室内环境与物联网

1、室内环境与人体健康课程论文自评成绩： 手机： Email：专业 班级学号姓名成绩备注年月物联网技术与室内环境安全的监测作者：王国林滴要：室内环境污染的种类繁多，污染源广泛，影响因素较为复杂，因此对人体健康造成的危害更，为 严重，已经成为危害人体健康的主要因素。室内环境监测工作现状及室内环境监测在室内环境污染防治中 有着非常大的作用，但是由于室内污染物的种类繁多，人工一一测量的方法不仅耗费时间，并且耗费精力。 随着物联网技术的发展和不断完善，室内环境的污染物监测有了新的道路。物联网是传感器技术、无线通信技术、网络和嵌入式计算机技术交叉渗透的产物，随着物联网概念的 提出，其技术得到了飞速发展，并且

2、在社会多个领域取得了成功应用。针对当前室内环境监测存在的问题 与难点，应用物联网技术建立的家庭室内环境监测系统具有低功耗、低成本等优点。关键词：物联网；室内安全监测1、室内环境污染室内环境是指人们工作、生活、社交及其他活动所处的相对封闭的空间，包括住宅、办 公室、学校教室、医院、候车（机）室、交通工具及体育、娱乐等室内活动场所。室内空气污 染是指由于通风不佳或室内引入能释放有害物质的污染源，而导致室内空气中化学、生物和 物理等有害物质无论是从数量上还是种类上不断增加，并引起人的一系列不适状。室内空气 污染不仅来源广泛、种类繁多、对人体危害程度大，而且作为现代人生活工作的主要场所， 在现代的建筑

3、设计中越来越考虑能源的有效利用，使其与外界的通风交换非常少。在这种环 境情况下，室内和室外就变成了两个相对不同的环境，因此室内环境污染就有其自身特点： 影响范围广，接触时间长，污染物浓度高，污染物种类多，污染物排放周期长，危害表现 时间不一。2、室内环境监测在室内环境污染防治中的作用随着经济的发展和人们生活水平不断提高，房屋装饰装修越来越成为生活时尚，目前 城区房屋大多数都已经过装修。室内装饰以三合板、胶合板、刨花板为主，地面装饰主要为 瓷砖或大理石，内墙涂料为乳胶漆，家具多为木制。因为装修材料质量良莠不齐，有些装修 材料的有害物质没有得到有效控制，致使居民室内的空气存在着严重的装修污染。专家

4、指出： 甲醛、苯等有毒气体是装修中的主要顽敌，具有持续释放的特性，有的达到3年到15年之 长，是危害人体健康的长期隐患。联合国卫生组织宣称：甲醛、苯已经确定为致癌物质。每 年因室内污染而死亡的人数正急剧增多，室内空气污染已经成为人类健康的又一大因素。通 过对大量监测数据的整理、统计分析发现，我市居民家庭装修后室内空气污染也相当严重， 超过80%的居室内空气质量存在不同程度的超标，其中尤以甲醛超标最为普遍，有的居室 污染物超标倍数高达十几倍甚至几十倍之多。目前人们的室内环境保护意识还十分薄弱，绿 色室内环境的理念还没有形成，仅注重审美的需求，没有满足安全、健康的需求。对于居住 在受污染的环境中有

5、相当数量的人还不知道危害，一些典型的室内污染症状，还不知到底为 什么出现这样的情况。房屋的装饰材料大多是从批发市场买来的，产品质量不合格，粗制滥 造。房屋的设计、装修不合理，不利于采光和空气流通。装修队伍的素质参差不齐，很少受 过专业的训练。建筑物的密封程度太大，不经常进行通风换气，室内污染物不易扩散，增加 了人与污染物接触的机会。大多数居民还没有掌握控制室内空气污染的方法，房屋刚刚装饰 装修完毕就急着入住。上述现象的存在是造成室内空气污染产生的主要原因。室内环境监测 最佳时期是室内装饰装修后1个月后或入住前1个月，这样通过监测结果可判定室内环境是 否受到了污染，通常所采用的方式是个人肉体上的

6、感觉，比如有刺鼻气味，皮肤过敏等等， 也可以请专业监测人员进行室内环境的监测。但是这些监测方法不仅过程复杂，花销巨大， 并且起到的效果并不是很大，最大的局限在于仅仅能够提供入住之前的室内环境的检测，对 于入住之后的室内环境的控制以及检测就会显得很无力。同时，对于一般普通的住户，污染 防治手段也没有什么特殊的形式，诸如通风、清洁消毒、找出污染源进行处理等。因室内环 境监测主要是针对广大人民群众，人民生活还没有达到如果出现了因室内装修超标采取清 除污染源的方式，况且我国在室内装修维权方面制度也不健全。这样除了广大人民群众擦亮 自己的眼睛装修时选取一些绿色的建材把自己的居住环境变成绿化住宅外，更大的

7、还是要 加大对室内环境的监测力度，用室内环境监测手段来弥补，用室内环境监测手段来制定室 内环境污染防治的重点。随着生活水平的不断提高，广大人民群众的健康意识也逐步提高，国家对室内环境污染 的重视程度也越来越高，室内环境监测与治理也逐渐发展成为一个新的国民经济产业。近 年来家居装修业发展迅速，不规范的家装带来的负面影响十分严重，而目前建材市场的混 乱，造成非环保、低劣质的家装材料进入家居，在有害气体中特别是甲醛的污染十分突出。 根据合肥市产品监督检测所公布的100家室内空气检测数据表明，只 有8%左右的甲醛检测 结果合格。目前室内环境污染四大毒气一一甲醛、苯系物、氨、氡的检测是室内空气质量 检测

8、的主要项目，室内空气污染物也以这四大毒气 为主。在改革开放的今天，民用建筑行业、住宅楼盘、家具业飞速发展，人民群众的消费水平、 健康意识也在逐步提高，仅有几家检测单位远不能够满足市场需求。可见室内环境监测在室内环境污染防治中起着重要作用。3、物联网技术在环境检测方面具体实现3.1、物联网的发展近年来，物联网技术的飞速发展，及其在各领域的成功应用，为文物保护与管理提供新 的途径。所谓物联网泛指“物物相联之网”，是利用二维码标签、射频识别标签、各类传感 器/敏感器件等技术和设备，按约定的协议，通过互联网与电信网实现物与物、物与人之间 的信息交互，支持智能的信息化应用，实现对物体的智能化识别、定位、

9、跟踪、监控和管理 的一种网络。物联网的本质概括起来主要体现在三个方面：一是全面感知，即利用RFID、传感器等 随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信 息实时准确地传递出去；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海 量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化控制。进入21世纪后，物联网更朝着体 积更小，能耗更低、能量利用率更高的趋势快速发展。物联网在军事、国防、工农业、环境 监测、城市交通、医疗卫生、智能家居等许多领域都有重要的研究价值和巨大的实用价值。 采用物联网技术对室内环境监测的优势主要体现在三方面：（1）传感器节点的体积小且整

10、个 网络只需要部署一次，传感器网络部署对所监测环境的影响很小;（2）传感器节点数量大，分 布密度高，具有数据采集量大，精度高的特点。（3）传感器节点本身具有一定的计算能力、 存储与通信能力，可以根据物理环境的变化进行较为复杂的监控，并且在节点间进行协同监 控。此外，应用于环境监测的传感器网络，一般具有部署简单、便宜、长期不需更换电池、 无需派人现场维护的优点。通过密集的节点布置，可以观察到微观的环境因素。因此，将物 联网应用于室内环境监测中，通过传感器网络监测得到环境数据为文物保护专业人员探索适 合文物生的环境特点提供数据支持，并且在监测文物环境过程中可以智能发布预警警告，既 能提高文物的保护

11、水平，又能节省人力资源，降低劳动强度。13.2、物联网室内环境检测系统设计需求系统的设计目标为：应用物联网技术实现室内温度、湿度、光线、颗粒度、含氧量等环 境因素的监测系统。该系统要求传感器节点在监测区域内构成网络，采集所需要的数据，并 将采集所需的数据实时地传送给监控终端，使室内管理人员能够通过监控终端查询所需的数 据。其需求可以具体归纳为：具有远程访问的功能，管理人员可以远程监控传感器网络的状态和数据作为环境监测，需要有足够长的网络生存期对室内环境的影响小，传感器网络的部署和工作不能影响人的正常生活具有感应和搜集数据能力。传感器网络能够对环境温度、湿度、光线等参数进行采 集数据存储能力。它

12、能将大量的传感数据存储到远程数据库，并能够进行离线的数据 访问。2一个适用于环境监测的传感器网络体系结构应该是一个层次型的网络结构，底层是部署 在实际监测环境中的传感器节点，向上依次是基站，最终连接到Internet。通过监测区域部 署传感器节点来完成温度、湿度、光照等数据的采集，各节点以自组织方式构成无线网络。 各传感器节点收集到的信息经汇聚节点汇聚后，通过Internet送给监控中心进行存储、分析 和处理，从而完成了对温湿度等数据的实时监测。将该监测系统分为两大模块，分别为数据 采集模块和管理模块。数据采集模块由传感器节点对环境因素进行采集，例如温度、相对湿 度和光照等。传感器网络中的节点

13、通过统一的路由协议将数据通过无线通信的方式发送到网 关，由网关通过互联网将数据发送到后台数据中心，使用监视软件对网络覆盖区域内的参数 进行动态实时监测。3.3、环境监测用到的传感器系统具体组成部分每一个传感器节点都具有收集数据、处理数据和无线通信功能，传感器节点由传感模块、 处理模块、数据传输模块及能量供应模块组成。传感器模块用于感知、获取室内的环境数据，并将其转换成数字信号。传感器元件体积 小，但是监测效果良好在室内安装用于监测室内环境的传感器元件不会给室内审美带来影响， 生活中人们不会发现用于监测的传感器。处理模块由嵌入式操作系统构成，用于处理传感器采集的信息数据并负责协调传感器节 点各部

14、分的工作。处理器模块还具有控制电源工作模式的功能，实现节能。处理器模块还负 责处理由其它节点发来的数据。处理模块是整个外部监测系统的核心，所有的监测器的数据 都要经过处理模块的处理。数据传输模块用于将处理器输出的数据通过无线信道及传输网络传送给远程的控制中 心。解决无线通信中载波频段选择、信号调制方式、数据传输速率、编码方式等，并通过天 线进行节点间、节点与基站间数据的收发。同时考虑到室内电磁污染的情况还有室内电视机、 空调机、电脑等电子设备的使用过程中产生的电磁辐射会对数据的传输造成一定的影响，使 监测的数据的误差过大，可以采用布线的方式连接各个模块，但是这样不仅麻烦，还会给室 内审美造成一

15、定的影响。所以在传感器与收集节点之间采用无线传输的方式，在有电视机、 空调机、电脑等大功率电子设备的需要监测的空间使用布线的方式连接各个模块。能量供应模块为传感器中其他几个模块提供工作电源。一旦能量耗尽，节点就退出网络， 其他的节点将重新组网，原来的路由将改变，通过能量决定了网络节点的寿命。在用于室内 环境监测的系统中不适宜采用常规的交流供电方式，因为在铺设电线可能会增加火灾安全隐 患，所以常采用两节五号电池组成。系统中的汇节点用于收集物理位置相对集中的一些室内需要监测空间上传感器节点上 的数据，将这些数据汇集后，通过无线网络传送给监控中心，监控中心也可以通过汇节点向 各个需要监测的区域的传感

16、器节点发布查询和监视命令。主要控制模块将监测到的数据以图形界面的形式显示在用户面前，同时用户可以通过此 模块来控制各个监测点的数据更新时间，设置报警界限等等功能。4、物联网室内环境监测的优点在传统的室内环境监测过程中，通常需要请专业的人员用专业的方式来检测室内的环境 质量，这样仅仅能够提供当天的检测数据，并且当我们更新了家具，或者是装修了房间之后 要想得到新的室内环境检测结果必须再次花钱请专业人员来检测。这样就消耗了大量的人力 物力和财力。另外，传统的室内环境检测不能够让住户对自己的房间有一个直观的图形化的 污染认识，并且对于室内某个具体区域的环境安全不能够有清晰的认识。相比之下，采用物联网技

17、术的室内环境监测系统则有很多自己的优良特性：（1）：整个系统的采购价格比较低廉，可能仅仅是一次传统室内污染测试的价格。（2）：安装使用非常的方便，只要把想要监测的空间内放置不同类型的传感器件便可， 其余的监测工作可以通过电脑上的终端来实现个性化的设置。（3）：系统用普通的干电池就可以正常运行，耗电量小，对能源的利用率高。产生的额 外的费用很少。（4）：可以根据住户的个人需求实时的显示出室内各个区域的环境质量，并根据显示结 果住户可以清楚的认识到自己居住的室内环境中的不足。4、参考文献曹明华.基于无线传感网络的环境监测系统设计和应用D.兰州理工大学，2009.CAO Ming-hua. Based on wireless sensor network environm