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智能家居环境监测系统设计

发布时间:2018-12-26 01:06:04 文章来源:未来智讯    
    智能家居环境监测系统设计作者: 黄国伟   摘要:智能家居环境监测系统是对室内家居环境进行实时在线监测的重要方法。它对室内环境污染物、可吸入颗粒物、温湿度、紫外线强度、电磁辐射强度监测具有重要作用。本文重点介绍了环境监测系统的事务原理、硬件组成和分布式系统硬件结构,可供相关监测系统设计提供参考和借鉴。
  关键词:中央抑制系统;环境监测子系统;微型事务站;传感器;
  
  引言
  随着我国人民生活条件不时改善,许多民众拥有住房后不惜加入巨额费用进行装修,各种材料大量涌入家居产生了严重的污染。装潢物中的甲醛、苯、氨气等有毒气体;厨房油烟苯并芘、一氧化碳;植物花粉、灰尘、香烟、病菌及各类异味等都使环境污染越来越严重。同时,室内温湿度、紫外线强度、电磁辐射等污染给人们的健康构成巨大威胁。为了监测室内环境状况,准时预报当前的环境质量,家居环境监测系统应运而生。
  1 统特点
  家居环境监测系统是基于半导体传感器的反应原理,并联合了当前成熟的电子信息技能来检测室内污染气体情况来实现室内环境中各项技能目标的自动监测。本系统主要由中央抑制系统和环境监测子系统组成。它们硬件上都选取微型事务站来做数据接收和分析。在微型事务站上主要通过外接气体传感器、可吸入颗粒物传感器、温度传感器、湿度传感器、紫外线传感器、电磁辐射传感器这六种传感器来实现数据的采集。
  2 系统事务原理和硬件组成
  系统主要通过实时在线监测六种目标,即污染气体浓度、粉尘颗粒物浓度、温度、湿度、紫外线强度、电磁辐射强度。它能够进行自动数据采样、处理和分析,得出当前环境质量中各个监控目标值,并能够根据当前环境污染程度进行预警,各个监控目标和分析数据直接通过LCD液晶显示屏显示。通过这个事务原理,实现了环境质量监控目标的数据采集、处理、预报、显示,为有效监控室内环境状况提供了科学依据。以下将对该环境监测系统中使用的各类传感器进行详细的介绍:
  2.1 空气质量传感器
  TGS2602空气质量传感器是由集成的加热器以及在氧化铝基板上变成的金属氧化物半导体构成。当空气中的污染气体存在时,该污染气体的浓度越高,传感器的电导率就越高。通过成熟的电子技能即可将该污染气体的电导率的变化线性转换为该污染气体浓度的输出信号,实现了污染气体浓度的实时在线监测。该传感器恰是基于这种电导率原理来实现环境中污染气体浓度监测的。该传感器不但对有毒有机挥发物、氨气、硫化氢等有毒气体有很高的灵敏度。传感器是利用相对值检知来实现更接近人类感觉的抑制,它以纯净环境时候的电阻值为基准,通过当前传感器的电阻值比纯净环境时的变化量来监测当前环境的污染程度。
  2.2 可吸入颗粒物传感器
  DSM501颗粒物传感器内置加热器,加热器能够通过热量使气流上升而使外部环境进入传感器。选取光学原理,能够检测1微米以上粒子,如香烟、灰尘、霉菌、花粉、孢子等颗粒物,选取粒子计数原理,PWM 脉宽调制输出,以粒子计算器事务原理为基础来监测单位体积内可吸入颗粒物的绝对个数。通过该传感器,能够使正确监测出当前环境颗粒物的数量,为环境质量的预报提供科学依据。
  2.3 温度传感器
  DS18B20温度传感器能够放置在许多不同的地方,它可以直接读出被测物体的温度,根据实际要求通过程序编程实现9到12位数字值的个性化设置。传感器能够分辨在93.75毫秒和750毫秒的时间内完成9位和12位的数字量,数据总线可提供温度变换功率,数据总线本身也能够向挂接的其他传感器供电而不需要提供额外电源。通过使用温度传感器能够使整个环境质量监测系统结构更加合理和科学化,可靠性更高。同时,测温精度、转换时间、传输距离、分别率等目标理想,达到预期目的,能够用于大气温度实时在线监测。
  2.4 湿度传感器
  DHT22电容式湿度传感器具有检测速度快、精度高、可靠性高、稳定性强、方便大略和体积小等特点,广泛应用于各个行业中进行湿度监测。电容式湿度传感器是通过电容值不同,环境中湿度值不同的事务原理,电容值和湿度值的对应关系来进行环境湿度值输出。由于单片机不能直接读取传感器的电容值,所以需要外接测量电路。因为单片机内有定时和计数器,能够进行频率测量,所以选用频率输出测量电路。通过以上方法,即可实现环境湿度的实时在线监测。
  2.5 紫外线强度传感器
  紫外线强度传感器是用于监测电磁波谱中波长从100nm至400nm的辐射。紫外线按照其辐射波长的不同能够划分成三个波段,这三个波段分辨为:UV―A(315~400nm),UV―B(280~315 nm)和UV―C(
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