一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统及其控制方法
一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境监测设备技术领域，具体来说是一种基于物联网和蓝牙技术的工 业环境空气质量实时监测系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来环境空气质量的恶化越来越得到人们的重视，空气作为人类生存的第一要 素，直接影响人类的生存与发展，特别是工业环境空气质量的监测问题得到了人们越来越 多的关注。传统的工业环境空气质量监测模式是采用仪器固定监测，专业要求高，需要有专 业人员使用专用仪器进行采集、检测，普通人难以实时获取监测数据，无法满足工业环境监 测实时化、多样化的要求。如何开发出一种能够通过简单手段就能获取空气检测数据的系 统和方法已经成为急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决现有技术中工业环境现场空气质量数据获取不便的缺 陷，提供一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统及其控制方法来解 决上述问题。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0005] 一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统，包括Android手 机、蓝牙模块、粉尘传感器和Arduino主控板，所述的粉尘传感器的数据输出端与Arduino 主控板的数据输入端相连，蓝牙模块接在Arduino主控板的通信接口上，所述的蓝牙模块 与Android手机进行蓝牙无线连接。
[0006] 所述的粉尘传感器的型号为DSM501。
[0007] 所述的蓝牙模块的型号为HC-06。
[0008] 一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统的控制方法，包括 以下步骤：
[0009] 粉尘数据的获取，通过粉尘传感器实时采集当前外部环境中的粉尘污染参数，并 传送给Arduino主控板；
[0010] 粉尘数据的计算，Arduino主控板对获取到的实时粉尘数据进行统计和计算，并传 送给蓝牙模块；
[0011] 建立蓝牙无线连接，Android手机与蓝牙模块建立蓝牙无线连接；
[0012] 污染数据的展示，Android手机接收蓝牙模块发送的粉尘数据并进行展示。
[0013] 所述的粉尘数据的计算包括以下步骤：
[0014] Arduino主控板设定当前时间为采集计算起始时间，采集时间为T，T= 30s;
[0015] Arduino主控板获取30秒内每秒的实时粉尘数据i;
[0016] Arduino主控板计算平均污染值a，其计算公式如下：
[0017]
，其中0i为每秒的实时粉尘数据；
[0018] Arduino主控板向蓝牙模块输出平均污染值a，并重置采集计算起始时间。
[0019] 一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统的控制方法，所述 的建立蓝牙无线连接包括以下步骤：
[0020] Android手机开启手机蓝牙权限；
[0021] Android手机搜索蓝牙设备；
[0022] Android手机找到蓝牙模块，注册BroadcastRceciver，获取配对信息，与蓝牙模 块建立无线连接；
[0023] Android手机监听蓝牙模块，接收蓝牙模块发送的粉尘数据。
[0024] 有益效果
[0025] 本发明的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统及其控 制方法，与现有技术相比可以利用Android手机随时监测工业环境空气质量的优劣，极大 地方便用户对工业环境空气质量的实时监控。具有结构简单、成本经济、系统稳定的特点。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的系统结构示意图；
[0027] 图2为本发明的方法步骤图；
[0028] 图3为本发明中粉尘数据计算的方法步骤图；
[0029] 其中，1-Arduino主控板、2-粉尘传感器、3-Android手机、4-蓝牙模块。
【具体实施方式】
[0030] 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：
[0031] 如图1所示，本发明所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时 监测系统，包括Android手机3、蓝牙模块4、粉尘传感器2和Arduino主控板1。Arduino 主控板1用于整体的计算和控制，粉尘传感器2用于采集现场的空气质量。粉尘传感器2 的型号可以为DSM501，用于PM2. 5的数据采集，也可以为其他指标的专用采集工具。蓝牙模 块4用于使用蓝牙技术对外进行数据传输，其型号可以为HC-06。粉尘传感器2的数据输 出端与Arduino主控板1的数据输入端相连，粉尘传感器2将其采集到的监测数据传送给 Arduino主控板1。蓝牙模块4接在Arduino主控板1的通信接口上，给Arduino主控板1 向外界传送数据信息。蓝牙模块4与Android手机3进行蓝牙无线连接，将数据信息展示 给用户。
[0032] 如图2所示，本发明提供一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监 测系统的控制方法，包括以下步骤：
[0033] 第一步，粉尘数据的获取，通过粉尘传感器2实时采集当前外部环境中的粉尘污 染参数，并传送给Arduino主控板1。粉尘传感器2以秒为单位，在外部环境中实时采集污 染指数，如粉尘传感器2为DSM501时，则实时采集PM2. 5的含量，通过自身的接口传送给 Arduino主控板1，以供Arduino主控板1进行计算比较。
[0034] 第二步，粉尘数据的计算，Arduino主控板1对获取到的实时粉尘数据进行统计和 计算，并传送给蓝牙模块4。粉尘传感器2所传送的数据为每秒不断变化的数据，而网络传 输速度无法达到以秒进行更新的程序，也就是说给用户所展示的数据无法直接从粉尘传感 器2中获取就展示给客户，因此Arduino主控板1需要对所获取的数据进行处理和分析，如 图3所示，其具体步骤如下：
[0035] (l)Arduino主控板1设定当前时间为采集计算起始时间，采集时间为T，T= 30s。 采集时间T的设置可以根据蓝牙传输速度来进行设定，采集时间越长，则采集精度越低；采 集时间越短，虽采集精度越高，但其传输压力就越大，按蓝牙传输速率换算，T最好可以设置 为30秒。
[0036] (2)Arduino主控板1通过粉尘传感器2获取30秒内每秒的实时粉尘数据p共 30个。
[0037] (3)Arduino主控板1计算平均污染值a，其计算公式如下：
[0038]
，其中0 每秒的实时粉尘数据，对30个实时粉尘值进行平均计 算后，得出平均污染值a。
[0039] (4)Arduino主控板1向蓝牙模块4输出平均污染值a，并重置采集计算起始时间， 以供下一个时间周期T平均污染值的输出。
[0040] 第三步，建立蓝牙无线连接，Android手机3与蓝牙模块4建立蓝牙无线连接，以 备数据发送使用。其具体步骤如下：
[0041] (1)Android手机3开启手机蓝牙权限，Android手机3先查看自身是否已打开蓝 牙连接，若未打开则将手机的蓝牙连接打开。
[0042] (2)Android手机3搜索蓝牙设备，Android手机3对蓝牙范围内存在的蓝牙设备 进行搜索，查找蓝牙模块4。
[0043] (3)Android手机3找到蓝牙模块4,注册BroadcastRceciver，将蓝牙模块4与 Android手机3进行配对，获取配对信息，与蓝牙模块4建立无线连接。
[0044] (4)Android手机3监听蓝牙模块4,若蓝牙模块4有数据外送，Android手机3则 接收蓝牙模块4发送的粉尘数据。
[0045] 第四步，污染数据的展示，Android手机3接收蓝牙模块4发送的粉尘数据，在 Android手机3给用户进行展示，随时地为不同用户提供工业环境空气质量的监测。
[0046] 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. 一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统，包括Android手机 (3)、蓝牙模块（4)、粉尘传感器（2)和Arduino主控板（1)，其特征在于：所述的粉尘传感器 (2)的数据输出端与Arduino主控板（1)的数据输入端相连，蓝牙模块（4)接在Arduino主 控板（1)的通信接口上，所述的蓝牙模块（4)与Android手机（3)进行蓝牙无线连接。2. 根据权利要求1所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测 系统，其特征在于：所述的粉尘传感器（2)的型号为DSM501。3. 根据权利要求1所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测 系统，其特征在于：所述的蓝牙模块（4)的型号为HC-06。4. 根据权利要求1所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测 系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 41) 粉尘数据的获取，通过粉尘传感器（2)实时采集当前外部环境中的粉尘污染参数， 并传送给Arduino主控板（1); 42) 粉尘数据的计算，Arduino主控板（1)对获取到的实时粉尘数据进行统计和计算， 并传送给蓝牙模块（4); 43) 建立蓝牙无线连接，Android手机（3)与蓝牙模块（4)建立蓝牙无线连接； 44) 污染数据的展示，Android手机（3)接收蓝牙模块（4)发送的粉尘数据并进行展 不O5. 根据权利要求4所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测 系统的控制方法，其特征在于，所述的粉尘数据的计算包括以下步骤： 51. Arduino主控板（1)设定当前时间为采集计算起始时间，采集时间为T，T = 30s ; 52. Arduino主控板（1)获取30秒内每秒的实时粉尘数据β i; 53. Arduino主控板（1)计算平均污染值a，其计算公式如下：其中Pi为每秒的实时粉尘数据； 54. Arduino主控板（1)向蓝牙模块（4)输出平均污染值a，并重置采集计算起始时间。6. 根据权利要求4所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测 系统的控制方法，其特征在于，所述的建立蓝牙无线连接包括以下步骤： 61. Android手机（3)开启手机蓝牙权限； 62. Android手机（3)搜索蓝牙设备； 63) 八11(11'〇丨(1手机（3)找到蓝牙模块（4)，注册131'〇3(1〇38七此6(3；^61'，获取配对信息，与蓝 牙模块（4)建立无线连接； 64. Android手机（3)监听蓝牙模块（4)，接收蓝牙模块（4)发送的粉尘数据。
【专利摘要】本发明涉及一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统及其控制方法，与现有技术相比解决了工业环境现场空气质量数据获取不便的缺陷。本发明包括以下步骤：粉尘数据的获取，通过粉尘传感器实时采集当前外部环境中的粉尘污染参数，并传送给Arduino主控板；粉尘数据的计算，Arduino主控板对获取到的实时粉尘数据进行统计和计算，并传送给蓝牙模块；建立蓝牙无线连接，Android手机与蓝牙模块建立蓝牙无线连接；污染数据的展示，Android手机接收蓝牙模块发送的粉尘数据并进行展示。本发明可以利用Android手机随时监测工业环境空气质量的优劣，极大地方便用户对工业环境空气质量的实时监控。
【IPC分类】G01N15/06
【公开号】CN104897535
【申请号】CN201510260014
【发明人】刘奎, 汪文明, 周林立, 谢成军, 张洁, 宋良图
【申请人】安庆师范学院, 中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月20日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境监测设备技术领域，具体来说是一种基于物联网和蓝牙技术的工 业环境空气质量实时监测系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来环境空气质量的恶化越来越得到人们的重视，空气作为人类生存的第一要 素，直接影响人类的生存与发展，特别是工业环境空气质量的监测问题得到了人们越来越 多的关注。传统的工业环境空气质量监测模式是采用仪器固定监测，专业要求高，需要有专 业人员使用专用仪器进行采集、检测，普通人难以实时获取监测数据，无法满足工业环境监 测实时化、多样化的要求。如何开发出一种能够通过简单手段就能获取空气检测数据的系 统和方法已经成为急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了解决现有技术中工业环境现场空气质量数据获取不便的缺 陷，提供一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统及其控制方法来解 决上述问题。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0005] 一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统，包括Android手 机、蓝牙模块、粉尘传感器和Arduino主控板，所述的粉尘传感器的数据输出端与Arduino 主控板的数据输入端相连，蓝牙模块接在Arduino主控板的通信接口上，所述的蓝牙模块 与Android手机进行蓝牙无线连接。
[0006] 所述的粉尘传感器的型号为DSM501。
[0007] 所述的蓝牙模块的型号为HC-06。
[0008] 一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统的控制方法，包括 以下步骤：
[0009] 粉尘数据的获取，通过粉尘传感器实时采集当前外部环境中的粉尘污染参数，并 传送给Arduino主控板；
[0010] 粉尘数据的计算，Arduino主控板对获取到的实时粉尘数据进行统计和计算，并传 送给蓝牙模块；
[0011] 建立蓝牙无线连接，Android手机与蓝牙模块建立蓝牙无线连接；
[0012] 污染数据的展示，Android手机接收蓝牙模块发送的粉尘数据并进行展示。
[0013] 所述的粉尘数据的计算包括以下步骤：
[0014] Arduino主控板设定当前时间为采集计算起始时间，采集时间为T，T= 30s;
[0015] Arduino主控板获取30秒内每秒的实时粉尘数据i;
[0016] Arduino主控板计算平均污染值a，其计算公式如下：
[0017]
，其中0i为每秒的实时粉尘数据；
[0018] Arduino主控板向蓝牙模块输出平均污染值a，并重置采集计算起始时间。
[0019] 一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统的控制方法，所述 的建立蓝牙无线连接包括以下步骤：
[0020] Android手机开启手机蓝牙权限；
[0021] Android手机搜索蓝牙设备；
[0022] Android手机找到蓝牙模块，注册BroadcastRceciver，获取配对信息，与蓝牙模 块建立无线连接；
[0023] Android手机监听蓝牙模块，接收蓝牙模块发送的粉尘数据。
[0024] 有益效果
[0025] 本发明的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统及其控 制方法，与现有技术相比可以利用Android手机随时监测工业环境空气质量的优劣，极大 地方便用户对工业环境空气质量的实时监控。具有结构简单、成本经济、系统稳定的特点。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的系统结构示意图；
[0027] 图2为本发明的方法步骤图；
[0028] 图3为本发明中粉尘数据计算的方法步骤图；
[0029] 其中，1-Arduino主控板、2-粉尘传感器、3-Android手机、4-蓝牙模块。
【具体实施方式】
[0030] 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：
[0031] 如图1所示，本发明所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时 监测系统，包括Android手机3、蓝牙模块4、粉尘传感器2和Arduino主控板1。Arduino 主控板1用于整体的计算和控制，粉尘传感器2用于采集现场的空气质量。粉尘传感器2 的型号可以为DSM501，用于PM2. 5的数据采集，也可以为其他指标的专用采集工具。蓝牙模 块4用于使用蓝牙技术对外进行数据传输，其型号可以为HC-06。粉尘传感器2的数据输 出端与Arduino主控板1的数据输入端相连，粉尘传感器2将其采集到的监测数据传送给 Arduino主控板1。蓝牙模块4接在Arduino主控板1的通信接口上，给Arduino主控板1 向外界传送数据信息。蓝牙模块4与Android手机3进行蓝牙无线连接，将数据信息展示 给用户。
[0032] 如图2所示，本发明提供一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监 测系统的控制方法，包括以下步骤：
[0033] 第一步，粉尘数据的获取，通过粉尘传感器2实时采集当前外部环境中的粉尘污 染参数，并传送给Arduino主控板1。粉尘传感器2以秒为单位，在外部环境中实时采集污 染指数，如粉尘传感器2为DSM501时，则实时采集PM2. 5的含量，通过自身的接口传送给 Arduino主控板1，以供Arduino主控板1进行计算比较。
[0034] 第二步，粉尘数据的计算，Arduino主控板1对获取到的实时粉尘数据进行统计和 计算，并传送给蓝牙模块4。粉尘传感器2所传送的数据为每秒不断变化的数据，而网络传 输速度无法达到以秒进行更新的程序，也就是说给用户所展示的数据无法直接从粉尘传感 器2中获取就展示给客户，因此Arduino主控板1需要对所获取的数据进行处理和分析，如 图3所示，其具体步骤如下：
[0035] (l)Arduino主控板1设定当前时间为采集计算起始时间，采集时间为T，T= 30s。 采集时间T的设置可以根据蓝牙传输速度来进行设定，采集时间越长，则采集精度越低；采 集时间越短，虽采集精度越高，但其传输压力就越大，按蓝牙传输速率换算，T最好可以设置 为30秒。
[0036] (2)Arduino主控板1通过粉尘传感器2获取30秒内每秒的实时粉尘数据p共 30个。
[0037] (3)Arduino主控板1计算平均污染值a，其计算公式如下：
[0038]
，其中0 每秒的实时粉尘数据，对30个实时粉尘值进行平均计 算后，得出平均污染值a。
[0039] (4)Arduino主控板1向蓝牙模块4输出平均污染值a，并重置采集计算起始时间， 以供下一个时间周期T平均污染值的输出。
[0040] 第三步，建立蓝牙无线连接，Android手机3与蓝牙模块4建立蓝牙无线连接，以 备数据发送使用。其具体步骤如下：
[0041] (1)Android手机3开启手机蓝牙权限，Android手机3先查看自身是否已打开蓝 牙连接，若未打开则将手机的蓝牙连接打开。
[0042] (2)Android手机3搜索蓝牙设备，Android手机3对蓝牙范围内存在的蓝牙设备 进行搜索，查找蓝牙模块4。
[0043] (3)Android手机3找到蓝牙模块4,注册BroadcastRceciver，将蓝牙模块4与 Android手机3进行配对，获取配对信息，与蓝牙模块4建立无线连接。
[0044] (4)Android手机3监听蓝牙模块4,若蓝牙模块4有数据外送，Android手机3则 接收蓝牙模块4发送的粉尘数据。
[0045] 第四步，污染数据的展示，Android手机3接收蓝牙模块4发送的粉尘数据，在 Android手机3给用户进行展示，随时地为不同用户提供工业环境空气质量的监测。
[0046] 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. 一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统，包括Android手机 (3)、蓝牙模块（4)、粉尘传感器（2)和Arduino主控板（1)，其特征在于：所述的粉尘传感器 (2)的数据输出端与Arduino主控板（1)的数据输入端相连，蓝牙模块（4)接在Arduino主 控板（1)的通信接口上，所述的蓝牙模块（4)与Android手机（3)进行蓝牙无线连接。2. 根据权利要求1所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测 系统，其特征在于：所述的粉尘传感器（2)的型号为DSM501。3. 根据权利要求1所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测 系统，其特征在于：所述的蓝牙模块（4)的型号为HC-06。4. 根据权利要求1所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测 系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 41) 粉尘数据的获取，通过粉尘传感器（2)实时采集当前外部环境中的粉尘污染参数， 并传送给Arduino主控板（1); 42) 粉尘数据的计算，Arduino主控板（1)对获取到的实时粉尘数据进行统计和计算， 并传送给蓝牙模块（4); 43) 建立蓝牙无线连接，Android手机（3)与蓝牙模块（4)建立蓝牙无线连接； 44) 污染数据的展示，Android手机（3)接收蓝牙模块（4)发送的粉尘数据并进行展 不O5. 根据权利要求4所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测 系统的控制方法，其特征在于，所述的粉尘数据的计算包括以下步骤： 51. Arduino主控板（1)设定当前时间为采集计算起始时间，采集时间为T，T = 30s ; 52. Arduino主控板（1)获取30秒内每秒的实时粉尘数据β i; 53. Arduino主控板（1)计算平均污染值a，其计算公式如下：其中Pi为每秒的实时粉尘数据； 54. Arduino主控板（1)向蓝牙模块（4)输出平均污染值a，并重置采集计算起始时间。6. 根据权利要求4所述的一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测 系统的控制方法，其特征在于，所述的建立蓝牙无线连接包括以下步骤： 61. Android手机（3)开启手机蓝牙权限； 62. Android手机（3)搜索蓝牙设备； 63) 八11(11'〇丨(1手机（3)找到蓝牙模块（4)，注册131'〇3(1〇38七此6(3；^61'，获取配对信息，与蓝 牙模块（4)建立无线连接； 64. Android手机（3)监听蓝牙模块（4)，接收蓝牙模块（4)发送的粉尘数据。
【专利摘要】本发明涉及一种基于物联网和蓝牙技术的工业环境空气质量实时监测系统及其控制方法，与现有技术相比解决了工业环境现场空气质量数据获取不便的缺陷。本发明包括以下步骤：粉尘数据的获取，通过粉尘传感器实时采集当前外部环境中的粉尘污染参数，并传送给Arduino主控板；粉尘数据的计算，Arduino主控板对获取到的实时粉尘数据进行统计和计算，并传送给蓝牙模块；建立蓝牙无线连接，Android手机与蓝牙模块建立蓝牙无线连接；污染数据的展示，Android手机接收蓝牙模块发送的粉尘数据并进行展示。本发明可以利用Android手机随时监测工业环境空气质量的优劣，极大地方便用户对工业环境空气质量的实时监控。
【IPC分类】G01N15/06
【公开号】CN104897535
【申请号】CN201510260014
【发明人】刘奎, 汪文明, 周林立, 谢成军, 张洁, 宋良图
【申请人】安庆师范学院, 中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月20日
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