一种风亭的空气质量监测系统及其监测方法
阅读说明：本技术 一种风亭的空气质量监测系统及其监测方法 (Air quality monitoring system and method for wind pavilion ) 是由 王邦平 雷明毅 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种风亭的空气质量监测系统及其监测方法,本发明通过在地铁站风亭处设置多种传感器,对地铁站风亭进排风系统的空气质量进行实时监测,再通过处理器模块对多种空气质量数据,进行处理,得到空气质量指数,采用上位机对空气质量指数进行进一步分析,进而得到风亭的污染等级,将风亭的污染等级反馈至工作人员,并将相应的电动人防门进行关闭,最终确保地铁站内和隧道内空气环境良好,为乘客和工作人员提供安全和舒适的工作环境。(The invention discloses an air quality monitoring system of a wind pavilion and a monitoring method thereof, wherein a plurality of sensors are arranged at the wind pavilion of a subway station to monitor the air quality of an air inlet and exhaust system of the wind pavilion of the subway station in real time, a processor module is used for processing a plurality of air quality data to obtain an air quality index, an upper computer is used for further analyzing the air quality index to further obtain the pollution level of the wind pavilion, the pollution level of the wind pavilion is fed back to workers, and corresponding electric civil air defense doors are closed, so that the air environment in the subway station and a tunnel is ensured to be good, and a safe and comfortable working environment is provided for passengers and the workers.)
技术领域
本发明涉及风亭空气监测领域，具体涉及一种风亭的空气质量监测系统及其监测方法。
背景技术
风亭是为地铁地下空间换气的地上构筑物。风亭主要承担着地铁的通风换气作用，每一个风亭组由新风亭、排风亭、活塞风亭和室外机组成，相当于人体的呼吸系统。风亭一般设在车站的南北两端。
风亭基本的规模、朝向及组成形式由设计的空气置换量以及通风环境决定。
随着国内轨道交通发展迅速、人们生活水平文化素质的提高、地铁空间狭小而封闭、人员聚集大及新型冠状病毒肺炎、流感等依靠空气传播问题，迫切需要高质量空气指数的新鲜空气进入地铁里进行通风换气，因此，对进入地铁地下空间的空气源头进行空气质量监测十分有必要。
近年来，洪水淹没风亭进入地铁里的现象时有发生。研制一套智能升降风亭是很有必要，同时对其进出的空气质量监测也有重大的意义，实时的监测与科学的限界值对比，超出时，则发出报警信号。
随着国家环保计划的推进，目前针对公共场所室内环境的关注度也越来越高，像是商场、地铁站、火车站、图书馆、电影院等人流密集、相对封闭的场所，室内空气质量往往不是很理想，长时间的待在里面往往会造成胸闷、头晕、气短等现象，所以针对公共场所的空气质量监测以及治理的方式方法也就成为了一个重要的因素。对于公共场所的室内空气质量标准的定义主要源于《公共场所卫生管理条例》和《公共场所卫生标准》，其中明确规定了包括商场、旅店宾馆、影剧院、音乐厅、公共交通等候室、游泳馆等公共场所的空气质量监测标准以及布点要求。
同时，室内空气中的污染物对于身体健康存在一定危害性，如总挥发性有机物(TVOC)、臭氧(O3)、氮氧化物(NOx)等。传统的在人流量较大、人员密集的公共场所安装室内空气质量监测系统，可以有效的解决这个问题。
室内空气质量监测系统具备24小时在线监测空气污染物的功能，监测参数包括：温湿度、甲醛、颗粒物、VOC、二氧化硫、二氧化氮、氨气等，全面的室内空气质量监测系统联动治理设备可以保障所处环境下的人们获得健康的呼吸环境，同时长期的空气监测数据也在污染源排查和治理方法效果验证上起到积极的作用。
地铁由于其特殊的位置以及承载功能，所以在监测难度上也会比较大，例如建筑材料、室内装修、室内装饰、办公用品等。而随着室内温度及通风的变化，这些污染物又是在动态的变化中的，所以在源头上拥有配套完善的空气质量监测系统才能有数据依据对地铁内空气质量进行统一管理。
风亭主要承担着地铁的通风换气作用。因此，不仅通过风亭输入到地铁里的空气质量尤为关键。而且有必要实时监测每个站的每个风亭的空气质量变化。
所以如何制定一种防淹风亭的空气质量监测方法，以确保与地下空间换气的质量，减少环境污染和提高公共场所环境质量成为本领域技术人员研究的课题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种风亭的空气质量监测系统及其监测方法解决了如何监测风亭的空气质量的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种风亭的空气质量监测系统，包括：电源模块、处理器模块、传感器模块、广播报警模块、驱动模块和上位机；
所述电源模块的输出端分别与处理器模块的供电端和传感器模块的供电端连接；所述传感器模块的信号输出端与处理器模块的输入端连接；所述处理器模块的输出端与上位机连接；所述上位机还分别与驱动模块和广播报警模块连接。
进一步地，传感器模块包括：CO监测传感器、O2监测传感器、氯气监测传感器、O3监测传感器、PM2.5监测传感器、PM10监测传感器、NO2监测传感器和SO2监测传感器。
进一步地，传感器模块中的各传感器分布设置于风亭上。
一种风亭的空气质量监测系统的监测方法，包括以下分步骤：
S1、启动传感器模块对风亭进出口的空气进行检测，得到空气质量数据；
S2、采用处理器模块对空气质量数据进行处理，得到空气质量指数；
S3、采用上位机将空气质量指数与预设值进行比较，在空气质量指数大于预设值时，根据空气质量指数得到风亭的污染等级，并通过驱动模块驱动电动人防门的执行机构将电动人防门关闭；
S4、采用广播报警模块对风亭的污染等级进行播报，并通知工作人员对电动人防门关闭情况进行查看，实现对风亭的监测。
综上，本发明的有益效果为：本发明通过在地铁站风亭处设置多种传感器，对地铁站风亭进排风系统的空气质量进行实时监测，再通过处理器模块对多种空气质量数据，进行处理，得到空气质量指数，采用上位机对空气质量指数进行进一步分析，进而得到风亭的污染等级，将风亭的污染等级反馈至工作人员，并将相应的电动人防门进行关闭，最终确保地铁站内和隧道内空气环境良好，为乘客和工作人员提供安全和舒适的工作环境。
附图说明
图1为一种风亭的空气质量监测系统的各传感器布局示意图；
图2为一种风亭的空气质量监测系统的系统框图；
图3为一种风亭的空气质量监测系统的监测方法的流程图；
图4为电源模块的一种实现方式的电路图；
图5为广播报警模块的一种实现方式的电路图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1～2所示，一种风亭的空气质量监测系统，包括：电源模块、处理器模块、传感器模块、广播报警模块、驱动模块和上位机；
所述电源模块的输出端分别与处理器模块的供电端和传感器模块的供电端连接；所述传感器模块的信号输出端与处理器模块的输入端连接；所述处理器模块的输出端与上位机连接；所述上位机还分别与驱动模块和广播报警模块连接。
传感器模块包括：CO监测传感器、O2监测传感器、氯气监测传感器、O3监测传感器、PM2.5监测传感器、PM10监测传感器、NO2监测传感器和SO2监测传感器。
传感器模块中的各传感器分布设置于风亭上。
如图3所示，一种风亭的空气质量监测系统的监测方法，包括以下分步骤：
S1、启动传感器模块对风亭进出口的空气进行检测，得到空气质量数据；
S2、采用处理器模块对空气质量数据进行处理，得到空气质量指数；
S3、采用上位机将空气质量指数与预设值进行比较，在空气质量指数大于预设值时，根据空气质量指数得到风亭的污染等级，并通过驱动模块驱动电动人防门的执行机构将电动人防门关闭；
S4、采用广播报警模块对风亭的污染等级进行播报，并通知工作人员对电动人防门关闭情况进行查看，实现对风亭的监测。
图4为电源模块的电路图，所述电源模块包括：电阻R1、整流桥H1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、接地电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、接地电阻R10、接地电容C1、电容C2、电容C3、接地电容C4、接地电容C5、接地电容C6、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、整流二极管D1、整流二极管D2、稳压二极管D3、整流二极管D4、稳压二极管D5、变压器T1和滑动变阻器RP1；
所述电阻R1的一端与整流桥H1的第一输入端连接；所述整流桥H1的第二输入端与电阻R1的另一端作为电源模块的输入端，用于接入市电；所述整流桥H1的输出端分别与接地电容C1、电阻R2的一端、电阻R3的一端、电容C3的一端和变压器T1的P1线圈的一端连接；所述三极管Q2的基极分别与三极管Q1的集电极、电阻R2的另一端、电容C2的一端和稳压二极管D3的正极连接，其发射极分别与电阻R4的一端和接地电阻R5连接，其集电极分别与整流二极管D1的正极和变压器T1的P1线圈的另一端连接；所述整流二极管D1的负极分别与电阻R3的另一端和电容C3的另一端连接；所述三极管Q1的基极与电阻R4的另一端连接，其发射极接地；所述电容C2的另一端与电阻R6的一端连接；所述稳压二极管D3的负极分别与接地电容C4和整流二极管D4的正极连接；所述电阻R6的另一端分别与整流二极管D4的负极和变压器T1的P2线圈的一端连接；所述变压器T1的P2线圈的另一端接地；所述变压器T1的P3线圈的一端与整流二极管D2的正极连接，其P3线圈的另一端接地；所述整流二极管D2的负极分别与接地电容C5、三极管Q3的集电极和电阻R7的一端连接；所述三极管Q3的基极分别与电阻R7的另一端和三极管Q4的集电极连接，其发射极分别与电阻R8的一端、电阻R9的一端和接地电容C6连接，并作为电源模块的输出端；所述三极管Q4的基极分别与滑动变阻器RP1的动端、滑动变阻器RP1的第一不动端和电阻R9的另一端连接，其发射极分别与电阻R8的另一端和稳压二极管D5的负极连接；所述稳压二极管D5的正极接地；所述滑动变阻器RP1的第二不动端与接地电阻R10连接。
图5为广播报警模块的电路图，所述广播报警模块包括：接地电阻R11、接地电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、接地电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C7、接地电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、接地电容C12、接地电容C13、电容C14、三极管Q5、三极管Q6、P沟道结型场效应管VT1、P沟道结型场效应管VT2、滑动变阻器RP2、滑动变阻器RP3、放大器A1、放大器A2和喇叭；
所述电阻R13的一端与接地电阻R11连接；所述电阻R14的一端与接地电阻R12连接，该端与电阻R13的一端共同作为广播报警模块的音频输入端与上位机连接；所述P沟道结型场效应管VT1的漏极分别与电阻R13的另一端和电容C7的一端连接，其源极接地，其栅极分别与接地电容C8、三极管Q5的集电极和电阻R17的一端连接；所述三极管Q5的栅极分别与电容C11的一端和滑动变阻器RP2的第一不动端连接，其发射极接地；所述滑动变阻器RP2的第二不动端接地；所述放大器A1的反相输入端分别与电容C7的另一端、接地电阻R8和电阻R19的一端连接，其正相输入端分别与电阻R21的一端和电阻R22的一端连接，其输出端分别与电阻R22的另一端、电容C11的另一端和电阻R26的一端连接，其供电端分别与电阻R19的另一端、电阻R17的另一端、放大器A2的供电端、电阻R15的一端和电阻R16的一端连接；所述电阻R21的另一端与接地电容C12连接；所述放大器A2的正相输入端与电阻R23的一端连接，其反相输入端分别与电阻R16的另一端、电阻R20的一端和电容C9的一端连接，其输出端分别与电容C14的一端、电阻R25的一端和电阻R24的一端连接；所述电阻R23的另一端分别与电阻R24的另一端和接地电容C13连接；所述P沟道结型场效应管VT2的漏极分别与电阻R14的另一端和电容C9的另一端连接，其源极分别与电容C10的一端、电阻R20的另一端、三极管Q6的发射极和滑动变阻器RP3的第一不动端连接，其栅极分别与电容C10的另一端、电阻R15的另一端和三极管Q6的集电极连接；所述三极管Q6的基极分别与滑动变阻器RP3的第二不动端和电容C14的另一端连接；所述电阻R25的另一端与电阻R26的另一端连接；所述滑动变阻器RP2的动端和滑动变阻器RP3的动端与喇叭连接。
电源模块将220V市电转换为可供处理器模块和传感器模块工作的稳定的工作电压，处理器模块中有ADC采集单元，将模拟信号转为数字信号，并进行处理得到空气质量指数，将空气质量指数发送至上位机，上位机比较空气质量指数与预设值的大小，在大于预设值时，说明空气质量出了问题，并根据空气质量指数进行综合分析，然后得到当前风亭的污染等级，根据不同的污染等级，通过广播报警模块发出相应的报警信息，同时也要驱动电动人防门的执行机构将电动人防门关闭，并要通知工作人员查看电动人防门关闭的情况，对电动人防门关闭的情况进行核实，本发明通过对地铁站风亭进排风系统的空气质量进行实时监测，根据对空气指标的实时分析情况自动完成空气质量预警和根据需要驱动通风系统工作，并实时向上位机反馈空气指标数据，工作人员根据上位机的指令作出相应的保障措施，最终确保地铁站内和隧道内空气环境良好，为乘客和工作人员提供安全和舒适的工作环境。
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