4.2.3甲醛监测模块....................................................................................244.3本章小结.......................................................................................................25
参考文献...................................................................................................27附录一:英文原文.....................................................................................28附录二:中文翻译.....................................................................................37谢辞............................................................................................................44
天津工业大学2015届毕业论文
第一章
1.1设计背景及意义
绪论
从发展的角度来看，人们生活质量正处于稳步上升趋势，我国社会经济也在快速发展着。在这快速发展的时代，人们也越来越重视室内空气的质量，人们的身体是否良好和室内环境的质量有着不可分割的关系。从新时代开始，由建筑、室内修饰、家具和家用电器与办公器材等引起的室内环境污染，让一些免疫力较低人群的生命造成巨大的威胁，所以我们要提高自我保护意识和环境保护意识。我国的环境保护事业有如早晨的红日，正在缓缓升起，室内环境保护已成为环境保护事业重要课题，我们每个人对它都应该给予足够的重视[2]。大多数的城市居民在室内长期生活，出现了头晕眼花、咳嗽、身体易疲劳等多种不适症状，还有一些更严重的病，比如肺癌、气管癌等。法国的研究人员调查发现，无论是呼吸道疾病还是肺病都与室内环境污染有着直接联系。在室内空气中的甲醛、一氧化碳、苯类有机物等气体浓度都要高出室外好几倍，据调查发现现在的大部分人都喜欢选择在家里休息，而不是在室外活动，这造成了人们每天在家里吸入体内的污染物比在室外的多。很多疾病的引发就是我们忽略的室内污染源，从现在做起时刻关注室内环境，并加以改善。据调查全球几乎1/2的人都是在室内度过，室内环境污染已经造成很多人患有慢性肺病，以及16%的气管炎、肺气肿和鼻炎，还有一些患者由普通疾病转变，病情恶化，最终死亡；正是我们自己对环境污染度的粗心大意才导致这么严重的后果。在调查中尤其指出在室内装修过程当中购买劣质材料会使空气污染更恶劣，直接威胁到了人们的生命，这些污染特别是对5岁以下的小孩儿的成长造成很大威胁。经过日本有关组织研究表明，在建筑物的建造期间，全世界大约有24.5%的建筑物都存在着对人们身体健康有害的空气，其中甲醛浓度超标影响最为严重。抵抗力弱的群体在室内环境污染中更容易受到侵害，如果家中有老人、小孩儿以及怀孕的妇女，应该多在室外活动，做到每天开窗通风2小时，及时清理生活垃圾，并对室内环境问题给予足够重视[3]。
一年中每个季节的温、湿度都会变化，随着温、湿度变化频率不一或多或少都会对人们的身体健康有一定的影响。美国研究人员调查表明：适合人体健康温度的范围是18.5℃到23.6℃，健康湿度范围是42.6℃到63.7℃RH，如果在这种室内环境的情况下生活人体内细胞活跃度会有一定的上升，与受到污染的环境相比它还会使人精神愉悦，人体寿命更长久一些。每当空气的湿度低于42.6%RH的时候，人体的支气管和粘膜组织细胞的新陈代谢会减缓，病菌、灰尘等杂物非常容易破坏粘膜组织的细胞，使得流感病毒、链球菌和其他病菌快速繁殖，进而破坏身体的其他组织结构，然后引发更多生理疾病，对人们的生命安全造成巨大威胁。当空气的湿度超过63.7%RH时，人体内部会分泌过多的松果激素，从而
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抑制体内的生长激素和甲状腺激素的分泌，使得受体蛋白减少，调节作用紊乱，与此同时，人就会感到精神不振，浑身乏力。如果在长时间的湿度较大的范围内2004从事工作，容易造成骨头变形，肢体酸痛，结果导致人体免疫系统遭到破坏。年我国发布第一部“室内空气质量标准”的行为准则，这个准则提出室内空气成份含量标准数据及防治办法，很大程度上引起社会广泛关注这个问题，指出室内环境的健康指数并且在一定程度上体现出人们对室内环境的认识有所提高。在此同时，并且室内环境检测的仪器的研发急需解决，检测仪器的发明给市场上给商人带来很大的商机[1]。由此可知，我们对《家庭室内环境检测系统》这个课题的探索是有着重大意义。
1.2室内监测系统的现状
在国内，我国正处于社会主义发展阶段，各方面实力还有欠缺，基于我国目前状况在我国环境监测系统的研究进程缓慢，监测设备和技术相对于发达国家还是比较落后，还没有达到监测智能化的水平。但是随着时代的发展和人们在主体思维模式上的日益重视，我国对有很多研究人员对环境监测系统进行研究，研究成果也在持续发。例如：大连理工大学陈凯杰以MSP430F449为基础，通过安装DS18B20和HS1101以及光照度传感器研究出专门用于环境监测的仪器，这个检测器可靠性强，非常耐用[4]。河北工业大学张超基于ARM11和Linux的室内环境监测系统的设计[5]，论文以ARM11做主要模块，加入DHT90模块，BH1750模块，还有尘埃颗粒传感器等模块；该仪器在空间设计上非常完美，它还具有非常耐用、结构稳固等特点，从而实现了对环境的实时监测仪器。武汉大学赵东设计的基于DHT21和nRF925的多信号无线检测系统[6]，该装置包括精准度较高的数字温度传感器模块DHT21和无线传输模块nRF925共同实现信号采集处理功能。还有江西南昌大学李晓东在列车车厢进行车内检测里面的空气质量[7]。这些仪器都是以单片机为主要核心部分，在把微处理器与各类传感器和报警模块完美结合起来，实现多模块共同检测的目的。由此可见，就我国目前情况来讲对室内环境质量监测的仪器应经研发出来，还需继续完善。这些系统大多数都是以单片机为主要模板进行设计，从而实现对环境的检测功能。
在国外，由于他们的环境监测技术比较发达，相关产品在使用上都得到普及。朝春阳等人就针对家庭的室内空气质量问题，经过不断改善，最终研发出一种智能多功能空气质量监测仪器[8]。Bartholomew等人设计的基于固态传感器阵列的价格实惠室内空气质量检测仪[9]。埃布尔等人研究了了一种是对无线传感功能的商业环境检测仪[10]。澳柯玛公司也在优化相关检测产品，他们主要是研发和生产室内环境监测净化设备，主要功能是为了净化室内空气，该设备能快速去除室内的污染气体，比如煤气、一氧化碳等，同时还有加湿清除细菌的功能，大大提高WK检测技术公司也研发出用于检测室内空气成份数了空气中有益成份的比例。
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据的产品[11]，通过这些设备很快的检测出室内空气中有害气体的相应数据。
我国对于环境监测系统的研究虽然起步晚，但向发达国家学习的精神是一直以来不可动摇的，很多厂家或者研究所都在学习和引进国外先进的环境监测技术方案。我国北京科华恒运有限责任公司引进多种国外先进技术和产品，其中只空气环境质量监测仪器就有各种不同的产品[12]，其中包括体积小的单一气体检测仪（德国）、天然气检测仪等多种气体监测设备，通过借鉴研究外国先进的检测技术我国自主研发的步伐正在向成功挺进。
我国室内监测技术与国外先进技术相比，正处于发展阶段，并且还有很大的差距。在传感器方面，还不能实现智能化，其产品还没有得到大量使用。因此，我们的首要目标是让我们的产品走向生产自动化、产品智能化、使用数字化。此设计所研究的内容有很大的理论意义和重要的实际使用价值。
1.3设计目的及内容
通过研究人员的不断努力，已经研发出一些可由于检测的产品，在该产品市场上的占有率也只是一小部分，其中大多数是对空气中小部分成份的检测，价格相对比较昂贵，使用功能的种类较少，因此根据市场的调查，在这种检测仪器及其缺少的时候，我们有必要设计一款适合在家里使用的室内有害空气成份及温湿度的综合监测系统，来检测我们的生活环境，以助于提高人们的生活质量。该设计的最终目的是为了实现检测空气中有害气体成份、湿度和温度在空气中的占有量并适合家用的多功能监测仪器，还要达到实时监测的效果，这对我们的要求比较严格，并且要达到操作简单方便、价格低廉的目的。能够达到对办公楼房、公寓等室内的实时监测，这是人们及时采取相应措施的必要保障，同时也大大减少了因室内环境引起的疾病的发生。本设计是以单片机和多种传感器为主体，采用了声光报警模块和数码管显示模块等，把室内环境质量控制及检测功能有机的联系在一起，从一定程度上增加了人体安全指数。设计的主要内容如下：
（1）温湿度模块：采用DHT11传感器，该传感器将数字采集技术和信号处理功能结合在一起，很大程度上提高了它的工作效率，并且也是产品走向智能化的重要标志。我们还采用LED显示技术实现对电路显示模块及温、湿度模块设计。
（2）主控制器模块：采用单片机来和光电耦合器有效结合，通过处理器控制耦合器，发出命令进行燃气开关的关断及换气扇启动的动作。
（3）报警模块：采用在外部的电路上连接蜂鸣器的方法；当大于空气中有害气体浓度的设预设值时，处理器输出指令，实现快速报警的功能。
（4）气体检测模块：将单片机控制模块和传感模块有效结合在一起，完成了对室内空气中有害气体浓度及温、湿度的数据采集与读取。该模块的实现意味
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着在室内威胁人们身体健康状况的因素降低了许多。
（5）显示模块：利用发光二极管的发光特性，显示煤气、及甲醛气体浓度超过设定值时实现自动报警，同理，温、湿度模块也是如此。
1.4本章小结
通过对法国、日本等国家的调查，在家庭里更容易患病，家庭环境检测设备的研发是必要的。与我国技术相比较国外技术更加先进，我国还需借鉴国外技术。本章提出方案目的和内容，将各个模块进行详细介绍。
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