一种基于弱光与WIFI自供电的建筑室内环境智能监测系统

技术领域

本发明涉及环境监测领域，尤其是涉及一种基于弱光与WIFI自供电的建筑室内环境智能监测系统。

背景技术

图书馆、博物馆、档案馆内存放和展示书籍、文物、资料等重要物品，并且是人流较为密集的场所。这些建筑的室内环境监测对于重要物品的长期保存非常重要，同时关系到室内人员的身体健康。因此，对于这些建筑的室内环境监测非常重要。现有技术的通常采用线缆供电或电池供电，采用线缆供电的工程复杂、成本高、隐患大，而且长距离敷设时电压不稳定、供电效率低；而采用电池供电则需定期更换电池，维护代价大，而且监测装置通常在不易达到的位置，维护不容易。此外，现有技术所监测的环境参数较为有限，主要是温度和湿度，难以全面反映空气质量。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的工程复杂、成本高、隐患大、维护代价大、监测类型较少的缺陷而提供一种基于弱光与WIFI自供电的建筑室内环境智能监测系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于弱光与WIFI自供电的建筑室内环境智能监测系统，包括弱光俘能装置、WIFI俘能装置、电能管理电路、微控制器、ZigBee无线通信模块、ZigBee无线通信网关、WIFI无线路由器、监控服务器、短信报警模块以及多种环境监测传感器，所述弱光俘能装置和WIFI俘能装置分别与电能管理电路连接，所述电能管理电路连接有ZigBee无线通信模块、微控制器和多种环境监测传感器，多种环境监测传感器与微控制器连接，所述微控制器与ZigBee无线通信模块连接。

所述ZigBee无线通信模块、ZigBee无线通信网关、WIFI无线路由器、监控服务器和短信报警模块依次连接。

进一步地，所述ZigBee无线通信模块和ZigBee无线通信网关双向连接，所述ZigBee无线通信网关和WIFI无线路由器双向连接，所述WIFI无线路由器和监控服务器双向连接。

进一步地，所述监控服务器和短信报警模块之间由监控服务器连接到短信报警模块进行单向连接。

所述弱光俘能装置包括依次连接的钙钛矿弱光俘能面板、升压稳压电路、第一充电监控电路和第一蓄电池。

进一步地，所述钙钛矿弱光俘能面板，将室内或阴天的弱光中的光能转换为电能；所述升压稳压电路，将钙钛矿弱光俘能面板输出的低电压提高并稳定至第一蓄电池的充电电压；所述第一充电监控电路，用于监测第一蓄电池的充电状态，控制第一蓄电池的充电过程。

进一步地，所述弱光俘能装置通过第一蓄电池与电能管理电路连接。

所述WIFI俘能装置包括依次连接的WIFI信号俘能天线、整流与升压稳压电路、第二充电监控电路和第二蓄电池。

进一步地，所述WIFI信号俘能天线，用于俘获WIFI无线路由器发射到空中的WIFI交流信号；所述整流与升压稳压电路，将交流信号整流为直流信号后，再将该直流信号电压提高并稳定至第二蓄电池的充电电压；所述第二充电监控电路，用于监测第二蓄电池的充电状态，控制第二蓄电池的充电过程。

进一步地，所述WIFI俘能装置通过第二蓄电池与电能管理电路连接。

所述电能管理电路监测第一蓄电池和第二蓄电池的电量，将第一蓄电池和第二蓄电池的电能分配给各个环境监测传感器、微控制器和ZigBee无线通信模块，同时监测各个环境监测传感器的供电电流。

所述电能管理电路连接有各个环境监测传感器的供电开关，当第一蓄电池和第二蓄电池的电能不足时，所述电能管理电路关闭各个环境监测传感器的供电。

所述多种环境监测传感器的类型包括温度传感器、湿度传感器、照度传感器、噪音传感器、PM2.5传感器、PM10传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、甲醛传感器、挥发性有机物传感器和烟雾传感器，用于监测建筑室内环境的空气质量。

所述多种环境监测传感器连接并发送所采集的监测数据至微控制器。

所述微控制器接收各个环境监测传感器发送的监测数据，并将所述监测数据通过ZigBee无线通信模块发送至ZigBee无线通信网关。

所述ZigBee无线通信网关与所述监控服务器均连接至WIFI无线路由器，微控制器通过ZigBee无线通信模块发送至ZigBee无线通信网关的监测数据，进一步通过ZigBee无线通信网关发送至WIFI无线路由器，所述监控服务器通过WIFI无线路由器获得各个环境监测传感器所采集的监测数据。

所述监控服务器中设有各个环境监测传感器的数据监控程序，数据监控程序将采集的监测数据与阈值比较，若监测数据超出阈值范围，监控服务器将通过所述的短信报警模块给管理员发送短信报警。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明具有部署简单、无需频繁维护、监测参数全面的优势，建设和运维成本低的优点，通过弱光俘能装置和WIFI俘能装置在建筑室内环境中分别获得能量，并将该能量转换为电能存储在蓄电池中，通过电能管理电路监控各个环境监测传感器的供电，从而实现系统的自供电。

2.本发明的微控制器将各个环境监测传感器所采集的数据汇聚并依次通过ZigBee无线通信模块、ZigBee无线通信网关、WIFI无线路由器发送至监控服务器，监控服务器根据接收到的各个环境监测传感器的数据，与预设的阈值作比较并进行短信报警，从而实现环境监测数据的自动采集、无线传输和实时报警，大大降低了建筑室内环境的安全风险。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记：

1-钙钛矿弱光俘能面板；2-WIFI信号俘能天线；3-升压稳压电路；4-整流与升压稳压电路；5-第一充电监控电路；6-第二充电监控电路；7-第一蓄电池；8-第二蓄电池；9-电能管理电路；10-温度传感器；11-湿度传感器；12-照度传感器；13-噪音传感器；14-PM2.5传感器；15-PM10传感器；16-氧气传感器；17-二氧化碳传感器；18-一氧化碳传感器；19-甲醛传感器；20-挥发性有机物传感器；21-烟雾传感器；22-微控制器；23-ZigBee无线通信模块；24-ZigBee无线通信网关；25-WIFI无线路由器；26-监控服务器；27-短信报警模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，一种基于弱光与WIFI自供电的建筑室内环境智能监测系统，其特征在于，包括弱光俘能装置、WIFI俘能装置、电能管理电路9、微控制器22、ZigBee无线通信模块23、ZigBee无线通信网关24、WIFI无线路由器25、监控服务器26、短信报警模块27以及多种环境监测传感器，弱光俘能装置和WIFI俘能装置分别与电能管理电路9连接，电能管理电路9连接有ZigBee无线通信模块23、微控制器22和多种环境监测传感器，多种环境监测传感器与微控制器22连接，微控制器22与ZigBee无线通信模块23连接。

ZigBee无线通信模块23、ZigBee无线通信网关24、WIFI无线路由器25、监控服务器26和短信报警模块27依次连接。

ZigBee无线通信模块23和ZigBee无线通信网关24双向连接，ZigBee无线通信网关24和WIFI无线路由器25双向连接，WIFI无线路由器25和监控服务器26双向连接。

监控服务器26和短信报警模块27之间由监控服务器26连接到短信报警模块27进行单向连接。

弱光俘能装置包括依次连接的钙钛矿弱光俘能面板1、升压稳压电路3、第一充电监控电路5和第一蓄电池7。

钙钛矿弱光俘能面板1将室内或阴天的弱光中的光能转换为电能；升压稳压电路3，将钙钛矿弱光俘能面板输出的低电压提高并稳定至第一蓄电池7的充电电压；第一充电监控电路5，用于监测第一蓄电池7的充电状态，控制第一蓄电池7的充电过程。

弱光俘能装置通过第一蓄电池7与电能管理电路9连接。

WIFI俘能装置包括依次连接的WIFI信号俘能天线2、整流与升压稳压电路4、第二充电监控电路6和第二蓄电池8。

WIFI信号俘能天线2用于俘获WIFI无线路由器25发射到空中的WIFI交流信号；整流与升压稳压电路4将交流信号整流为直流信号后，再将该直流信号电压提高并稳定至第二蓄电池8的充电电压；第二充电监控电路6用于监测第二蓄电池8的充电状态，控制第二蓄电池8的充电过程。

WIFI俘能装置通过第二蓄电池8与电能管理电路9连接。

电能管理电路9连接有各个环境监测传感器的供电开关，当第一蓄电池7和第二蓄电池8的电能不足时，电能管理电路9关闭各个环境监测传感器的供电。

多种环境监测传感器的类型包括温度传感器10、湿度传感器11、照度传感器12、噪音传感器13、PM2.5传感器14、PM10传感器15、氧气传感器16、二氧化碳传感器17、一氧化碳传感器18、甲醛传感器19、挥发性有机物传感器20和烟雾传感器21，用于监测建筑室内环境的空气质量。

多种环境监测传感器连接并发送所采集的监测数据至微控制器22。

微控制器22接收各个环境监测传感器发送的监测数据，并将监测数据通过ZigBee无线通信模块23发送至ZigBee无线通信网关24。

ZigBee无线通信网关24与监控服务器26均连接至WIFI无线路由器25，微控制器22通过ZigBee无线通信模块23发送至ZigBee无线通信网关24的监测数据，进一步通过ZigBee无线通信网关24发送至WIFI无线路由器25，监控服务器26通过WIFI无线路由器25获得各个环境监测传感器所采集的监测数据。

监控服务器26中设有各个环境监测传感器的数据监控程序，数据监控程序将采集的监测数据与阈值比较，若监测数据超出阈值范围，监控服务器26将通过的短信报警模块27给管理员发送短信报警。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。