述控制器包括電源控制電路、輸入電路、中央處理器、存儲預設的參數判斷標準和相應結果信息的存儲器和輸出電路，其中電源控制電路與外部電源連接，輸入電路接收所述傳感器輸入的測量參數，并將其輸出至所述中央處理器，該中央處理器將該測量參數與預先設定的參數判斷標準進行比較，確定所述測量參數的數據范圍，并獲取與該數據范圍對應的結果信息，將所述測量參數和相應結果信息送至輸出電路，由輸出電路輸出至所述顯示器。
8.根據權利要求7所述的環境監測裝置，其特征在于，所述輸入電路包括模/數轉換器和低脈沖時間計算器。
9.一種環境監測方法，其特征在于，包括下列步驟測量環境參數；將獲得的測量參數與預先設定的參數判斷標準進行比較，確定所述測量參數的數據范圍，獲得與該數據范圍對應的結果信息；以及輸出所述測量參數及獲得的結果信息。
10.根據權利要求9所述的環境監測方法，其特征在于，所述參數判斷標準包括第一參數判斷標準、第二參數判斷標準和第三參數判斷標準，其中第一參數判斷標準對應每一測量參數設置有多個第一參數范圍，第二參數判斷標準設置多個條件范圍，其中每一條件范圍包括對應一個或多個測量參數的第二參數范圍，第三參數判斷標準對應每一測量參數設置多個參數等級，并對應所有測量參數的參數等級組合形成空氣質量級別判斷標準；所述結果信息包括與每一第一參數范圍對應的第一處理建議信息、與每一條件范圍對應的存在問題信息、與所述存在問題信息對應的第二處理建議信息以及與所述控制質量級別判斷標準對應的空氣質量信息。
11.根據權利要求9或10所述的環境監測方法，其特征在于，所述測量參數包括溫度測量參數、濕度測量參數、有機物濃度測量參數、一氧化碳濃度測量參數、二氧化碳濃度測量參數、塵粒濃度測量參數、臭氧濃度測量參數、二氧化氮濃度測量參數、空氣流動速度測量參數、氡氣濃度測量參數、甲醛濃度測量參數至少之一。
全文摘要
本發明涉及一種環境監測裝置，包括至少一個傳感器、控制器和顯示器，其中所述傳感器用于測量環境參數，并將其獲得的測量參數輸入所述控制器；所述控制器接收所述傳感器輸入的測量參數，將獲得的測量參數與預先設定的參數判斷標準進行比較，確定所述測量參數的數據范圍，輸出與該數據范圍對應的結果信息至顯示器，經顯示器輸出。本發明還提供一種環境監測方法。實施本發明，能夠對所獲得的測量參數及測量參數之間的關系進行數據分析和實時修正，使得測量更為準確，并能夠實時提供簡便易明的空氣質量報告。
文檔編號G01D21/02GK101033989SQ20061005726
公開日2007年9月12日 申請日期2006年3月10日 優先權日2006年3月10日
發明者羅瑞真, 陳耀偉 申請人:羅瑞真, 陳耀偉