自动化学院室内空气质量监测及调节系统

本项目旨在设计一款基于云平台的室内空气质量监测及调节系统。主要应用arduino开发板，用传感器来信息，通过网络拓展Arduino一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。主要包含两个主要的部分硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino路板；另外一个则是ArduinoIDE，你的计算机中的程序开发环境。你只要在IDE编写程序代码，将程序上传到Arduino路板后，程序便会告诉Arduino路板要做些什么了。传感器使用的是NovaSDS198光粉尘传感器。PM100感器，又称作为全尘传感器、扬尘传感器或TSP感器。SDS198使用激光散射原理，能得到空气中1～100微米悬浮颗粒物质量浓度，使用进口激光器与感光部件，数据稳定可靠；内置风扇，数字化输出，集成度高。由于风力风向等因素影响，很多情况下TSP浓度空间分布并不均匀如工地道路石子等此时更适合用SDS198进行多布点测试。网络拓展模块用的是W5100H网络拓展模块。此拓展 监测物联 传感Theprojectaimstodesignanindoorairqualitymonitoringandcontrolsystembasedonthecloudplatform.Themainapplicationarduinodevelopmentboard,withsensorstocollectinformation,throughthenetworkexpansionmoduletouploaddatatotheInternet.Arduinoisaneasy-to-use,easy-to-useopensourceelectronicprototyplatform.Mainlycontainstwomainparts:thehardwarepartcanbeusedtodothecircuitconnectionArduinocircuitboard;theotherisArduinoIDE,yourcomputerintheprogramdevelopmentenvironment.AslongasyouwritetheprogramcodeintheIDEanduploadtheprogramtotheArduinocircuitboard,theprogramlstheArduinocircuitboardwhattodo.ThesensorusesaNovaSDS198laserdussor.PM100sensors,alsoknownasfulldussors,dussorsorTSPsensors.SDS198usesthelaserscatteringprinciple,cangettheair1~100micronsuspendedparticulatematterconcentration,theuseofimportedlasersandphotosensitiveparts,datastableandreliable;built-infan,digitaloutput,highintegration.Duetothewinddirectionandotherfactors,inmanycasesthespatialdistributionofTSPconcentrationisnotuniform,suchassite,road,stoneprocessingplant,thistimemoresuitableforSDS198multi-pointtest.NetworkexpansionmoduleisusedW5100Hexpansionmodule.Thisexpansionmoduleforthecableexpansionmodule,theadvantageisstabletransmission,transmissionspeed,startfast.Thedisadvantageistheuseoflimitedscopeintheindoorplaces,inordertoexpandthescopeofusewillusethewirelesstransmissionmodule,aftertheconditionswillmakeimprovements.Thereisaneedforanumberofwires,acable,andthedevelopmentboardofaburning:hazemonitoring,Internetofthings,sensor第一 绪研究背。，本项目旨在设计一款基于云平台的多场景的PM2.5测仪中国发展的不均衡须在发展经济的同时保护我们的生态环境，实现可持续发展。在中国问题是一个被大家广为关注的环境冬季尤为严重，其他季节情况还不错。这个假期去洛阳旅游，作为传统重工业城市洛阳在建国初期拥有十大厂矿污染尤其严重。，在夏天基本都是不见天日尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉的叫霾。霾就是灰霾（烟霞。天气是一种大气污染状态，是对大气中各种悬浮颗粒物含量的笼统表述，尤其是PM2.5（空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物被认为是造成天气“元凶。随着空气质量的，阴霾天气现象出现增多，危害加重。中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为性天气预报。统称为“天气。、雾气看似温和，里面却含有各种对有害的细颗粒物质达20多种，包括了酸、碱、盐、胺、酚等，以及尘埃、花粉、螨虫、流感结核杆菌球菌等其含量是普通大气水滴的几十倍。浮颗粒物直径一般在0.01微米以下，可直接通过呼吸系统进入支气了，对产生的危害极大。、研究的目的和意目前实现的功能：可以在串口实时显示PM2.5浓度，并且上传至乐联网（对上传的数据进行整理给出坐标曲线。本产品目前只适升级，采用WIFI块，拓展到室外场所使用。国内外研究状国内研究状我国最初大规模出现室内空气污染是在20世纪80年代为了改空气污染的研究始于70年代，当时主要预防医学钮式空气污染物。到1980年，中国预防医学研究员所的环境流行病研究室开始了云南宣威地区农村室内燃烧与同年市卫生防疫站的医师在城区开展了室内空气污染的研究工作。1984年，在防疫站系统开展了大量的室内空气污染调查工作最为突出的是1988-1990中国预防医学研究员所的中国五城市室内空气污染与健康关系的研究研究历时两年，空气污染物包括IP，二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等碳氧血红蛋白等，文章多次在国际会议上，特别是在芬兰基大会（IndoorAir’93）时作过报告，是那次大会上的重要发言。至此，我国的室内空气污染研究还是集中在上。到了90年代，随着人们生活水平的提高，引起居室室内空气污质如、挥发性有机物等一些装饰材料。而传统的室内污染物，如SO2、CO、CO2、NOx等由于抽油烟机的广泛采用和结构的变化，对室内空气的污染程度已大大降低。1993年副医师首先开始了建筑物装饰材料的污染研究。1995年研究员组织“室内的方面。以此着手制定我国室内空气标准。此后中国预防医学数次举办过关于室内空气质量研讨会。国家环境保护于2000年8-9月召开“室内空气质量相关及污染控制技术培训班，2001年5月，中国科学技术过程学会举办了“室内环境质国外研究状历史上旨在减少室外空气污染的努力可以追溯到14世纪，以时英国伦敦的烟雾法为代表。现代空气污染问题的研究源于1952的伦敦烟雾事件，经过50多年的研究，人们对空气污染的成因、影20世纪80年代EPA的总量评价方法学研究(TEAM)提供了一个全面评价室内和室外对总贡献的模型这个研究下，室内污染源对总的贡献远远高于室外工业污染源。如工业卫生 “国际室内空气质量与气候(ISIAQ)“绿色建筑(USGBC)”和“室内空气质量(IAQA)”也于1992年、1993年和1995年相继创立。就连西洋公约组织(NATO)这样的军事合作组织也在科学与环境事务局所属的高级开“室内空气质量(IAQ)科学”的研究和计划，每年都要在缔约国开展室内第二 硬件准器件：Arduinopromini发板一W5100网络拓展板一NovaSDS198激光粉尘传感器一2.1各模块原理介ArduinoproArduino专业迷你版(如图2.1)是针对半安装在物体或展览会上的项目设计的。板两边的引脚布局兼容Arduinopromini。它特点100ArduinoPromini(5V16MHz)的程序、扩展板、开发环境IDE。可以直接通过CH340GUSB转TTL适配器模块程序板载复位按键微控制器：Atmel作电压：4.5数字I/O引脚：14个（其中6个可提供输出模拟输入引脚：6闪存：32KB(其中2KB用于引导程序时钟频率W5100网络拓展板一ArduinoEthernetW5100络扩展模块，可以使Arduino为简单的Web服务器或者通过网络控制读写Arduino的数字和模拟接口等网络应用。可直接使用IDE中的Ethernet库文件便可实现一个简单Web务器，如图2.2示2.2W5100PM100激光粉尘传感市场上的粉尘传感器种类繁多，本次所使用的激光粉尘传感PM100又称作为全尘传感器、扬尘传感器或TSP感器SDS198使用激光散射原理，能得到空气中1～100微米悬浮颗粒物数字化输出，集成度高。由于风力风向等因素影响，很多情况下TSP浓度空间分布并不均匀，如工地、道路、石子等，此时更适合用SDS198进行多布点测试，PM100光粉尘传感器2.3示。2.3PM100LCD1602液晶显示传感器监测到的数据经过CPU的处理后便是人们日常所使用的数据，LCD屏的加入，可以实时的现实当前的相关数据，便于人们的简单快捷方便本次所使用的液晶显示屏LCD1602，如图2.42.4LCD1602晶显示温湿度模该产品的使用范围更好的服务于社会粉尘浓度时会产生，模块如图2.5示。2.5DHT11湿度模温湿度模块的特点如下1、湿度测量范围：20---2、湿度测量精度3、温度测量范围：0---4、温度测量精度5、工作电压6、数字信号输出DHT11湿度模块采用串行接口，每次的通信时间在4ms右，一次完整的数据传输为40bit,先出+8bit温度小数数据+8bit校验数据传输正确时校验和数据等8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit度整数数据+8bit度小数数据”所得结果的末8第三 物联网的设前乐联网简， 通过开放的API，可以让以通过开发应用来和控制它们我们的平台为您提供传感器云服务无需繁琐的编程，便可以将自己的各类测量或控制设备实现的数据查询和分析能力可以帮助一些传统行业快速部署自己的物联网应用，实现传统企业向物联网企业。，可延展为系统，工业仪表无缝接入和App功能。我们的物联网架我们物联网架构分为三层即“云端服务器->设备->传感测量设备进行通信（例如RS232口，RS485口，后端需要具备网络功能（例如GPRS，WI-FI和以太网功能；而“云端服务器”图3.1以一个实例来说明如图3.1所示例如我们要分别在和的两处大棚的棚内温湿度数据并到服务器上供农业备”该“设备”会将上来的数据转发到公网服务器即“云端服务器”上进行这样最终用户就可以打开网页查询和分析各项数据了。如何添加设应用，与你的传感器&控制器进行交互的第一步。你需要登录进入联网如果没有账号需要在乐联网首页的右上角可以点击“注册”便可以账号了需要输入你的常用邮箱因为账号需要在你的邮箱里进行激活使用的用户名进行登录进入到系统，会看到上边的管理菜单的“物联”菜单在这里可以增加你的设备、传感器与控制器。首先添加设备通过点击“设备”选择编辑已有的默认设备3.2 3.2添加设相关参数解释如下类型根据设备采取的不同硬件设备被分为四种类型Arduino,Art,lw-board其他类型。说明如下 Arduino：电子者熟知的一款电子原型平台硬 Art：RT-Thread公司开发的一款国内开源平台硬 名称：该设备的名后需要输入API址。介绍：设备的简单文字介地理位置：在地图上选择你的设备所在的地理位置如何添加传感器与控制添加传感点击左边的“传感器与控制器”，在“传感器列表”中点击右 3.3传感器列3.4相关参数解释如下标识：传感器的缩写，为字母和数字的组合，如正常值范围：设置数据的正常值范围感器的衡量标准如果服务器在发送频率设置的时间内没有收到数据，则显示该传感器不；介绍：传感器的备注信息数据有告警；自动发：可以绑定，自动推送，详见第八节添加控制 3.5添加控制相关参数解释如下设备：选择控制器连接的设备最大值：“数值型”控制时的最大数值数据的查询及分实时数 3.6实历史走势分乐联网将您的测量数据分类以供您随时查询和分析您可以查询一段时间内的历史数据走势图可以一目了然的了解数据变 3.7数据历史走为.csv式的Excel件。3.8传感器对比分您可以对多个传感器的历史数据走势图进行对比分析如下图示图3.9数据分布统您可以查看您的测量数据的分布区间情况更好的分析您的 3.10数据分布统数据分机号码提醒数值超限，请求监测人及时处理。乐联网还提供数据分析可以清晰的看到数据超出正常 3.11数据分第四 编译器设置及程序代编译器设首先打开乐联网的库函数arduinode乐联网库函（按住点击鼠标打开点击截图中的蓝色部分安装包，将文件解压至Arduino安装所在文件夹里的libraries文件夹程序代程序代#include<LeweiClient.h>#include<SPI.h>#include<Ethernet.h>#defineLW_USERKEY" df4254a00aeb491a1ab44192c*此处为自己的userkey*/#defineLW_GATEWAY"02"此处换成自己的设备号#definePOST_INTERVAL(10*1000)uint8_tc;uint8_tdata[10];uint8_tpIdx=boolLogData=false;intpm100=0;IPAddressip(192,168,0,74);//IP址IPAddressmydns(192，168,0,1);//DNSIPAddressgw(192,168,0,1);//默认网关IPAddresssubnet(255,255,255,0);//子网掩码/*以上四个地址换成自己计算机上的地址，使用Windows+R打开输入：ipconfig/all回车即可看到整