PM2.5粉尘浓度检测装置系统组成原理与与技术实现方案.docVIP

PM2.5粉尘浓度检测装置的系统组成原理及及技术实现方案 2013-05-23 阅读次数:6083次 　　摘要 　　本文介绍了PM2.5粉尘浓度检测装置的系统组成原理及及技术实现方案。 　　本实验装置采用单片机技术，采集空气中粉尘粒子浓度及空气温湿度信息，并利用无线传输技术，将采集到的信息传输到计算机主机，进行分析统计，最终测量出大气中PM2.5浓度及空气温湿度等信息。 　　关键词：PM2.5 、温湿度、传感、单片机、无线 　　1.引言 　　最近一段时间，“PM2.5”成为大家关注的对象了，什么 是PM2.5呢?我通过Internet查阅相关的资料(来自“百度有哪些信誉好的足球投注网站” 　　PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。PM2.5粒径小，含有大量的有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。2012年2月，国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5监测指标。2012年10月6日，北京35个PM2.5监测站点试运行数据全部上线发布。 　　很多人这么想，要是能实时检测自己家附近或者学校操场的PM2.5参数该多好啊?通过调查和查找文献，我发现，PM2.5监测站装置目前基本以专业为主，而一个专业站点的成本大约在几十万，整套系统成本在几千万甚至上亿级别，远非个人家庭能接受。所以萌发了自己做个PM2.5参数实时检测的装置。 　　另外，我们也检索了其它简易PM2.5浓度检测设备，市场上目前有手持式的PM2.5浓度检测仪，这类设备有携带方便、测量过程直观简单等特点，但只能提供在线实时结果检测，不能进行分析统计等功能。这类设备主要应用于医院、商场等公共场所的空气质量检验，设备成本大概在几千元到几万元不等。 2.系统设计 　　2.1系统组成 　　我是从以下两出发点来考虑的：首先，价格要便宜，整个装置下来也就人民币几百元(无线单片机65元，电路板20元、其他器件35元，传感器200元);第二，要有一定的准确度或者测量数据对我们的出行有一定的参考价值。 　　通过论证，采用粉尘、温湿度采集模块在室外实时采集空气中粉尘的浓度以及温湿度信息，通过单片机无线传输系统传输到计算机主机，主机即可进行数据分析、计算并进行统计。 　　选用具有低功耗，低花费，高稳定性等特点的Zigbee技术来建立一个用来监测粉尘浓度， 大气温度和湿度的无线传感器网络。选择Netbeans 作为开发环境来开发PC软件，同时选择TWaver Java包来是图形更加美化。 　　注：ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。 　　系统原理框图如下图所示： 整个系统分为三个部分：数据采集和处理，建立无线通信信道和软件开发。 　　第一部分是单片机CC 2430连接粉尘传感器DSM501和温湿度传感器SHT11，采集粉尘浓度、空气温湿度信息; 　　第二部分是使用Zigbee技术建立无线信道。网络中有两个单片机CC 2430。前端单片机与传感器连接将数据发送到接收端单片机。接收端单片机是整个Zigbee无线网络的核心，它负责建立一个新的连接，并管理网络连接。 　　第三部分是接收端单片机和PC主机连接并通过串口传递数据;PC主机通过软件读取数据并进行分析、统计和显示。 　　整个系统工作流程如下： 　　网络的建立：粉尘传感器、温湿度传感器与前端单片机的连接建立;接收端单片机与PC机连接的建立(通过USB接口); 　　收端单片机和PC主机工作，准备建立无线网络，等待前端节点的加入，连接建立后，节点信息将反馈到PC主机; 　　打开PC主机软件，等待数据传输; 　　对前端采集设备进行加电;PC主机通过收端单片机将收到前端设备地址信息，无线传输网络建立起来;系统软件将接收到粉尘浓度和温湿度信息。 　　2.2 器件选型 　　系统中采用的传感器、单片机等器件需要选型。本项目通过比较分析，选择DSM501粉尘传感器、温湿度传感器SHT11、单片机CC 2430器件。简要介绍如下： 　　2430 ，接在用建立CC2430 　　单片机CC2430主要实现粉尘、温湿度采集模块与计算机主机之间的无线传输。传输频率为2.4GHz，采用Zigbee无线网络传输技术。CC2430模块下图所示。 　　DSM501 　　其原理结构图如下图所示。 注：PT：光电探测器；LED：发光二极管；Heater：加热器；Lens：透镜 　　传感器采用粒子计数原理。模块内设置加热器，加热使得气流上升，外部空气进