一種新型可移動(dòng)式空氣質(zhì)量檢測儀的設(shè)計(jì)與制作

1、    一種新型可移動(dòng)式空氣質(zhì)量檢測儀的設(shè)計(jì)與制作    祖國峰 張勇 單嶠摘 要：為了在有毒氣體存在等特殊場合實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量的自動(dòng)監(jiān)測，設(shè)計(jì)了一款新型可移動(dòng)式空氣質(zhì)量監(jiān)測儀。其具有體積小，移動(dòng)方便的特點(diǎn)。并能利光伏發(fā)電，節(jié)能環(huán)保。同時(shí)配備飛行器，必要時(shí)能進(jìn)行立面操作。關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量檢測；報(bào)警器；無碳小車doi：10.16640/ki.37-1222/t.2018.08.0311 前言大氣污染問題是世界環(huán)境問題，世界衛(wèi)生組織發(fā)表的報(bào)告顯示，無論是美、英等發(fā)達(dá)國家還是像中國這樣的發(fā)展中國家，這些國家大部分地區(qū)均在不同程度上遭受到顆粒物和臭氧對人類健康的影響

2、。面對當(dāng)前重工業(yè)的發(fā)展、化石燃料的燃燒以及汽車尾氣的排放等所帶來的大氣污染問題，我國采取了一系列的防治空氣污染措施而在這一系列的措施中最為首要的環(huán)節(jié)為對環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測。目前全國各大城市都在互聯(lián)網(wǎng)上建立了空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺，但其發(fā)布的數(shù)據(jù)均為全國各城市的空氣質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，各個(gè)城市都是定點(diǎn)監(jiān)測，且每個(gè)城市的監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量少、實(shí)時(shí)性較小、空間局限性較大，因此新型可移動(dòng)空氣質(zhì)量檢測儀的設(shè)計(jì)與研發(fā)具有重大意義。2 本設(shè)計(jì)的定位雖然我國在搜救方面有了很大的突破，然而在某些爆炸后的工廠中，因?yàn)椴磺宄覂?nèi)的情況，消防人員和專家貿(mào)然進(jìn)入可能會存在二次爆炸的危險(xiǎn)，因此為了解決上述問題，我們設(shè)計(jì)一種新型的儀器，

3、需滿足如下條件：該儀器可靈敏的進(jìn)行自動(dòng)尋跡避障；該設(shè)備應(yīng)具有無限輸出功能，使其能將狀況實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳；該設(shè)備體積適中，方便出入各類場地。此款可移動(dòng)式空氣質(zhì)量檢測儀除了能測溫度和濕度，還能測量液化氣、一些烷烴、一氧化碳、二氧化硫、酒精、氫氣、煙霧等。比如有毒氣體泄露的情況下，或在爆炸后的工廠中，因?yàn)椴磺宄覂?nèi)情況，消防人員和測量專家冒然進(jìn)入會存在生命危險(xiǎn)。這個(gè)時(shí)候，就可以讓小車先行進(jìn)入，將該區(qū)域的有害氣體成分和濃度檢測出來，并利用無線裝置向外傳送，由于小車具有智能避障的特點(diǎn)，可以在里面自由探測。同時(shí)，小車具有尋光傳感器，可以探測到具體火源位置，幫助消防員盡快控制火勢。3 具體設(shè)計(jì)可移動(dòng)式質(zhì)量檢測儀

4、以無碳小車為載體進(jìn)行移動(dòng)。整個(gè)裝置是由51單片機(jī)構(gòu)成的，分為三部分，溫濕度無線發(fā)射裝置、溫濕度無線接收裝置和有毒氣體報(bào)警裝置，見圖1。dht11溫濕度傳感器模塊可對空氣中的溫濕度進(jìn)行信息采集，在顯示面板上可以顯示檢測到的現(xiàn)場溫度及濕度，可以直觀地反映采樣現(xiàn)場的環(huán)境狀況，顯示面版采用lcd1206液晶屏顯示，其顯示菜單的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的人機(jī)對話界面。屏幕上循環(huán)顯示各項(xiàng)測量值的上下限及實(shí)際濃度、實(shí)際溫度、濕度。并在按鍵選擇情況下連續(xù)顯示一個(gè)測量值的變化。當(dāng)有害氣體濃度超出安全范圍時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警?？扇我庠O(shè)定時(shí)間，操作方便、直觀，可在控制面板設(shè)定檢測時(shí)間，檢測結(jié)束時(shí)自動(dòng)停止工作，時(shí)間精度高。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控

5、制智能化。按鍵操作可進(jìn)行測量值范圍的調(diào)整，及手動(dòng)和自動(dòng)測量的轉(zhuǎn)換。利用nrf24l01無線傳輸模塊將dht11溫濕度傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸入到溫濕度無線接收裝置上，將采集到的信號轉(zhuǎn)換成電信號，再傳輸?shù)?1單片機(jī)上。無碳小車在探測溫濕度的過程中，我們可以很方便的來持續(xù)監(jiān)測溫濕度的上下限，如果溫濕度超過或低于我們設(shè)定的范圍，聲光報(bào)警系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在參數(shù)超標(biāo)時(shí)及時(shí)報(bào)警，提醒我們。監(jiān)測過程中，正常時(shí)綠燈閃爍，超過設(shè)定范圍，紅色警示燈閃爍，低于設(shè)定范圍，藍(lán)色警示燈閃爍。小車上安裝有mq-2煙霧報(bào)警器，這個(gè)傳感器靈敏度比較高，適用于液化氣、甲烷、丙烷、丁烷、酒精、氫氣、一氧化碳、二氧化硫、煙霧等的探測。

6、該儀器也可以采用了大流量泵，可調(diào)阻力流量計(jì)，具有流量穩(wěn)定，精度較高的特點(diǎn)，能很好適應(yīng)苯、氨、甲苯、二甲苯、tvoc 等檢測管有較大采樣阻力的情況。當(dāng)傳感器感覺到有毒氣體的濃度超過范圍時(shí)，利用lm393雙電壓比較功能，連接在蜂鳴器兩端的電壓就會升高，使蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，并將氣體成分及濃度實(shí)時(shí)顯示出來，有助于人們采取相應(yīng)措施。4 無碳小車可移動(dòng)式檢測儀的優(yōu)點(diǎn)這款監(jiān)測儀體積小、功率低，可移動(dòng)，易于操作。在小車上放置了太陽能板，可以利用太陽能光伏電熱板給儀器供電，節(jié)能環(huán)保（見圖2）。小車?yán)贸暡ǘ惚苷系K（見圖3），比運(yùn)用紅外線避障，反應(yīng)更靈敏，更好的采集信息，更好的處理運(yùn)行路線。當(dāng)遇到障礙物時(shí)，小車

7、會自動(dòng)分辨方向，可以做到智能轉(zhuǎn)彎。小車帶有無線傳輸裝置，可以自由地控制小車去探測我們無法深入的區(qū)域，并同時(shí)將數(shù)據(jù)回傳，讓我們在百米之外，還可以清楚地顯示小車所在位置的空氣質(zhì)量。另外，小車還可在底部安裝飛行器（見圖4），比如有毒氣體泄露的情況下，或在爆炸后的工廠中，因?yàn)椴磺宄覂?nèi)情況，消防人員和測量專家冒然進(jìn)入會存在生命危險(xiǎn)。這個(gè)時(shí)候，就可以讓小車先行進(jìn)入，將該區(qū)域的有害氣體成分和濃度檢測出來，并利用無線裝置向外傳送，由于小車具有智能避障的特點(diǎn)，可以在里面自由探測。同時(shí)，小車具有尋光傳感器，可以探測到具體火源位置，幫助消防員盡快控制火勢。如果地面不方便行進(jìn)，可以控制行器進(jìn)行探測，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)不同

8、高度不同濃度的數(shù)據(jù)分析。此外，飛行器還加入了gps導(dǎo)航，當(dāng)飛行器與遙控?cái)嚅_聯(lián)系時(shí)，飛行器可以自行飛回原來起飛的位置，將數(shù)據(jù)帶回，這樣就給救援行動(dòng)帶來很多實(shí)質(zhì)性的幫助。5 結(jié)束語本設(shè)計(jì)的可移動(dòng)空氣質(zhì)量檢測儀具有很強(qiáng)的實(shí)用性，體積小，能夠方便移動(dòng)，環(huán)境節(jié)能，能夠適應(yīng)毒氣存在的場所、火災(zāi)發(fā)生時(shí)或各種惡劣的環(huán)境，并保證在此環(huán)境下小車能夠正常工作，及時(shí)監(jiān)測和反饋空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)。參考文獻(xiàn)：1龔正鵬，何承陽.基于51單片機(jī)的空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)j.電子制作，2017（23）：13-15.2張世玉.淺談空氣質(zhì)量檢測和傳感器的應(yīng)用j.電子世界，2017（06）：78.3何彬.由室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)引發(fā)的思考j.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2017，36（01）：49-51.4陸冬.一種空氣質(zhì)量檢測儀的設(shè)計(jì)研究j.智能城市，2017，3（01）：113.5趙旭東.基于單片機(jī)的空氣質(zhì)量檢測儀j.電腦知識與技術(shù)，2016，12（20）：243-