室内环境监测系统（精选12篇）
室内环境监测系统 篇1
0 引言
随着生活水平的不断提高,人们对室内居住环境的质量越来越重视。可有些人缺少安全使用煤气的相关知识,以致煤气中毒频繁发生。另外,当今城市高楼林立,居住环境相对闭塞,缺乏空气流通,以致室内环境的温湿度可能不合理。如果长时间处在温湿度不合理的环境下,很容易打破人体内环境,诱发多种疾病。因此,迫切需要一套完善的室内环境监测系统,及时监测室内的温湿度和一氧化碳浓度信息。
1 系统总体设计
室内环境监测系统总体设计框图如图一所示。
整个硬件电路以单片机为控制核心,外围由各个传感器模块、LCD1602显示模块和矩阵键盘等模块组成。整个系统工作时,温湿度传感器和气敏传感器实时监测室内的温度、湿度和一氧化碳浓度,并将这些信息传给单片机处理。通过矩阵键盘可以方便的设置一氧化碳报警的上限值以及是否开启报警的功能。LCD1602可以实时显示室内温度、湿度、一氧化碳浓度及其报警的上限值,以及报警的开关状态。
2 单片机模块的设计
本单片机最小系统以STC89C51为主控芯片,由晶振电路、复位电路等外围电路组成,其最小系统如图二所示[1]。
3 气敏传感器模块的设计
该模块主要由MQ-7气敏传感器和A/D转换芯片TLC549组成。首先,通过气敏传感器MQ-7将一氧化碳气体浓度的变化转化为电阻的变化[2],再串接一个分压负载,这样就可在这个负载上得到一个变化电压值,就能间接地得到变化的电压值跟气体浓度的关系[3]。最后,通过8位A/D转换芯片TLC549将这个模拟的电压值转换成单片机可以接收的数字信号[4],单片机根据电压值与浓度的关系就可以最终计算出当前的气体浓度。
4 温湿度传感器模块的设计
该模块采用了瑞士的SHT75作为温湿度传感器[5]。它是一款提供全量程标定数字输出的传感器,其默认分辨率为:14位(温度)及12位(湿度),自带有A/D转换芯片,因此它可以直接与STC89C51进行数据交换而不需要其他外围电路。
4.1 温度测量
由能隙材料PTAT(正比于绝对温度)研发的温度传感器具有较好的线性。可用公式(1)将数字输出SOT转换为温度值,温度转换系数如表一所示。
由于本系统采用的是5.0V的电压、14bit的精度,所以d1=-40.1,d2=0.01。
4.2 湿度的测量
因为SHT75直接输出的湿度值是非线性的,需要补偿湿度传感器的非线性,可用公式(2)进行湿度补偿,湿度补偿系数如表二所示。
其中,RHlinear为经线性补偿后的湿度值,SORH为相对湿度测量值,c1、c2、c3为湿度补偿系数。由于本系统采用的是12位精度的湿度值,所以c1=-2.0468,c2=0.0367,c3=-1.5955E-6。
由于上述参数是在测试参考温度25℃下测得的,与实际温度不符,所以湿度信号可用公式(3)进行温度补偿,温度补偿系数如表三所示。
其中,RHture为最终准确的相对湿度值,T为当前的温度值,RHlinear为经线性补偿后的湿度值,t1、t2为温度补偿系数。由于该系统采用的是12位精度的湿度值,所以t1=0.01,t2=0.00008。
5 软件模块设计
软件设计主要包括主程序、温度测量程序、湿度测量程序等模块,其结构框图如图三所示。
主程序完成对各个模块的调用,对报警的判断,对按键查询与显示,以及计算报警上限值,进行中断处理。
温度测量程序主要用于与SHT75传感器进行通信,完成温度数据的传送,并完成数据的转换,计算出真正的温度值。
湿度测量程序主要用于与SHT75传感器进行通信,读出传感器的湿度数据,并对湿度信号进行非线性和温度补偿,计算出真正的湿度值。
A/D转换程序主要用于与TLC549模数转换芯片通信,得到的电位器两端电压的数字信号,计算当前的气体浓度。
数据处理程序主要用于将温湿度、一氧化碳浓度转换成对应的ASCII码字符串,以便LCD1602显示。
LCD1602显示程序包括初始化、显示温湿度信息及一氧化碳浓度等信息。
6 结束语
本文设计的基于STC89C51单片机的室内环境监测系统设计简洁清晰,功能完善,结构合理。所选的单片机资源丰富,配合多种传感器及相关外围电路,使该系统非常容易监测室内环境的变化,提高了人们的生活质量。该系统操作简单、性能稳定、体积小,具有较好的应用前景和实用价值。
参考文献
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室内环境监测系统 篇2
室内环境检测就是运用现代科学技术方法以间断或连续的形式定量地测定环境因子及其他有害于人体健康的室内环境污染物的浓度变化，观察并分析其环境影响过程与程度的科学活动。室内环境检测治理研究表明:中国是人口大国，通过对各地方性人口健康调查发现室内环境检测指数较好的环境人口普遍寿龄高于居住在环境较差的地方的寿龄。这是室内环境检测中不可否认的结果。
空气检测是根据装修污染，指装饰材料、家具等含有的对人体有害的物质，释放到家居、办公环境中造成的污染来检测空气质量。国家今年颁布实施的《民用建筑工程室内环境污染控制规范》列出五种主要污染物：甲醛、苯、氨气、总挥发性有机化合物TVOC、放射性氡等。
一、室内环境检测的目的和要求
室内环境检测的目的：
室内环境检测的目的是为了及时、准确、全面地反映室内环境质量现状及发展趋势，并为室内环境管理、污染源控制、室内环境规划、室内环境评价提供科学依据。具体可概括为以下几个方面。
（1）根据室内环境质量标准，评价室内环境质量；
（2）根据污染物的浓度分布、发展趋势和速度，追踪污染源，为实施室内环境监测和控制污染提供科学依据；
（3）根据检测资料，为研究室内环境容量，实施总量控制、预测预报室内环境质量提供科学依据；
（4）为制定、修订室内环境标准、室内环境法律和法规提供科学依据；
（5）为室内环境科学研究提供科学依据。
室内环境检测的要求
室内环境检测的要求可大致概括为五个方面。
（1）代表性：采样时间、采样地点及采样方法等必须符合有关规定，使采集的样品能够反映整体的真实情况。
（2）完整性：主要强调检测计划的实施应当完整，即必须按计划保证采样数量和测定数据的完整性、系统性和连续性。
（3）可比性：要求实验室之间或同一实验室对同一样品的测定结果相互可比。
（4）准确性：测定值与真实值的符合程度。
（5）精密性：测定值有良好的重复性和再现性。
二、室内环境检测依据
室内空气质量标准国家质检总局、卫生部、国家环保总局于2002年11月19日联合发布了GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》。公共场所的室内环境卫生标准公共场所卫生标准涉及到《旅店业卫生标准》（GB 9663-1996），《文化娱乐场所卫生标准》（GB 9664-1996），《理发店、美容店卫生标准》（GB 9666-1996），《体育馆卫生标准》（GB 9668-1996），《图书馆、博物馆、美术馆、展览馆卫生标准》（GB 9669-1996），《商场（店）、书店卫生标准》（GB 9670-1996），《医院候诊室卫生标准》（GB 9671-1996），《公共交通等候室卫生标准》（GB 9672-1996），《公共交通工具卫生标准》（GB 9673-1996）等诸多场所的卫生标准，涉及室内环境的各个方面。
室内装饰装修材料中有害物质限量标准
2001年12月10日国家质检总局颁布了GB 18580～18588-2001及GB 6566-2001等10项室内装饰装修材料中有害物质限量标准
2001年12月10日国家质检总局颁布了GB 18580～18588-2001及GB 6566-2001等10项室内装饰装修材料中有害物质限量标准，GB 18580～18588-2001自2002年1月1日起正式施行。这些标准或规范的颁布对控制室内空气污染，保护人体健康具有重要的意义。
室内空气检测主要标准和区别
GB/T18883-2002室内空气质量标准》与《GB50325-2001民用建筑室内环境污染物控制规范》区别：
1、标准性质不一样
GB50325是建设部发布的强制性标准，主要适用于住宅、办公楼、车站等公共设施、民用设施的竣工验收监测。要求是在项目竣工后1个月以后监测。GB/T 18883是国家环保总局和卫生部发布的国标推荐性标准，是一种指导性标准。
2、两种标准测定方法时间不一样。
GB50325的指标测定时间是关闭门窗后1小时后测定，GB/T 18883是关闭门窗12小时以后测定。关闭门窗后室内空气与室外空气无法对流，稀释，时间越长、温度越高，积聚的污染物浓度越高；所以经常是GB50325测出来不超标；GB/T 18883超标。
3、标准监测项目不一样
GB50325是5项检测项目；而GB/T18883是20几项监测项目。
GB50325标准宽一些，为了照顾开发商、建设单位，为了好让他们过关。
GB/T18883实际更接近人们日常生活习惯，因为人们在居室室内总的时间一般为8小时以上。其测定的结果实际更准确一些，是保障人们身体健康为目的。
GB50325是针对工程验收的标准；同时GB/T18883更对针对的是家庭和精装修的房子，并不用于工程验收具体的区别内容
1、GB50325中分一类与二类工程，GB/T18883中不分。
2、相同项目的标准值不同。
3、GB50325中要扣除室外空白，GB/T18883中不扣除室外影响。
4、采样方法不同。GB50325中采样为0.5mL/min采20分钟。GB/T18883中分筛选法和累积法采样，筛选法至少采样45分钟，累积法按年平均、日平均、8h平均采样。
5、GB50325中没有样品作废的要求，GB/T18883中只要空白检验超过控制范围样品即为作废。另外GB50325中甲醛可以用现场检测的方法，GB/T 18883中不可以用现场检测的方法 GB/T18883-2002《室内空气质量标准》中有两种采样情景：一是筛选法采样，即采样前关闭门窗12小时，采样时关闭门窗，至少采样45分钟；二是累积法采样，即当采用筛选法采样检测后达不到标准要求时，必须采用累积法（按年平均、日平均、8小时平均值）的要求采样，累积法采样是用户在一种在室内正常活动状态下对室内空气质量的测量，它不要求对房间进行刻意的封闭，只是要求采样时间应涵盖房间通风最差的时间段。
当然，如果经过筛选法采样检测，其检验结果符合标准值要求的，为符合标准，不必再进行累积法采样检测。但GB/T18883-2002《室内空气质量标准》采样方法规定中存在一定缺陷，规定模糊，不便操作。以至于一些检测机构仍采用国家卫生部2001年下发的《室内空气质量卫生规范》中规定的方法采样检测，这种采样方法实际上是筛选法采样。
由卫生部、国家环保总局及国家质量监督检验检疫总局联合颁布的《GB/T18883-2002室内空气质量标准》实质上是一个健康人居环境的基本标准，目前对建筑开发商、装修商、家具商并没有强制约束力。
由建设部、国家质量监督检验检疫总局联合颁布的《GB50325-2001民用建筑室内环境污染物控制规范》则是在民用建筑工程室内环境污染控制方面，对建筑商和装修商具有强制性的工程验收标准。
GB50325的检测条件比GB18883的检测条件严重宽松，尽管前者的污染物浓度限值略小于后者，但检测前关闭门窗的条件只有1小时，而后者是12小时。因此，提示广大房屋的最终使用者，按GB50325标准竣工验收的民用建筑工程和室内装修工程的房屋，不等于达到人居健康的充分条件，如果在房屋中引入了家具，无论新居还是旧屋，室内空气质量很可能进一步下降，为生命健康着想，依据GB18883进行的室内空气质量检测才是衡量房屋是否符合健康人居环境标准的根本依据。
三、室内空气检测流程
1.免费午餐不可信。
需要强调的是，不少装修公司都在宣传“装修完毕后，送空气质量检测”，为保证空气检测确实可信，保证新房符合环保标准，建议大家还是请专业的室内空气检测机构对新家进行测试。
2.检测点分布越平均，数据越准确。
用来检测的大气采样器，一般就在客厅中，室内空气检测主要是对甲醛、苯和TVOC三个指数进行测试。
工作人员将机器安装好，放上相关测试的试管等，在特定的气温和气压下，便开始测试。一般采样时间每项检测项目均为20分钟，18883的采样方式为平行双样，50325为单样。在检测的时候，工作人员会对业主进行一些必要的讲解，并将现场测得一些数据信息记录下来，以便后期的分析。这时候你最好也记录一份，一般甲醛、苯和TVOC的测试时间均为20分钟。
工作人员会根据室内的情况，适当的调整进入仪器的空气流量，以便后期能获得更加精确的数据。
在甲醛、苯测试结束后，工作人员会更换试管，用其他测试管对空气中的TVOC进行测试，时间也为20分钟。
3.学会看检测结果。
在新项目开始测试时，要调节各项相关指数，以符合测试要求。测试结束后，业主对整个测试过程认可的话，需要在客户联系单上签字并留下相关委托证明（采样单）检测完毕后，工作人员会小心取下试管，使用专用软塞密封，并贴上当天的日期标记。
一般来说，正规、完整的检测报告要3~5个工作日后才能得到，因为采样结果需要实验室严格的仪器分析及化学分析过程，一般承诺24小时出具检测报告均不可信。
正规检测报告样式封面的左上角会盖CMA计量认证章，内容包括采用实验方法及依据标准、检测使用仪器名称及型号，采样时间分析时间，采样时的大气压力及温湿度，检测点名称、国家标准值、检测值及结论。
检测标准的选择
①《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325-2001（2006版）是国家的强制性标准，必须强制执行；《室内空气质量标准》GB/T18883-2002
是国家的推荐性标准，是非强制的法律法规，只有合同双方当事人在协议中约定要求达到标准时才具有强制性作用。
②消费者在装修完工后，应该按《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325-2001（2006版）进行检测；家具到位后或入住一段时间后，应该以《室内空气质量标准》GB/T18883-2002进行室内空气质量检测。
检测的时间
应在装修工程完工至少七天以后、工程使用前进行。
②对个人装修家庭建议最好装修工程完工后一个月以后、全部家具完全到位一星期以后进行检测，这期间应保证充足的通风，以利于有害物质的散发，使检测结果更接近于实际使用时的状况。
封闭时间的掌控
①《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325-2001（2006版）规定：对采用自然通风的民用建筑工程，检测采样应在对外门窗关闭1小时后进行；▲当发生争议时，对外门窗关闭时间以1h(小时)为准。
②对准备入住或已经入住的装修家庭，按《室内空气质量标准》GB/T18883-2002，规定的检测采样时门窗关闭时间：12小时（即：人们正常晚上睡觉时的关窗时间在12小时以上，亦不会超过20小时），故进行空气采样时门窗关闭12～20小时的检测结果会更接近真实。
③由于每天路上交通需要时间等，一般我们会在约好的检测日上午9左右到达您需要的检测地点，因此当您与我们约好检测时间后，您应在约好的检测日的前一天晚上17:00～22:30将你要检测的空间的门窗全部关好或根据约定好的检测时间进行推算封闭房间，直到我们上门采样完成后方可开门、开窗。
采样点的确定
①《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325-2001（2006版）规定：房间使用面积＜50平方时，检测点数：1个；房间使用面积≥50平方且＜100平方时，检测点数：2个；房间使用面积≥100平方且＜500平方时，检测点数：不少于3个。
②根据实际情况，一般个人住宅的房间面积＜50平方，故1个房间仅需设1个检测点；客厅面积＜50平方时，亦仅需设1个检测点；如客厅面积＞50平方时，应视实际情况而定。③●具体到1套住房，一般厨房、卫生间不设检测点●一般两室一厅的住房设3个检测点，即两个房间和客厅各设1个检测点；●三室一厅的住房设4个检测点，即三个房间和客厅各设1个检测点；三室两厅、楼中楼等其他套型的住房应视实际情况而定。
空气检测须知
1.环保标准的选择：
①《民用建筑工程室内环境污染控制规范》 GB50325-2001（2006版）是国家的强制性标准，必须强制执行； 《室内空气质量标准》 GB/T18883-2002是国家的推荐性标准，是非强制的法律法规，只有合同双方当事人在协议中约定要求达到标准时才具有强制性作用。②消费者在装修完工后，应该按 《民用建筑工程室内环境污染控制规范》 GB50325-2001（2006版）进行检测；家具到位后或入住一段时间后，应该以 《室内空气质量标准》 GB/T18883-2002进行室内空气质量检测。
■ 2.检测最宜时间：
①《民用建筑工程室内环境污染控制规范》 GB50325-2001（2006版）规定：民用建筑工程应在装修工程完工至少七天以后、工程使用前进行。
②对个人装修家庭建议最好装修工程完工后一个月以后、全部家具完全到位一星期以后进行检测，这期间应保证充足的通风，以利于有害物质的散发，使检测结果更接近于实际使用时的状况。
■ 3.封闭最宜时间：
自然通风的民用建筑工程，检测采样应在对外门窗关闭 1小时后进行；▲当发生争议时，对外门窗关闭时间以 1h(小时)为准。
②对准备入住或已经入住的装修家庭，按《室内空气质量标准》GB/T18883-2002，规定的检测采样时门窗关闭时间：12小时（即：人们正常晚上睡觉时的关窗时间在12小时以上，亦不会超过20小时），故进行空气采样时门窗关闭12～20小时的检测结果会更接近真实。
■ 4.采样检测点数的确定：
①《民用建筑工程室内环境污染控制规范》 GB50325-2001（2006版）规定：房间使用面积＜ 50平方时，检测点数： 1个；房间使用面积≥ 50平方且＜ 100平方时，检测点数： 2个；房间使用面积≥ 100平方且＜ 500平方时，检测点数：不少于 3个。
②根据江苏的实际情况，一般个人住宅的房间面积＜ 50平方，故 1个房间仅需设 1个检测点； 客厅面积＜ 50平方时，亦仅需设 1个检测点； 如客厅面积＞ 50平方时，应视实际情况而定。
③●具体到 1套住房，一般厨房、卫生间不设检测点，仅建议检测时将厨房门和卫生间门打开，将它们的面积计入与之相连的房间或客厅面积； ●一般两室一厅的住房设 3个检测点，即两个房间和客厅各设 1个检测点； ●三室一厅的住房设 4个检测点，即三个房间和客厅各设 1个检测点； 三室两厅、楼中楼等其他套型的住房应视实际情况而定。■ 5.检测项目：
①根据《民用建筑工程室内环境污染控制规范》 GB50325-2001（2006版），再结合江苏地区实际情况，建议个人住宅仅检验三项：甲醛、苯、总挥发性有机物 TVOC。
②根据 《室内空气质量标准》 GB/T18883-2002标准，结合江苏地区实际情况，建议个人住宅仅检验六项：甲醛、苯、总挥发性有机物 TVOC、甲苯、二甲苯、氨为妥。■ 6.总挥发性有机物 TVOC包括：苯、甲苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、乙苯、乙酸丁酯、十一烷，共计九种物质； CMA检测报告中总挥发性有机物 TVOC的浓度为以上九种物质浓度之和。
■ 7.封闭过程及检测过程中不准开空调和换气扇（中央空调和客户特别要求除外，但必须记录在案）。
■ 8.封闭过程和检测过程中不要进行影响测试结果的活动，如吸烟和用燃气灶等。■ 9.检测现场需清理干净，不能堆放残余的涂料、油漆、板材等。
■ 10.封闭过程和检测过程中不要使用化工产品，如空气清新剂，香水等等。■ 11.检测过程中每个房间的门尽量相互关闭，不要保持通风。
■ 12.人员进行室内环境检测前，您应要求检测人员出示相应的职业资格证书，并核实该证书上的照片是否为其本人，否则您可以拒绝该检测人员进行检测。
■ 13.检测过程中检测人员和其他人员共计人数最好不得超过 3人，尽量减少人员活动对检测的影响。
■ 14.上门进行空气采样耗时：每个检测点采样耗时约 25分钟，3个检测点采样耗时约 75分钟，4个检测点耗时约 100分钟。
■ 15.出具报告时间：自取样之日始，第 5个工作日左右提供 CMA报告，如客户确有需要，可提前约一天电话告知检测结果。
■ 16.由于现在市场上喷洒化学药剂的治理办法没有任何国际标准或行业标准，对治理用的药剂是什么成分无法知道，对药剂本身是否有污染无法确定，对治理后是否产生新的污染物（该新的污染物可能现在我们还没有发现，或该污染物现人们知道但不知道是哪种）也无法知晓，故现在我们不推荐进行使用化学药剂的任何治理方法。
室内环境监测刍议 篇3
关键词:室内环境监测功能参数
中图分类号:X83文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0124-01
1 室内环境监测的重要性
室内外环境和人们的生活息息相关,室内环境质量直接影响着生活质量的高低。对于室内环境进行监测能够更好地掌握环境状况,取得環境相关参数,给究环境变化以及环境污染提供有效数据,为改善环境提供参考。可见,室内环境监测以及相关数据的获取意义重大。
当前人们对大气污染、江河流域污染、噪音污染的认识正在逐步提升,但却往往忽视了和生活联系最为紧密,和健康最直接相关的室内环境问题。室内环境通常包括室内的空气环境和声光声环境以及电磁环境等,室内是日常工作和生活的最主要场所,环境状况对于人的身心健康影响最为直接。随着人们生活水平的提高,越来越多的人开始对居住质量提出了更高的要求,对室内环境进行监测也变得越发重要。通过对室内环境进行监测能够及时发展和掌握室内环境状况,第一时间得到相关的参数信息,在对这些环境信息综合分析的基础上,能够发现室内环境存在的某些问题,以便针对问题进行环境调节和控制。对室内环境进行监测,还能够提高人们对室内环境的认知程度,为人们的工作和生活营造更加适宜和环境舒适度更佳的氛围。“环境舒适度”通常是人所处的环境对人是否适宜和适宜程度的描述,具有一定的主观性,和人的主观感受关联性很强。当前室内环境舒适度的研究手段和工具已经完全具备条件,随着信息融合技术的发展,模糊理论和神经网络等理论已经为这种评价建立了坚实的理论依据。对于更好地解决实际问题,拓宽应用领域都具有重要意义。
2 室内环境监测的功能实现
室内环境监测的功能在于能够对室内环境参数进行实时监测,此外还应从舒适度的角度完成对室内环境的评判。通常情况下,系统由数据采集模块组、TCP/IP标准化通信接口、微控制器系统、下位机人机交互以及PC机监测系统组成。
该系统的基本工作原理为:第一步通过前端传感器实现室内环境参数获取,然后调理电路实现对前端传感器获取的参数进行放大以及滤波处理,再进入微控制器系统,微控制器接受输出信号通过LCD把室内环境参数进行实时显示,从而实现下位机的人机交互。与此同时,微控制器依托TCP/IP网络接口模块把室内环境参数传送到远端监测PC机上,实现和上下位机的通信。在远端监测的PC机上,能够实现对所采集的室内环境信号进行各种分析处理,并对室内环境舒适度的多角度评判。
3 室内环境监测参数的确定
室内环境的测试手段以及方法多样的,其中包括:物理的方法、化学的方法以及生物的方法等,考虑参数哟啊具有一定代表性,需要能够使用同类测试手段完成检测等因素,我们选择了室内空气环境中的温度、湿度、噪声几个因素作为研究的对象。采取物理的测试方法进行检测,对个体来说,对舒适度影响最为敏感的是温度,其次是噪声和光照。基于次我们可以对室内温度、噪声以及光照等参数进行监测,对其舒适度进行研究。
4 对室内环境舒适度的评判
在对多个不同室内环境参数进行监测的基础上,可基于监测所得到的室内环境参数,对室内环境是否舒适以及其舒适程度进行评判,这实质上是一个信息融合的问题。概括地说,信息融合研究的是如何加工、协同利用多源和多格式信息,并使不同形式的信息相互补充,以获得对同一事物或目标的更客观、更本质的认识的信息综合处理技术。它实际上是对人脑综合处理复杂问题的功能的一种模拟,其基本原理就像人脑综合处理各种信息的过程一样,充分利用多个信息源提供的信息,通过对这些信息的合理使用,把冗余或者互补的信息依据某种规则来进行组合,以获得对被检测对象的一致性解释或描述,使该系统由此获得比它的各组成部分的子集所构成的系统更优越的性能,人类可以将人体的各种感觉器官(眼、耳、鼻、四肢等)所得到的信息(包括图像、声音、气味、触觉等)结合先验知识进行综合处理的能力,从而对周围环境和正在发生的事情做出估计和判断]。这一处理过程是复杂的,也是自适应的,它将各种信息转化为对环境的有价值的解释,这需要智能处理,以及适用于解释信息含义的知识库。
针对室内环境舒适度评判问题,应该采用什么样的智能处理理论(或技术)以及怎样建立适用于解释信息含义的知识库呢？下面将对其进行探讨。考虑到本课题实际,即室内环境舒适度是对室内环境是否舒适及其舒适程度的描述,它涉及多方因素,具有主观性、多维性和模糊性的特点,而模糊理论可以利用自然语言对研究对象进行描述和刻画,模糊逻辑具有在概念上易于理解、允许使用不精确的数据、可以处理十分复杂的非线性系统以及可以建立在专家经验的基础上等优点,因此在本课题研究中采用模糊理论对室内环境舒适度这一问题进行讨论。模糊理论是在美国加州大学伯克利分校电气工程系的L.A.zadeh教授于1965年创立的模糊集合理论的数学基础上发展起来的,其基本精神是接受模糊性现象存在的事实,而以处理概念模糊不确定的事物为其研究目标,并积极的将其严密的量化成计算机可以处理的信息,不主张用繁杂的数学分析来解决问题。模糊集合理论的基本思想是把普通集合中的绝对隶属关系灵活化,使得元素对集合的隶属度从原来的非0即1扩充到可以取[0,1]区间的任一数值,因此很适合用来对传感器信息的不确定性进行描述。
5 结语
本文所研究的室内环境监测是由下位机系统和上位机系统组成。上位机系统用来实现对室内环境参数的监测,同时进行室内环境舒适度评判,系统软件利用LabVIEW和C语言的接口,比较方便完成环境参数分析和舒适度的评判。
参考文献
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室内环境监测系统 篇4
室内环境监测对于现代社会的人们日常生活有着重要的意义。由于煤气、天然气等家用能源气体在居民家中的普及, 许多安全问题随之而来。煤气中毒等案例已经屡见不鲜, 对于人们的生命和财产造成了不小的威胁。由于这些气体的泄漏等对于普通居民来说, 往往是难以察觉的, 而其造成的危害却又是及其严重的。鉴于此, 建立一个室内环境监测系统对于保障居民的日常生活显得很有必要。而单片机和通信技术的不断发展和应用为室内环境监测系统的设计和普及奠定了坚实的技术基础。此外, 我国已经建立了功能相对完善的GSM网络, 为室内环境监测系统的建立提供了重要的数据传输媒介和物质条件。本文设计了一种基于单片机的室内环境监测系统, 利用GSM网络和计算机, 构建了一个实时监控网络, 可有效解决人们的后顾之忧, 保障生命和财产安全。
1 监测系统结构
该基于单片机的室内环境监测系统主要功能是利用传感器采集居民的室内环境信息, 并将其传递至监控中心, 由其中的计算机分析收到的信息, 并根据分析结果发出相应的指令, 由执行元件执行。本系统的实现形式是通过建立由一个监控中心和多个发射终端的一对多监测系统。鉴于该系统的结构特点和我国现有的基础设施, 本文的设计方案是充分利用当前已经较为完善的GSM网络实现信息的传递, 以计算机为监控中心, 利用单片机实现信息的采集和发送控制。
本设计方案将传感器采集的数据经单片机模块和无线发射模块, 以短消息的形式发送至以计算机为基础的监控中心。利用已经较为成熟GSM的短信业务可以有效解决远程通信中的干扰问题, 并能够保证相当高的准确性, 提高系统的可靠性。由于没有采用的传统的调制和解调装置对信息进行处理, 既避开了调制难题, 又简化了系统结构, 提升了系统的运行性能。本设计方案的系统结构图如下 (如图1) :
由上图可见, 该检测系统可以划分为信息采集、信息传输和监控处理三个结构部分。面临的主要问题包括利用单片机进行A/D转换的实现方式、单片机与无线发射模块的接口问题以及通信方式, 已经计算机和无线接收模块的接口问题, 以及计算机如何对收到的信息进行分析处理。本文将在该检测系统的设计过程中逐一解决上述问题。
2 检测系统具体设计
2.1 信息采集部分
信息采集部分主要包括数据采集模块、单片机控制模块以及A/D转换模块。数据采集模块的主要组成部分为传感器, 其主要功能是检测室内空气中的一氧化碳浓度, 并输出对应不同浓度的模拟信号;A/D转换器将传感器输出的模拟信号转换成数字信号;单片机控制模块则负责处理转换后的数字信号。在本设计方案中, 传感器采用MGS1100, A/D转换器采用的是ADC0809, 而单片机则选用89C51型。MGS1100型传感器是专用于检测一氧化碳的传感器, 空气中的一氧化碳浓度越高, 传感器内的SNO2电阻值越低。基于这个原理, 该传感器以电压值来表示空气中的一氧化碳浓度, 输出电压的变化范围为0~5V, 与ADC0809转换器的输入电压信号变化范围相同, 解决了接口问题。ADC0809转换器由单片机控制, 实现模拟信号的转换和输出。本方案采用的89C51型单片机与ADC0809型转换器的连接如下:
分输出的信息利用无线发射模块进行远程传输。在这个过程中, 有必要进行电平转换。由于单片机的TTL电平和串行通信的RS—232C通信协议规定的逻辑电平有着较大的差别, 使得单片机与无线传输模块之间的通讯造成了障碍, 因而必须要构建电平匹配电路。在本设计方案中, 电平匹配通过MAX232实现。
为了解决单片机与无线发射模块的通信问题, 本设计方案采用了WAVECOM发射器。该发射器内置GSM MODEM, 可用于与GSM网的通信, 并具备编程功能。而要实现单片机与WAVECOM的通信, 就必须要借助AT指令。
2.3 监控处理部分
对于经由接收模块输入监控中心的无线信号, 需要依靠计算机进行分析和处理。由于计算机的COM1、2端与接受模块均符合串行通信协议, 所以可以无障碍的实现物理连接。在本设计方案中, 是利用计算机编制基于Visual Basic语言的监控程序来实现信息的运算处理和显示, 实现远程监控功能。
3 结语
本文设计的基于单片机的室内环境监测系统结构简洁清晰, 并充分利用GSM网络实现远程通信, 功能完善, 结构合理。该方案不仅在技术上容易实现, 而且并不需要建设大量的基础设施, 便于推广实现普及, 为人们的日常生活提供有力的保障。随着现代社会人们的生活方式的不断变化, 该监测系统还可添加更多附加功能, 具有较好的应用前景和实际意义。
参考文献
[1]李天山.基于单片机的室内环境监测仪设计与实现[J].滨州学院学报, 2012.
居家室内环境 篇5
居 家 室 内 环 境 保 护
姓名：曾晶晶 班级：现纺112 学号：201102052060 学院：纺织工程学院
噪声，无形的杀手
摘要
近年来国内研究表明：噪声不仅对人们听力造成影响和损伤，而重要的是，也是常常被忽略的是噪声对人们的心血管系统、神经系统、内分泌系统均有影响，所以专家称它为“致人死命的慢性毒药”。关键词
噪声来源
危害
原理
防御措施
目前，有很多的问题都都对的人健康造成了危害，然而这些问题都随时发生在我们的面前。这些问题时刻再给我们敲响警钟。如食品安全问题总是让我们放心不下，大气污染、光污染和环境污染给我们带来一连串的问题。而噪声也给我们带来了很多的后患。噪声污染成了“无形的杀手”。
然而噪声是一种环境污染，它被认为是仅次于大气污染和水污染的第三大公害。噪声象毒雾一样，弥漫在人们周围，尤其在城市和工业区里，它是一种致人死命的慢性毒素。早在公元前七世纪，人就懂得了噪声使人感到不舒服，逐渐地人们还知道了强烈的噪声会损害人的身体，甚至引起死亡。
噪声实际上就是人们所不需要的声音。由于环境不同，时间不同，人物不同，人们对声音的感觉也不同。”交通噪声是由机动车辆、船舶、火车和飞机等交通运输工具产生的，不仅影响范围大，而且作用时间长；建筑施工噪声由于往往出现在居民稠密区，是投诉率较高的一种噪声源；社会生活噪声产生于生活设备和社会活动，它的声级虽不高，但由于与人们的日常生活密切相关，像娱乐场所扰民、家用电器噪声、不文明装修等，都属于此类。然而噪声的来源有很多，大概分为以下几类：
1．交通运输噪声。城市交通业日趋发达，给人们工作和生活带来了便捷和舒适，同时也促进了经济的发展。但不能不看到，随着城乡车辆的增加，公路和铁路交通干线的增多，机车和机动车辆的噪声已成了交通噪声的元凶，占城市噪声的75%。据统计表明，北京是世界有名的噪声污染城市。虽然城市车辆不及日本的十分之一，噪声程度却比日本高出1倍。特别是一些临街的建筑，受害极重。2．工业机械噪声。这也是室内噪声污染的主要来源。由于各种动力机、工作机 做功时产生的撞击、摩擦、喷射以及振动，可产生七八十分贝以上的声响。这些声 响，像纺织车间、锻压车间、粉碎车间和钢厂、水泥厂、气泵房、水泵房都比较严重。
3．城市建筑噪声。近年来城市建设迅速发展，道路建设、基础设施建设、城市建筑开发、旧城区改造，还有百姓家庭的室内装修，都造成了城市建筑噪声，建筑施工现场噪声一般在90分贝以上，最高达到130分贝。
4．社会生活和公共场所噪声。比如公共场所的商业噪声、餐厅、公共汽车、旅 客列车、人群集会、高音喇叭等。据统计，社会生活和公共场所噪声占城市噪声的 14．4%。
5．家用电器直接造成室内噪声污染。随着人们生活现代化的发展，家庭中家用电器的噪声对人们的危害越来越大，据检测，家庭中电视机、收录机所产生的噪音可达60至80分贝，洗衣机为42至70分贝，电冰箱为34至50分贝。近几年家庭卡拉 OK机广泛流行，有些人不顾他人的幸福，沉醉于自我的享受之中，这无形中又增加了噪声的污染强度
随着社会的发展，噪声污染也越来越严重，总会有总总原因困扰我们，给我们带来了很多不便，也扰乱了我们的身心，伤害我们的身体.随着工业生产、交通运输、城市建筑的发展，以及人口密度的增加，家庭设施（音响、空调、电视机等）的增多，环境噪声日益严重，它已成为污染人类社会环境的一大公害。噪声具有局部性、暂时性和多发性的特点。噪声不仅会影响听力，而且还对人的心血管系统、神经系统、内分泌系统产生不利影响，所以有人称噪声为“致人死命的慢性毒药”。噪声给人带来生理上和心理上的危害主要有以下几方面：
1.干扰休息和睡眠，影响工作效率
休息和睡眠是人们消除疲劳、恢复体力和维持健康的必要条件。但噪声使人不得安宁，难以休息和入睡。当人辗转不能入睡时，便会心态紧张，呼吸急促，脉搏跳动加剧，大脑兴奋不止，第二天就会感到疲倦，或四肢无力。从而影响到工作和学习，久而久之，就会得神经衰弱症，表现为失眠、耳鸣、疲劳。人进入睡眠之后，即使是40－50分贝较轻的噪声干扰，也会从熟睡状态变成半熟睡状态。人在熟睡状态时，大脑活动是缓慢而有规律的，能够得到充分的休息；而半熟睡状态时，大脑仍处于紧张、活跃的阶段，这就会使人得不到充分的休息和体力的恢复。
研究发现，噪声超过85分贝，会使人感到心烦意乱，人们会感觉到吵闹，因而无法专心地工作，结果会导致工作效率降低。
2.损伤听觉、视觉器官
强的噪声可以引起耳部的不适，如耳鸣、耳痛、听力损伤。据测定，超过115 分贝的噪声还会造成耳聋。据临床医学统计，若在80分贝以上噪音环境中生活，造成耳聋者可达50%。医学专家研究认为，家庭噪音是造成儿童聋哑的病因之一。噪声对儿童身心健康危害更大。因儿童发育尚未成熟，各组织器官十分娇嫩和脆弱，不论是体内的胎儿还是刚出世的孩子，噪声均可损伤听觉器官，使听力减退或丧失。据统计，当今世界上有7000多万耳聋者，其中相当部分是由噪声所致。专家研究已经证明，家庭室内噪音是造成儿童聋哑的主要原因，若在85分贝以上噪声中生活，耳聋者可达5 %。
噪声对视力的损害。人们只知道噪声影响听力，其实噪声还影响视力。试验表明：当噪声强度达到90分贝时，人的视觉细胞敏感性下降，识别弱光反应时间延长；噪声达到95分贝时，有40%的人瞳孔放大，视模糊；而噪声达到115 分贝时，多数人的眼球对光亮度的适应都有不同程度的减弱。所以长时间处于噪声环境中的人很容易发生眼疲劳、眼痛、眼花和视物流泪等眼损伤现象。同时，噪声还会使色觉、视野发生异常。调查发现噪声对红、蓝、白三色视野缩小80%。
3.对人体的生理影响
噪声是一种恶性刺激物，长期作用于人的中枢神经系统，可使大脑皮层的兴奋和抑制失调，条件反射异常，出现头晕、头痛、耳鸣、多梦、失眠、心慌、记忆力减退、注意力不集中等症状，严重者可产生精神错乱。这种症状，药物治疗疗效很差，但当脱离噪声环境时，症状就会明显好转。噪声可引起植物神经系统功能紊乱，表现在血压升高或降低，心率改变，心脏病加剧。噪声会使人唾液、胃液分泌减少，胃酸降低，胃蠕动减弱，食欲不振，引起胃溃疡。噪声对人的内分泌机能也会产生影响，如：导致女性性机能紊乱，月经失调，流产率增加等。噪声对儿童的智力发育也有不利影响，据调查，3岁前儿童生活在75分贝的噪声环境里，他们的心脑功能发育都会受到不同程度的损害，在噪声环境下生活的儿童，智力发育水平要比安静条件下的儿童低20%。噪声对人的心理影响主要是使人烦恼、激动、易怒，甚至失去理智。此外，噪声还对动物、建筑物有损害，在噪声下的植物也生长不好，有的甚至死亡。
然而在噪声的发生中，往往会诱发很多不好的事件，这些都记在心中，成了我们永久的伤痛，让我们难以忘记，一些事件有：
1981年，在美国举行的一次现代派露天音乐会上，当震耳欲聋的音乐声响起后，有300多名听众突然失去知觉，昏迷不醒，100辆救护车到达现场抢救。
1959年，美国有10个人“自愿”做噪声实验。当实验用飞机从10名实验者头上10-12米的高度飞过后，有6人当场死亡，4人数小时后死亡。验尸证明10人都死于噪声引起的脑出血。可见这个“声学武器”的威力之大。
1960年11月，日本广岛市的一男子被附近工厂发出的噪声折磨得烦恼万分，以致最后刺杀了工厂主。无独有偶，1961年7月，一名日本青年从新泻来到东京找工作，由于住在铁路附近，日夜被频繁过往的客货车的噪声折磨，患了失眠症，不堪忍受痛苦，终于自杀身亡。
面对种种的噪声危害我们要学会判断，并且把危害降到最小。让我们的生活能够更好。我们想要有一个安宁舒适的环境，首先要必须要学会噪声的检测的检测方法，然后有针对性的对隔声效果不好的门窗、地面和墙壁进行隔声处理。
噪声无形的伤害了我们的身心健康，同时也给我们很多的困扰，让我们对它产生了反感。五彩缤纷的世界，有着千奇百怪的声音：婉转悠扬的鸟啼，阴森恐怖的狼吼；气势磅礴的海啸，雷霆万钧的霹雳；工厂日夜轰鸣的机器，音乐厅中的琴声……。它们组成了“环境交响”的乐章。乐章中有时和谐宁静，有时热情奔放，有时还杂乱无章。有时妨碍人们休息与思考。一些过响的妨碍人们休息与思考，令人们感到不愉快的声音，被称为环境噪声。这让我们应该好好的思考，我们如果长时间处在这样的环境里，那岂不是我们的生命很危险，因此我们应该好好想想该怎么办，该怎样去防御它，几种处理噪声的方法如下：
1、消除共振噪声法
2、消除汽蚀噪声法
3、使用厚壁管线法
4、采用吸音材料法
5、串联消音器法
6、隔音箱法
7、串联节流法
控制噪声的最根本的办法就是从声源上控制它，有以下几个方法：
1。吸声：吸声的材料装饰在房间的内表面，或在室内悬挂空间吸声体，房间内的反发射就会被吸掉。房间内的噪声就会降低。这种控制噪声的方法就叫吸声。2。消声：消声就是消除空气动力性噪声的方法。如果消声器安装在空气动力的设备气流通道上，就可以降低这种设备的噪声
3。隔声：控制噪声的另一个办法就是隔声。可以把发声的物体或需要安静的场所封闭在一个小的空间中，使它与周围的环境隔绝，这种方法叫隔声。4。隔振与阻尼：减少机器振动通过基础传给其它建筑物，通常的办法是防止机械基础与其它结构的刚性连接，这种方法叫做基础隔振。
通过这些方法可以减弱一些噪音，但如果要有要有更好的环境，还需要我们共同努力减少那些噪音来源。形成噪声污染主要是三个因素，即：声源、传播媒介和接收体。只有这三者同时存在，才能对听者形成干扰。从这三方面入手，通过降低声源、限制噪声传播、阻断噪声的接收等手段，来达到控制噪声的目的，在具体的噪声控制技术上，可采用吸声、隔声和消声三种措施。
城市的喧哗，是人类自发发展的产物，必定还要人类自己才能使它安静下来，随着科学的发展，这一天并不遥远。让我们多多宣传噪声的危害，让我们共同携手打败这个“大魔王”！虽然有各种防噪声的武器，但是那远远不够。我们要自己先安静下来，这样才行。让我们一起努力共同创造一个美好的“无声”世界，让这个“无形的杀手”远离我们。
参考资料：1.噪声处理方法介绍 ．环保网
刍议室内空气环境检测 篇6
关键词：室内空气;污染检测
引言
科学技术的不断进步，社会经济的不断发展，提高了人们的生活质量，人们也越来越追求更高的室内空气质量，室内空气的好坏，以及污染程度会直接影响人们的身体健康。室内环境污染危害不仅仅存在于狭义上的居室住宅环境内，车内、飞机内、剧场、茶楼等室内环境都可能存在严重的环境污染。据国际有关组织调查统计，世界上30%的建筑物中都存在着有害于健康的室内空气，这些有害气体已经引起全球性的人口发病率和死亡的增加，室内环境污染也已经被列入对公众健康危害最大的五种环境因素之一，所以对于室内空气检测工作很重要。
一、室内空气污染的危害及污染源
室内空气污染远比人们认为的室外空气污染要大的多。例如，办公室、居室、饭店、影剧院、歌舞厅等建筑物的室内环境比之于室外的，对人们健康的影响要大很多。造成室内空气污染的因素很多，首先，室内装修材料及家具的污染。由于室内装修使用的各种装修材料：细木工板、纤维板、胶合板、油漆、涂料、胶粘剂以及家具、地毯等都会释放出大量的有机气体污染物，最主要的有甲醛，氨、苯、甲苯、二甲苯，总挥发性有机化合物（TVOC）和氡。此外，人体皮肤脱落的细胞，大约占空气尘埃的90%。若浓度过高，将形成室内生物污染，影响人体健康，甚至诱发多种疾病;其次，无机建筑材料如建筑物墙体材料的放射性物质;再次，做饭、吸烟等燃烧导致的气体污染;另外，人体自身新陈代谢和日常活动造成的污染。
二、室内空气污染的现状
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，我国的房屋建筑行业也得到了飞速的发展，室内装修、装饰工程也越来越呈现规模化、普遍性的发展，各种装饰装修材料、家具进入室内，使室内空气质量受到严重影响，由此引发的室内空气污染带来的健康问题也令人们叫苦不迭。低劣的空气质量会使人注意力分散，工作效率下降，还会使人产生头痛、恶心、疲劳、皮肤红肿等症状，对人们的健康状况产生不良影响，至此室内环境与健康问题已成为公众瞩目的新热点，也成为人们日益关注的焦点问题。世界卫生组织已经将室内空气污染列为人类健康的十大威胁之一。
三、室内空气污染的检测
1、加强对室内污染源的控制
为了满足人们生活正常的质量要求，要严格控制室内环境污染的有害物质，作为专业监理人员应对室内环境污染有害物质的物理化学性质、取样、检测方法、结果判定和处理程序有所了解。室内污染物质的种类及性质新装修房间中的有害气体，根据国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》的规定，列出甲醛、苯、氨、氡、四项污染物进行控制。以下主要介绍几种污染物的来源及其对人体的伤害：
（1）甲醛
特点是无色、易溶、刺激性。刨花板、密度板、胶合板等人造板材、胶粘剂和墙纸是空气中甲醛的主要来源，释放期长达3～15年。可经呼吸道吸收，甲醛对人体的危害具长期性、潜伏性、隐蔽性的特点。长期吸入甲醛可引发鼻咽癌、喉头癌等严重疾病。
（2）苯
特点是无色、带香味。室内空气中苯的主要来源是胶水、油漆、涂料和黏合剂。苯及苯系物被人体吸入后，可出现中枢神经系统麻醉作用;可抑制人体造血功能，使红血球、白血球、血小板减少，再生障碍性贫血患率增高;还可导致胎儿的先天性缺陷等。
（3）氨
特点是无色、带强烈刺激气味。主要来源于混凝土防冻剂等外加剂、防火板中的阻燃剂等。对眼、喉、上呼吸道有强烈的刺激作用，可通过皮肤及呼吸道引起中毒，轻者引发充血、分泌物增多、肺水肿、支气管炎、皮炎，重者可引起呼吸困难、昏迷、休克等，高含量氨甚至可引起反射性呼吸停止。
（4）氡
特点是无色、无味、惰性。空气中氡的主要来源是水泥、砖沙、大理石、瓷砖等建筑材料，地质断裂带处也会有大量的氡析出。氡及其子体随空气进入人体，或附着于气管粘膜及肺部表面，或溶入体液进入细胞组织，形成体内辐射，诱发肺癌、白血病和呼吸道病变。世界卫生组织研究表明，氡是仅次于吸烟引起肺癌的第二大致癌物质。
2、取样方法
（1）注意事项
一般应在工程交付前进行室内环境质量的验收。在距离内墙面不小于0.5米、距楼地面高度0.8-1.5米处来设置环境污染物浓度的现场检测点。其中监测点应避免处于通风口位置或者避免通风，检测点应均匀分布;首先以样板房进行检测，在检测合格的情况下，抽查同批全装修住宅（套）数量的2.5%;室内环境中甲醛、苯、氨、总挥发性有机物（TVOC）浓度检测时，对采用集中空调的全装修住宅工程，应在空调正常运转的条件下进行;对采用自然通风的民用建筑工程，检测应在对外门窗关闭一小时后进行;对采用自然通风的民用全装修住宅工程，氡的检测应在房间的对外门窗关闭24小时后进行;布点应考虑现场的平面布局和立体布局，高层建筑物的立体布点应有上、中、下三个监测平面，并分别在三个平面上布点;确定采样时可用交叉点、斜线布点或梅花样布点的方法。
（2）数量的控制
应对房间室内的环境污染物浓度进行抽查，其中房间应具备代表性，抽检数量不得少于5%，并不得少于3间;房间总数少于3间时，应全数检;凡进行了样板间室内环境污染物浓度检测且检测结果合格的抽检数量减半，并不得少于3间。当室内环境污染物浓度检测结果不符合规定时，应查找原因并采取措施进行处理，并可进行再次检测。再次检测时，抽检数量应增加一倍。
四、防治室内空气污染的有效措施
虽然，建筑材料和装修材料本身观阶段无法做到绝对的无污染，但并不意味着环保装修是不可能实现的，需要我们进行科学的防控。室内空气质量好坏直接影响到人们的生理健康、心理健康和舒适感。为了提高室内空气质量，改善居住、办公条件，增进身心健康，必须对室内空气污染进行整治：
首先，一般来说，人造板材是最容易造成室内污染的，在条件允许的情况下应尽量选择原木建材和家具，选用符合国家标准、高质量的健康环保建材。
其次，装修时应减少采用人工合成板，如胶合板、纤维板等，施工工艺要尽量选用无毒、少毒、无污染、少污染的施工工艺。
再次，室内绿化，在西方国家和我国部分地区已有成功的经验如在室内种植吊兰、芦荟等植物以降低室内有害气体浓度。
另外，对于甲醛、室内放射性氡物质等，应加强通风换气次数，尤其是对甲醛的污染治理，其方法有三种：
（1）使用活性炭或某些绿色植物;
（2）通风透气;
（3）使用化学药剂。
五、结束语
综上所述，应加强对室内空气污染的重视，共同提高我国室内空气质量。通过对室内空气污染物的检测，可以得知其相对的危害性，针对这些危害来源，做出合理的防治方法，减少污染物对人体的危害，确保人们的身体健康。
参考文献：
[1]张前程.室内环境污染的检测与防治.环境科学与技术.2013，（03）
室内甲醛实时监测净化系统 篇7
随着生活水平的提高, 人们对居室的要求越来越高, 各种装修、装饰材料进入千家万户, 室内空气污染加剧。甲醛作为重要的有机原料, 广泛存在于各种人造板材、皮革、家具、涂料等使用黏合剂的材料, 存在于清洁剂、化妆品和各种装饰用品, 并缓慢释放。
甲醛是原浆毒物, 吸入高浓度甲醛时, 会引起呼吸道严重刺激, 支气管哮喘, 鼻咽喉癌变或猝死。若经常吸入少量甲醛, 会导致免疫功能、心肺功能异常, 引发鼻咽喉癌, 甚至死亡。甲醛在我国的有毒化学物品控制名单中高居第2位, 被世界卫生组织认定为致癌和致畸形物质。
如今, 室内甲醛的监测净化引起了人们的广泛关注。甲醛监测方法有:传感器法、气相色谱法、酚试剂分光光度法等。除传感器法外, 都需人工现场取样, 过程复杂, 周期长, 无法实现实时监测。本文采用的HCHO sensor甲醛传感器不需人工取样, 响应快、精度高、性能稳定、线性度好、操作简单。甲醛净化方法:植物净化、光催化净化、臭氧净化、活性炭吸附。这些方法各有优劣, 植物净化有一定效果, 但不确定因素较多;光催化净化前景好, 但净化率低, 有二次污染;臭氧净化可将甲醛分解生成水和二氧化碳, 但臭氧本身也是污染物;活性炭吸附法成本低廉、无毒副作用, 但吸收效率低。活性炭经过氧化改性可使其孔隙结构和表面官能团数量发生变化, 增强其化学吸附性能。因此, 本文采用了高锰酸钾溶液对其进行改性。实验证明, 改性后的负载活性炭对甲醛吸附率大大提高。系统在实现实时监测、净化的同时, 也遵循了性价比最优原则, 具有很高的实用价值。
2 智能控制部分
2.1 元件选择
HCHO sensor甲醛传感器、STC12C5A60S2单片机、液晶显示器LCD1602、气泵、TTL电平转换芯片 (5V转3.3V) 。
2.2 模块组成
系统主要由主控核心CPU、数据采集模块、键盘模块、LCD显示模块、报警模块、继电器模块组成。
2.3 模块设计
2.3.1 数据采集模块
室内甲醛气体经扩散进入HCHO sensor传感器, 传感器内部的电解质与甲醛气体发生反应后, 能够产生微弱的模拟电信号, 该信号经过传感器内部的放大电路得到与甲醛浓度成一定比例的模拟电信号, 最后经过内部的模/数转换电路输出数字信号。
按照串口通信协议, 单片机需要定时发送查询监测数据指令给传感器, 传感器返回数据包给单片机, 单片机系统对数据进行处理得到甲醛浓度。
HCHO sensor传感器优势:由英国dart传感器公司生产, 采用了独特的电解质封装技术, 内置高性能的模拟电路和数据处理单元, 并集成了大量的经验算法, 可以直接输出甲醛的数字浓度信息, 而且出厂时已进行零点标定和标准气浓度标定。HCHO sensor响应快、性能稳定、精准度高、性价比高。
HCHO sensor传感器重要参数:
量程:0-7.5mg/m3
精度:<5%或<-5%FS
分辨率:0.01mg/m3
温度范围:0℃~55℃
湿度范围:0~95%
工作电压:3.3V
响应时间:<30s
使用年限:5年
线性度:线性
输出:UART串口TTL电平
2.3.2 键盘模块
键盘模块通主要过单片机和两个按键来实现人机交互。通过键盘模块向单片机发送动作指令, 控制系统运行, 然后在液晶屏1602上显示报警临界值。
当没有按键按下时, 初始报警浓度为0.08mg/m3。当1号按键按下时, 不改变报警浓度, 检测到1号按键弹起时, 报警浓度下调0.01mg/m3;当2号按键按下时, 不改变报警浓度, 检测到2号按键弹起时, 报警浓度上调0.01mg/m3。除1号和2号按键外, 其他按键全部设为无效。这样设计键盘模块, 有利于排除干扰和实现消抖, 准确设置报警临界浓度, 维护系统安全。
2.3.3 LCD显示模块
LCD显示模块通过单片机的I/O口实现对1602液晶屏的控制。1602液晶屏可以显示2行, 每行显示16个字符。显示模式设置为:写指令0×38, 16×2显示, 5×7点阵和8位数据接口。令第一行显示甲醛浓度, 第二行显示报警临界浓度。
2.3.4 报警模块
报警模块主要由单片机和蜂鸣器组成, 当室内甲醛浓度高于报警临界浓度时, 启动蜂鸣器, 否则, 蜂鸣器处于关闭状态。
2.3.5 继电器模块
继电器模块主要由继电器、气泵和甲醛处理装置组成, 判断蜂鸣器是否处于开启状态, 若蜂鸣器开启, 则启动继电器, 气泵开始工作, 甲醛净化系统开始对甲醛进行净化, 否则, 继电器保持关闭。
气泵的作用:控制气体流速, 从而控制室内换气速率。
气泵的选择:如果功率过小, 则室内换气速率慢, 因为甲醛持续挥发, 达不到很好的净化效果;如果功率过大, 活性炭吸收的甲醛发生脱附, 造成能量的浪费。
气泵的参数:
输入电压:220V
使用功率:200W
2.4 系统硬件结构框图 (图1)
2.5 系统硬件实物图 (图2)
2.6 系统主程序流程设计 (图3)
3 化学实验部分
3.1 实验原理
活性炭有高度发达的孔隙结构和庞大的表面积, 这种高度发达的孔隙结构——毛细管构成了一个强大的吸附力场会立即将有毒气体吸入孔内达到净化空气的作用。活性炭的结构特性和化学性质决定了其吸附性能, 利用化学法对活性炭进行改性, 可改变其吸附性能。
3.2 实验方案
(1) 利用不同浓度的高锰酸钾溶液对活性炭进行浸泡处理, 通过比较相同时间内甲醛吸附率的差异, 找出高锰酸钾与活性炭的最佳配比。
(2) 利用最佳配比下的活性炭对不同浓度的HCHO气体进行吸附, 在低成本的前提下验证该配比, 并检验是否符合动力学。
3.3 实验药品及仪器
活性炭, 高锰酸钾溶液, 硫酸, 玻璃缸 (带玻璃盖) , 气泵, 风扇, 圆底烧 (带胶塞) , 甲醛溶液, 玻璃管, 橡胶管, 大烧杯, 甲醛传感器, 漏斗, 铁架台 (带铁圈) , 滤纸, 电炉, 分析天平, 玻璃棒, 量筒, 单片机传感器, 真空抽滤泵, 烘箱, 超声波震荡器
3.4 实验步骤
3.4.1 最佳配比的探索
(1) 拟定一系列配比:固定活性炭的质量为200mg, 高锰酸钾的体积为50m L, 改变高锰酸钾的浓度为200mg/L, 400mg/L, 600mg/L, 800mg/L, 1000mg/L。
(2) 配比探索实验过程
(a) 活性炭的处理
用分析天平称取5份200mg/份的活性炭, 然后分别取200mg/L, 400mg/L, 600mg/L, 800mg/L, 1000mg/L, 高锰酸钾溶液各50m L分别加入5个相同的烧杯中, 并分别加入10m L硫酸酸化, 混合均匀后放入超声波震荡器中在99Hz频率下超声混合10分钟, 抽滤并将所得固体烘干。
(b) 甲醛气体的制取
将甲醛传感器和单片机组成的甲醛检测系统放入27cm×15cm×40cm的玻璃缸中, 盖上玻璃盖, 用量筒量取30m L甲醛溶液于圆底烧瓶中, 在其胶塞中引入橡胶管, 将橡胶管迅速从玻璃盖最外侧的小孔通入玻璃缸中。将圆底烧瓶放入盛有自来水的大烧杯中, 将大烧杯放到电炉上, 开启电炉, 待玻璃缸内1602液晶屏显示甲醛气体浓度为1.000mg/m3左右时, 取出橡胶管, 将玻璃盖盖好, 将玻璃缸内气体充分混合, 待传感器示数稳定。
(c) 甲醛气体的吸附
对浸泡完毕的改性活性炭进行抽滤, 滤去浸泡液, 干燥处理。将200mg处理好的改性活性炭放入玻璃缸中, 盖好玻璃盖, 每隔5分钟记录传1602液晶屏数据, 记录时间为1小时, 计算吸附率, 得出最佳配比。
3.4.2 最佳配比的验证过程
保持高锰酸钾浓度不变, 为1过程实验得出的最佳高锰酸钾浓度, 更换0.6mg/m3, 0.9mg/m3, 1.2mg/m3, 1.5mg/m3, 1.8mg/m3的甲醛浓度来验证该最佳浓度的吸附效果。
3.5 结论与分析
3.5.1 结论
通过对第一步实验探索方面实验数据的分析及吸附率的计算, 最终确定在温度为20℃, 湿度为23%, 99Hz超声混合10min的条件下, 最佳配比为:高锰酸钾的浓度为800mg/L, 体积50m L, 活性炭的质量为200m。通过最佳配比验证过程的数据分析, 此浓度下的高锰酸钾改性活性炭对甲醛气体的吸附能力具有较好的吸附能力。
3.5.2 化学动力学的实验方法分析
(a) 吸附剂用量对吸附性能的影响
密闭容器中充入浓度为1 . 1 5 m g .m- 3的甲醛气体四份, 按照下述标准加入50mg、100mg、200mg、300mg经800mg.L-1高锰酸钾处理过的活性炭, 置于密闭容器中, 按设定时间取样, 测定甲醛浓度, 计算活性炭对甲醛的去除率R和平衡吸附量qe。公式如下:
其中, R是活性炭对甲醛的去除率;c0是吸附前甲醛的浓度 (mg·m-3) ;ce是吸附平衡后甲醛的浓度 (mg·m-3) ;qe是平衡时活性炭对甲醛的吸附量 (mg·g-1) ;V是密闭容器体积 (m3) ;m是活性炭的质量 (mg) 。
(b) 高锰酸钾的浓度对吸附性能的影响
与密闭容器中充入1.15mg.m-3的甲醛气体四份, 按下列标准200mg.L-1、400mg.L-1、600mg.L-1、800mg.L-1、1000mg.L-1的高锰酸钾50m L, 处理200mg活性炭。将处理过的活性炭至于密闭容器中吸附甲醛, 按设定时间取样。甲醛的去除率和平衡吸附量的测定方法同上。
(c) 吸附动力学实验
动力学实验是取不同初始浓度的甲醛气体, 加入200mg处理的活性炭, 置于密闭容器中, 按设定时间取样。甲醛的去除率和平衡吸附量的测定方法同上。
3.5.3 结果分析
(a) 吸附剂用量对吸附性能的影响
活性炭对甲醛的去除率随活性炭的增加而增大, 当活性炭的数量达到200mg时, 去除率基本达到饱和, 其原因是当空气中的甲醛浓度一定时, 吸附剂用量越大, 吸附剂上可提供吸附的活性位点结合而被吸附, 从而活性炭对空气中的去除率越大;此后再增加吸附剂用量, 甲醛去除率变化不大, 可能是由于吸附剂的重叠或聚合, 导致吸附能利用的表面积和有效的吸附活性位点相应减少。
(b) 高锰酸钾的浓度对吸附性能的影响
随着高锰酸钾浓度的增加, 去除率增大, 其原因可能是高锰酸钾具有一定的氧化性, 活性炭表面的活性位点与高锰酸钾结合越多, 去除率越好。当高锰酸钾的浓度达到800mg.L-1时, 去除率趋于平稳, 可能是活性炭与高锰酸钾的结合位点达到饱和, 导致去除率不再增加。
(c) 活性炭对甲醛的吸附动力学
为了对活性炭对甲醛的吸附动力学行为进行更深入的探讨, 本研究采用了拟二级速率方程和粒子内部扩散模型对其吸附数据进行分析拟合。
拟二级速率方程
式中, qe是活性炭对结晶紫的平衡吸附量 (mg·g-1) ;qt为不同吸附时间活性炭对甲醛的吸附量 (mg·g-1) ;k2为拟二级速率方程的速率常数 (g·mg-1·min-1) ;t是吸附时间 (min) 。
粒子内部扩散模型
式中qt为不同吸附时间活性炭对甲醛的吸附量 (mg·g-1) ;k3为粒子内部扩散速率常数 (mg·g-1·min-1/2) ;t是吸附时间 (min) , c是截距 (mg·g-1) 。
3.6.3 对验证过程的实验数据进行二级动力学模型的拟定, 结果见表1。
甲醛吸附中性红溶液的拟二级动力学方程的相关系数R2分别是0.9504、0.8862、0.9955、0.4568、0.9925, 表明活性炭对甲醛的吸附符合二级动力学方程。本实验用粒子内部扩散模型对实验数据进行模拟分析, 以qt对t1/2作图, 如果拟合直线通过原点, 说明粒子内部扩散是主要的速率控制步骤。由数据可知, 本实验的粒子内部扩散模型的相关系数R2较小, 并且拟合的直线并未通过原点, 说明粒子内部扩散并不是该吸附过程中的速率控制步骤。
结语
(1) 适当条件下, 用高锰酸钾改性活性炭可以在很大程度上提高活性炭对甲醛的吸附能力, 该方法成本低、效果明显、实用价值高, 应用前景广阔。
(2) 本文设计的室内甲醛实时监测净化系统具有灵敏度高、性能稳定、低功耗、寿命长、净化效果好、成本低、扩展性好的优点, 操作简单, 实用性强。
(3) 本文主要侧重改性活性炭对较高浓度甲醛吸附率的研究, 受到装置气密性、仪器精密度的影响较小, 如果要研究较低甲醛浓度吸附, 则需要对实验方案进行大量改进, 如反应装置如何制备低浓度甲醛, 如何更精密的检测浓度、如何加强试验装置的气密性等。
(4) 不同活性炭对甲醛的吸附能力不同, 本实验只研究了一种活性炭, 今后可以选择不同活性炭种类探究是否可以降低成本, 提高净化效率。
摘要：室内装修的普及, 使室内甲醛污染日益严重。甲醛是基因毒性物质, 危害极大。本文设计了一套以单片机为智能控制模块, 以HCHO sensor甲醛传感器为数据采集模块, 以高锰酸钾改性的活性炭为净化模块的甲醛实时监测净化系统。系统功能:设标准值、显示浓度、超标报警、超标净化。实验结果表明, 甲醛净化的最佳配比:高锰酸钾浓度800mg/L, 体积50ml, 活性炭质量200mg, 99Hz超声混合10min。经验证, 活性炭对甲醛的吸附符合二级动力学方程。
关键词：甲醛传感器,单片机,高锰酸钾,活性炭,动力学
参考文献
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室内有害气体监测系统设计研究 篇8
关键词：有害气体,监测系统,设计,研究
0.引言
目前市面上有许多种类的室内有害气体监测系统, 但是大多数仪器都存在操作较为复杂, 成本较高等缺点, 导致了该系统难以普及到家庭之中, 仅有部分专业机构才会安装该系统。然而目前许多家庭在买房后对房间进行装修, 却难以对装修材料散发出的有害气体引起注意, 长此以往很容易患上慢性疾病, 因此安装室内有害气体监测系统是十分必要的。笔者对此提出一种适合家庭的经济、便捷的有害气体监测设备, 其采用传感器作为核心, 具有较高的性价比, 能够在日常生活中保护用户人身健康。
1. 研究背景分析
随着人们生活水平的提高, 加之房产“热潮”愈演愈烈, 许多家庭开始疯狂购房, 并对其进行装修, 然而市面上的装修材料质量良莠不齐, 很容易在室内散发出有害气体。据统计, 每年因为室内空气污染而死亡的人数已达到11.1万人, 可谓是一个非常庞大的群体。一般来说, 室内有害气体的来源包括两方面:一是现代化社会需求大, 工业发展十分迅速, 各类石油、化工、消防、火电厂、医药等厂房向大气排放各种有害气体, 这些气体严重影响了厂房工人和附近居民的身体健康, 对此, 工厂一定要改变原来的排污方式, 保证居民的居住环境绿色、健康;二是现代化社会的物质水平提高, 人们对室内的装修要求提高, 然而各种新式的装修材料中正隐藏着大量的有毒气体。基于以上的原因, 目前社会中部分家庭空气质量较差, 而仅仅依靠自己的感官是无法判断其是否有害, 对此多数科研人员进行了研究, 设计出了一套室内有害气体监测系统。过去的系统设计具有操作复杂、价格昂贵的特点, 导致了该监测系统并未在普通家庭得到普及。因此, 笔者对原系统重新进行改良, 设计了一套适合普通家庭使用的有害气体检测系统。
2. 系统整体架构
2.1 整体架构
(1) 整个系统的框架由六大模块组成, 每个模块都有自己对应的功能:
控制模块, 该模块采用的是ATmega16单片机设备, 它可以大大地提高系统代码的运行效率, 比一般的控制模块提高约10倍以上的数据吞吐率。
(2) 显示电路, 其选用了LCD12864显示屏, 为中文字库型系统, 适用于中国居民使用, 电路可以将处理后的结果显示在屏幕上, 给用户直观的感受。
(3) 电源模块以及报警模块, 电源模块采用USB供电, 具有方便使用、节约用电的效果;报警模块则采用普通的蜂鸣器和发光二极管, 在有害气体浓度超出指标时进行报警, 报警模式为发光和声响交替, 能够起到提醒用户的作用。
(4) 传感模块, 其内部安装有感应不同气体浓度的传感器, 可以对空气中有害气体的浓度进行感应, 传感器再将得到的信息传递给单片机, 而单片机会把信息传递给报警器和显示屏幕, 让整个系统得以循环运行。
(5) 独立键盘模块, 该模块设立了3个键来检测有害气体的浓度状况并将其, 另外还设有其他的键可重启整个系统, 使得系统可以反复地进行。
(6) G S M模块, 该模块选用了SIM900A芯片, 其主要功能是在浓度达到限定值后, 将已设定好的通知短信发送给用户, 以此来通知用户空气中有害气体的浓度达到限定值, 并做出相应的处理。
2.2 功能实现
该系统分为6个模块, 各个模块相互独立又相互联系。系统启用后, 传感器开始工作将收集到的信息传递给单片机, 单片机将信息处理了以后再将信息显示在显示屏上, 如果超标的话, 报警器会开始工作, 这样就构成了一个完整的系统, 该系统的功能得以实现.
3. 系统设计
3.1 硬件设计
本系统主要由6个模块组成, 分别为:控制芯片、显示、传感器、独立键盘、供电以及GSM等, 整个系统的结构如图1所示。系统的控制核心采用了ATmega16单片, 并且融合了MQ-7、MQ-138和MQ-2等系统来分别监测一氧化碳、甲醛以及甲烷的浓度, 通过浓度来判断该气体目前对人体的危害程度。在浓度判断结束后, 系统将会把采集的数据传递给单机片, 当数据到达后, 单机片会对这些数据进行分析处理, 处理后会将结果传到显示屏, 如果浓度达到限定值, 则报警器就会响, 以此来提醒用户室内空气中的有害气体浓度已经超标, 有助于人们及时做出处理 (开窗通风, 暂时离开) 。报警器采用普通的有源蜂鸣器设备, 指示灯则选用发光二极管, 供电模块采用USB接口, GSM模块采用SIM900系统, 这些设备相对便捷, 方便人们操作, 以上的功能模式即组成一个完整的系统。
3.2 软件设计
软件部分的设计主要针对传感器检测到有害气体浓度后对低电平进行的处理环节。在程序初始化的阶段后, 用户可以在机器的外部通过表示有何种有害气体的监测按钮, 选择自己想要监测的气体, 并且系统监测后会在LED屏幕上显示监测后处理过的数据, 得到室内有害气体的浓度情况和室内空气等级质量数据。当监测浓度超过初始设定的限定值后, 报警器发光闪烁并发出报警声响, 同时也将发出文字报警短信。在处理室内空气的有害气体后, 按下复原键就可以将该装置恢复到初始状态, 使得系统初始化, 根据用户的需要再次进行工作。
4. 系统测试与应用
本产品的设计思路与电路原理较为简单, 测试时主要是为了检测测试器电路状况和其工作情况。笔者将其安置在一个密闭的盒子内, 先将其中通入一定浓度的甲烷, 进行测定后复原, 再输入比之前量更多的甲烷, 以此类推几次试验后, 再用同样的方式对其他的有害气体进行相同的实验。通过实验发现, 该系统的监测时间较短, 复原较快, 并且能够快速而且准确地判读空气中有害气体的浓度并做出分析, 同时显示在显示屏上, 报警系统也可以正常地进行工作。感应器系统如图2所示, 其能够实现良好工作, 且由于性能较高, 成本较低, 因此值得推广应用。
结语
本系统对于室内有害气体的监测具有良好的效果, 并且操作十分便捷, 成本较低, 适用于各收入层次的家庭。因为该系统对烟雾比较敏感, 因此在烟雾较多的环境中难以进行正确判断, 有时可能产生错误的数据, 而这也是该系统的不足之处。但从整体来看, 笔者通过多次对该系统进行实验, 系统各方面都是比较稳定的, 可以正常地进行工作, 运行的速度也能够达到设计的要求, 该设备的电路模块便携性高, 有益于对系统进行调试和升级。总而言之, 该室内有害气体监测系统, 具有实用性强、价格低廉、操作简单、易于普及等多个优点, 可以对室内的有害气体浓度做出正确的判断, 从而保证了用户的健康生活。
参考文献
[1]黄炫杰, 郭宝亮, 耿向辉, 等.基于单片机的室内有害气体检测仪的设计[J].民营科技, 2013 (10) :32.
[2]单慧琳, 张银胜, 李春, 等.室内有害气体监测系统设计[J].电子技术与软件工程, 2014 (22) :151-152.
一种室内温湿度实时监测系统 篇9
为了满足人们日常生活的需要, 许多室内环境都对温湿度有一定的要求, 例如农业温室大棚、仓库、博物馆乃至日常办公和家庭生活环境等。因此, 温度和湿度的实时监测与我们的生活息息相关。目前市面上的温湿度采集装置大多不具备存储功能和记录采集时间的功能, 在通讯出现故障的情况下, 采集的温湿度数据就会丢失。并且采集到的温湿度数据不能与时间一一对应, 不利于对数据进行分析。
本文提出一种室内温湿度实时监测系统。该系统能够将采集到的温湿度数据与其对应的采集时间进行打包存储, 并自动判断是否满足传输条件。当达到传输条件时, 将温湿度数据包向设定的网络目标地址发送。该系统结构简单, 带有时间记录功能、数据存储功能和无线传输功能, 保证了温湿度数据采集记录的完整性和连续性, 便于对历史记录数据进行分析和处理。
1 系统总体设计
本文提出的温湿度实时监测系统由温湿度采集单元, 存储单元, 中央处理单元, 通信单元, 时钟单元和配置单元组成, 如图1 所示。其中, 中央处理单元通过其输入输出端口分别与温湿度采集单元、存储单元、配置单元、时钟单元以及网络通信单元相连, 并协调它们之间的工作。
2 系统主要单元模块分析
(1) 温湿度采集单元。温湿度采集单元由一个温度传感器DS18B20 和一个湿度传感器HS1101 构成。当接收到中央处理单元的采集指令后, 温度传感器DS18B20 和温度传感器HS1101 分别实现对周围环境温度和湿度的测量与采集。
(2) 时钟单元。时钟单元为整个系统提供年、月、日、时、分、秒时间信息, 并与管理计算机进行时钟同步, 为采集到的温度和湿度数据提供时间标记, 使其能够在系统电源中断状态下保持正常工作。
(3) 配置单元。配置单元所设置的配置信息包括采集时间间隔、网络配置、温度采集周期、湿度采集周期、数据发送周期、时钟同步命令、连续采集次数、正确采集率和数据计算机地址等信息。此外, 配置单元还存储了温度和湿度的上下限标准, 将采集到的温度/湿度与设定的温度/湿度上下限标准进行比较, 如果超出范围, 则判定为采集错误。
(4) 存储单元。存储单元分为温度数据存储和湿度数据存储两部分, 通过非易失性存储器存放温度和湿度数据包, 温度和湿度数据包在存储器上均采用环形静态表结构存储。以温度存储为例, 环形静态表结构通过有效记录的数据计数器和指向最新温度数据包地址的指示指针来记录温度数据包在存储器上的存储状态, 温度存储部分在接收到存储温度数据记录时, 首先把温度数据包存在指示指针所指向的地址上, 温度数据包依次从低地址向高地址存储, 每新存储一个温度数据包, 数据计数器加1, 指示指针向后移动一个记录单元, 如果存储器存满, 则数据计数器保持最大值不变, 指示指针跳转到起始地址重新开始, 覆盖最早存储的温度数据包。在温度数据读取操作中, 由最早存入的温度数据向最新存入的温度数据的顺序读取, 直到存储器为空。
(5) 中央处理单元。中央处理单元由一个单片机芯片构成, 能够对整机进行控制并产生输出信号, 通过其输入输出端口分别与温度采集单元、存储单元、配置单元以及时钟单元相连, 并协调它们之间的工作。中央处理单元能够自动检测网络是否畅通, 在网络畅通的情况下, 由通信单元向外部计算机发送采集到的温湿度数据。在网络故障或者网络断开情况下, 将采集到的温度和湿度数据存入存储单元, 并在网络再次联通后由通信单元依次向外部计算机发送温度和湿度数据。
(6) 通信单元。通信单元与中央处理单元以及外部计算机相连, 用来传输采集到的温度和湿度数据。需要通过网络传送的数据有两部分, 一部分是由通过传感器直接采集到的温度/湿度值和其采集时间组合而成的数据包;另一部分是从存储单元上直接读取到的温/湿度数据包。如果是直接采集到的数据, 则首先要对数据进行压缩, 然后再传送。如果是从存储单元上读取的数据包, 则直接进行发送。
3 实验结果
温度传感器DS18B20 测得的温度数据在温度寄存器中被存为带标志位的16 位数, 其精度为0.0625。前5 位判断温度值为正还是为负。若为正值, 则前5 位均为0;若为负值, 则前五位均为1。中间7 位是温度的整数值, 后4 位是温度的小数值。在不同的温度、湿度环境下应用本文所述的系统进行温度和湿度的测量和采集, 实验结果如下。
4 结语
本文提出一种室内温湿度实时监测系统。该系统自带存储功能, 并能够自动进行网络监测, 根据网络连通情况对温湿度数据进行实时传输与存储, 保证了数据记录的连续性。除了室内温度和湿度的监测外, 系统还能够记录温度和湿度数据相对应的采集时间, 便于进行历史数据分析。系统可用于多种环境下的温度和湿度监测, 具有结构简单, 使用方便, 测量数据准确等特点。
参考文献
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室内环境智能监控系统的设计 篇10
物联网技术是本世纪的一项重要发明创造, 这项技术一经推出就引发了广泛的关注。迅速和信息产业、传统工业、农业、交通等行业融合, 极大地推动了社会的信息化进程, 提升了社会生产力, 促进了我国产业结构的转型。
家居是物联网技术的一个重要应用领域, 两者的结合形成了智能家居。健康性与舒适性是居民对于家居环境的主要要求。影响健康与舒适的因素有很多, 温度、光照和空气质量是其中比较重要的三个因素。室内外温差过大会引发空调病, 光照过强或过弱都会严重损害视力, 空气中的微粒也对人的呼吸系统有很大影响。因此, 本文提出一个室内环境智能监控系统, 能够自动采集室内环境的数据, 进行分析, 并实时调整室内环境, 让居民的生活更加健康、舒适。
2 研究现状
智能家居利用物联网技术将家庭中的各种设备连接在一起, 与传统家居相比, 除了居住的功能, 还具有自动控制、信息获取和交互等功能。
自动化是智能家居的一个重要核心。但随着家电技术的日益成熟, 自动化的功能逐渐被整合到家电中。在智能家居中, 不仅是手机、个人电脑, 其它的电子设备, 包括智能家电、安全系统、照明系统等, 也都连接在一起组成家庭网络。家庭网络的连接技术分为有线方式和无线方式, 相比较而言, 无线方式组网更加灵活, 方便。家庭网络的出现, 使家居的信息化程度更高, 使家庭中的各种设备更易操作、更实用。
相比于其他的智能家居产品, 本文提出的室内环境智能监控系统更注重用户的健康和居住的舒适性。
3 系统设计
3.1 系统结构设计
本文提出的室内环境智能监控系统采用zigbee技术组成星形网络, 整个网络由五个部分组成。如图1 所示。
协调器是整个系统的核心, 将PM2.5 检测模块、室内外温度差监控模块、室内光照强度监控模块所采集到的数据进行分析, 根据实时采集到的室内环境数据控制室内的电器, 调整室内的温度、光照和PM2.5 的浓度。同时, 将数据上传给上位机, 在上位机上实现数据的可视化显示。
3.2 模块设计
室内外温度监控模块由室内室外两部分传感器采集数据, 把数据传送给协调器, 由协调器判断是否开启降温设备。若是室内温度较高, 且室内外温差小于设定值, 则开启空调制冷。若是空调处于开启状态而温差大于设定值, 则会发出警报提醒用户, 并且关闭空调。室内外温度监控模块工作原理如图2 所示:
室内光照强度监控模块, 由光照强度传感器采集室内的光照强度数据, 将数据发送给协调器。当室内光照强度较低时, 协调器调高灯光的亮度, 进行光照补偿, 防止眼疲劳。当室内光照强度过高时, 调低灯光的亮度, 防止光线过于刺眼。居民可以在睡眠时, 关掉电灯和光照强度监控模块, 保障睡眠质量。该模块原理图如图3 所示:
做饭时产生的油烟和吸烟时产生的烟雾都会对健康产生损害, PM2.5 监控模块拥有实时监控室内空气PM2.5 浓度的功能, PM2.5 传感器将收集到的PM2.5 浓度发送到协调器, 由协调器判断是否达到危害健康的浓度。若浓度超标则在调控功能开启的情况下, 通过继电器开启空气负氧离子健康机;若调控功能未开启, 则使用蜂鸣器发出报警提示。在开启空气负氧离子健康机的情况下, 烟雾会被快速清除, 恢复空气的清新。PM2.5 监控模块原理图如图4 所示:
4 结论
经实际测试, 该系统在运行过程中未出现故障, 实现了对于室内温度、光照强度和PM2.5 浓度的监控。在保证室内外温差较小的同时, 合理地降低室内温度;通过光照补偿调控灯光亮度, 既能防止视疲劳, 又能节能减排;及时清除烟雾, 保持空气清新。该系统有效保障了居民身体健康, 提升了家居的安全性、便利性和舒适性。
摘要：物联网是本世纪的一项重要技术创造, 极大地推动了社会信息化进程, 与传统工业的结合, 促进了产业升级, 提升了社会生产力。本文将物联网技术应用于家居, 提出了用于监控室内环境的智能系统, 能够实时监控室内外温差、光照强度和室内空气质量, 并能根据采集到的数据及时对室内温度、光照和空气质量进行调整, 有效保障居民身体健康, 提升家居安全性、便利性、舒适性。
关键词：物联网,环境监控,智能家居
参考文献
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照明设计与室内空间环境 篇11
关键词：照明设计色彩室内空间环境
中图分类号：J5文献标识码：A文章编号：1007-3973(2011)003－103－01
现代家庭室内装饰之美很大一部分是靠光线来表达的。灯光不但能为人们提供良好的照明条件，而且能改变和营造空间的意境和情调，给人以精神和心灵上的慰藉，营造出一种状态和一种气氛，能够满足人们的需要和期望。
1、照明设计的发展过程
所谓照明设计就是以人的感受为依据，根据场所的功能和活动要求确定照明等级和照明标准来进行灯光设计，缔造完美的空间意境。
光是生命的一个基本组成部分，没有光就没有形象。建筑中的形态、色彩、质感都依托光得以表现。由于室外光是自然光，人们不能随心所欲的应用，所以早期的室内照明设计只单单用来满足工作、休息、起居等人们在室内空间中的日常活动，并不作为重要的装饰元素存在。对灯光的重视也只限于对照明器具的装饰和美化方面。直到上世纪初随着现代主义建筑的兴起，建筑的空间塑造开始由外部转移到内部。有设计师提出了现代室内光环境的设计理念，照明设计在室内设计中日渐成为重点，人工光源的开发开始受到了极大的推动，照明设计的范围也进一步扩大。
2、照明在室内空间的设计原则
照明设计得到了空前的发展并且越来越注重灯光所创造的心理领域，照明设计在室内空间中也有自己的设计原则。加强心理空间区域可以使空间灵活多变，相互渗透。
(1)功能性原则。灯光照明设计必须符合功能的要求，根据不同的空间、不同的场合、不同的对象选择不同的照明方式和灯具，并保证恰当的照度和亮度。
(2)美观性原则。灯具已成为室内空间的不可缺少的装饰品，其造型、材料、色彩、比例、尺度，都扮演了重要的角色，充分的表现空间的个性，具有强烈的视觉效果，烘托室内氛围，为人们的生活环境增添了丰富多彩的情趣。
(3)经济性原则。科学合理的灯光布局以强取胜，最大的满足人们生理和心理的需求，节能减材低碳环保达到使用功能和审美功能的统一。
(4)安全性原则。安全是对灯光设计的最基本的要求，他要求照明绝对的安全可靠，有安全保证，避免危险发生。
3、照明在室内空间中的作用
灯光能够使我们看见并识别我们的环境，通过光的强化、弱化、虚化、实化等特有的表现手段，渲染特定的空间氛围，塑造各种不同的空间性格，使室内空间这一物质存在上升到精神的高度。
(1)利用照明展现和识别空间。冈那·伯凯利兹说：“没有光就不存在空间。”光照的作用，对人的视觉功能极为重要。光不仅仅是室内照明的条件，而且是表达空间形态、营造环境气氛的基本元素，表现出材料的装饰质感，如色彩、肌理、粗糙、细腻感等。
(2)利用照明塑造和营造空间氛围。光，是色彩的催化剂，彩色光赋予光环境情感意识，光与色彩相互成全，共同作用于空间，而色彩是组成空间氛围的重要因素，人们从事各种活动就要有相应气氛的空间支持，适应人的心理和空间定位需求。
餐饮空间、娱乐空间、商业空间是动空间，在光源选择上应采用以暖色为主，因为暖色能使人兴奋，振奋精神，温馨而生活情趣的空间有利于人们加强情感的交流，在空间照明方式上采用一般照明、混合照明以及局部照明三种方式。工作空间、卧室、书房等空间是相对安静、独立的静空间。空间的功能决定了必须选用宁静的色彩营造空间氛圍，避免杂乱无序。光源上应采用冷色系为主，冷色系可以减缓心律、调节新陈代谢，消除紧张情绪并且有利于安静休息和睡眠，易消除疲劳可使人心平气和。在光源上采用自然光源和人工光源结合的方法，通过环境灯光营造柔和温馨的氛围，最好设有可调节的光源，根据使用的需要，设置局部照明。
(3)利用照明表达个性，展现情感。光揭示人的心理，富有创造性，选择色彩应根据个人的年龄、性别、性格、习惯、爱好、修养以及民族、风俗等诸多因素，根据不同的人群色彩设计与运用应有不同的考虑。
4、照明设计在现代室内空间中的应用
照明设计在空间的设计上更注重空间的连贯性、通透性、流动性。设计的要点也在于视点的运动过程给人的感受，因此在设计中应当把人们随视点的运动所体验到的空间作连续整体的考虑。
上海世博会中国馆留给世人的震撼仍然韵味十足。馆内璀璨灯光塑造的视觉盛宴它像一缕烟，久久缭绕在人们的脑海中，为回忆带来了精彩。照明技术更是令人叹为观止，它的高节能、寿命长、多变幻、利用环保高新尖的照明设计把各个空间区域相互联系、渗透，融会贯通于动态空间中。这种以“时间”、“运动”贯彻其中的空间概念，体现出了现代照明创造新空间的意识，它打破了视点、时空的限制，反映了空间艺术的运动特点。
5、结论
照明作为单纯的采光概念已成为过去，我们已愈来愈认识到灯光对渲染空间气氛所起的决定性的作用，灯光在现代生活中已作为划分空间领域和丰富视觉心理的重要手段，借此来营造出自信、从容而舒适的现代居住空间。居住空间的照明影响从功能转向精神，使建筑水平跃入新的层次。
注释：
①[美]Lisa Skolnik.室内的灯光[M].山东科学技术出版社，
2003：21.
参考文献：
[1]左琰.照明设计与配置[M].广西美术出版社，2000.
[2][英]沙伦·麦克法兰.照明设计与空间效果[M].贵州科技出版社，2005.
室内环境监测系统 篇12
1 室内环境无线智能监控系统技术概述
1.1 集中控制技术
集中控制技术的主要工作原理为:其核心系统主机为单片机,中心处理单元主要负责系统的信号处理,主板上集成一些外围接口单元,包括安放报警、电话模块、控制回路输入/输出模块等电路。该系统一旦安装完毕,受到系统容量的约束,难以扩展增加控制回路。同时该系统主要采用的是星型布线的方式,所有的安防报警探头、灯光以及电器控制回路等需要接入到主控箱中,其布线不仅长而且复杂。不过该系统价格适中,适合我国大部分地区,其功能基本可以满足一般中等家庭的需求,多应用于小区中。
1.2 现场总线技术
现场总线控制系统主要是借助系统总线的功能,实现家居灯光、电器以及报警系统的联网和信号传输等控制工作。运用分散型现场控制技术,控制网络中的各个功能模块仅需就近接入总线即可实现控制工作,该技术总体布线方式较为简单。通常而言,依据不同的总线技术,能够支持不同总线拓扑结构,诸如星型的、环状的和树叉结构走线等。
1.3 电力载波技术
电力载波技术系统主要由发射模块和接收模块组成,各个组件可以设定不同的编码来区别不同的组件。该技术的主要优点在于设备安装和系统调试均较为简便,不仅适用于新用户,也能够适用于旧房改造、新房子装修工程中。同时该技术的稳定性、可靠性和安全性也相对较高。此外该技术使用起来较为简单,系统扩展性强,且产品价位低廉,可以被广大人民群众接收。但是该系统在使用过程中,也会出现执行指令冲突的问题。
1.4 无线传感器网络技术
无线传感器技术可以看做是集成传感器、微机电系统和网络技术等三种技术的融合。无线传感器网络技术无需固定网络支持信息的传输过程,且抗毁性强、展开速度快,因此经常应用于一些临时场合,诸如自然灾害发生地区和固定通信网络破坏地区等,也可以应用于部分人们难以深入的地区,诸如污染严重区域等。同时由于大部分的智能家居系统的布线工程较为繁杂,而无线传感器网络技术则能够很好的弥补布线工程繁杂等问题。但是该技术易于受到周围无线设备环境,尤其是同频及阻碍物的干扰和屏蔽。因此多应用于新装修户和已装修户。
2 无线传感器网络技术在室内环境监控中的应用
2.1 系统组成框架
某室内智能环境无线监控系统主要包含了无线传感器通信网络单元、智能控制单元和上位机单元。其中智能控制单元分别和无线传感器通信网络以及上位机相连,智能控制单元上还应该连接执行机构和终端设备。该系统可以对建筑物室内环境的各项参数进行准确实时的采集,并借助现有的因特网、移动通信网等,将收集到的各项参数及时传达给用户,有效的实现了室内和室外的信息传递。因为该系统采用了无线技术,布线相对较为简单,且自动化程度极高,能够确保室内环境参数的控制智能化,保障了室内环境的舒适性以及节能环保性。
2.2 系统工作过程
该监控系统的整体动态工作过程为:室内的无线传感器网络负责采集室内环境参数的各项数据,同时将其传送至智能控制单元。智能控制单元中的网关模块负责家庭内外网的连接,同时实现协议的有效转换,从而确保用户能够通过现有网络随时随地查看室内环境数据。若某项参数不达标,用户则可以利用手中的设备发出指令到智能控制单元中,通过控制算法模块来实现对各种终端设备的开关调节,从而实现实时监控的功能。
无线传感器通信网络主要用于采集室内环境参数,其网络节点主要由协调器、路由器和传感器节点三部分组成,协调器和智能控制单元相互连接,从而构成环境监控中心。路由器节点则和室内的传感器节点共同构成了控制每个区域环境参数的环境子系统。智能控制单元对环境子系统各个节点的状态进行实时检测,同时预设适宜的参数标准值。环境子系统则依据采集到的参数信息,借助终端设备的自动调节功能,实现对建筑物室内环境各项参数的自动调节,从而发挥实时监测和控制室内环境舒适度的功能。协调器的主要作用在于管理和维护各个网络。
该系统作为可以提供室内环境的温湿度、光线等数据的监测装置,其性能好,可靠性高,效率高,具备集成化的特点。监控主机主要用于显示室内环境监控的各项数据,从而对系统网络发出指令。传感器网络则主要用于对室内环境数据的采集,其通过两种连接方式和监控主机进行相连。第一,家庭范围之内,基于以太网的控制模式。第二,扩展至家庭之外,基于Internet的Web控制模式。用户可以利用任意一台连接到Internet的PC访问Web页,也可以运用GPRS将收集到的数据发送到连接有GPRS接收装置的监控主机或者移动手机,借助移动网络,就可以发送相关指令,实现对室内各项终端设备的有效控制。
综上所述,科技水平的日益提升,使得室内监控系统技术逐渐朝向无线化的方向发展。虽然目前我国并非所有地区以及小区均达到了应用室内环境无线智能监控系统技术的条件,但是该技术的发展必将为日后室内家居以及工作环境的改变提供发展思路。文章详细分析了当前常用的几种室内环境无线智能监控系统技术,最后着重就无线传感器技术的应用进行了详细描述,期望能够为后续我国室内监控技术的进一步发展和完善提供有益的参考。
参考文献
[1]闰文博.基于无线通信的分布式老年公寓智能监控系统设计[D].浙江大学,2016
[2]许有军,宋思绮,张程皓,王玉嫒,胡鹏飞.室内环境智能监控系统的设计[J].福建电脑,2016,04:36+44