王海傳 陳雨辰 譚熙 楊金蘭 付瑤

摘要：Blue sky質(zhì)量監(jiān)測儀器采取了新型高新技術(shù)，配以個性化定制，嚴格按照國內(nèi)環(huán)境監(jiān)測標準，創(chuàng)造出一款專門為國內(nèi)中小型企業(yè)進行空氣中粉塵等有害物質(zhì)監(jiān)測的機器。此機器操作便捷，測量結(jié)果準確性高，質(zhì)量穩(wěn)固。最主要的功能是能有效的監(jiān)測空氣中的粉塵濃度指標，從而時刻提醒企業(yè)的環(huán)境衛(wèi)生情況。這款監(jiān)測儀器能有效解決當前空氣監(jiān)測產(chǎn)品存在的諸多問題。現(xiàn)如今，在我國空氣污染問題越發(fā)嚴重，國家越來越提倡并執(zhí)行環(huán)境保護政策的當前背景下，我們不僅希望能為國內(nèi)消費者提供物美價廉的優(yōu)良監(jiān)測儀器，而且希望能在一定程度上減少國內(nèi)監(jiān)測儀市場對國外產(chǎn)品的依賴。

關鍵詞：空氣污染;監(jiān)測儀;節(jié)能;中小企業(yè)

中圖分類號：X84?文獻標識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）08-0069-01

國家乃至世界越來越關注于氣候、環(huán)境的保護。自習近平主席上臺以來，對于空氣質(zhì)量治理、環(huán)境保護等出臺了很多政策，并推出“金山銀山，不如綠水青山”的口號，可見國家對于空氣質(zhì)量和環(huán)境的治理工作的決心;2015年柴靜調(diào)查的紀錄片《穹頂之下》，一時間引發(fā)了人們對于空氣污染等問題深思;而近幾年來，“霧霾”這個詞頻頻出現(xiàn)在我們的視野前，不斷有城市報告出現(xiàn)霧霾嚴重報告，出行受阻等現(xiàn)象。不僅僅是我們國家，世界上類似于哥本哈根氣候大會，針對于近年來出現(xiàn)的溫室氣體排放導致氣候變暖，冰川融化，海平面上升等問題，一直在尋求解決的辦法。由此可以看出，空氣排放質(zhì)量的檢測對于我們?nèi)祟悺⒌厍騺碚f是否為合標準的排放顯得尤為重要，所以我們團隊推出“Blue Sky”計劃，利用CB051F005單片機制作粉塵傳感器檢測空氣中排放的粉塵粒子中直徑達到1mm以上的含量，經(jīng)過系統(tǒng)識別、計算，從而得出排放氣體是否符合排放標準，判斷是否需要對排放氣體進行二次處理或者限制排放等措施。

1?軟硬件技術(shù)結(jié)合

通過C8051F005單片機作為灰塵傳感器，采用粒子計數(shù)原理，可檢測直徑1μm以上的粒子，內(nèi)置加熱器可自動吸入待測空氣。其采用PWM脈寬調(diào)制輸出，當有粒子時，輸出0.7V左右的低電平;待測空氣潔凈時輸出4.5V左右的高電平。

質(zhì)量監(jiān)測儀的軟件系統(tǒng)包括：初始化程序、數(shù)據(jù)采集程序和顯示程序。初始化程序包括單片機AT89C51的初始化和DSM501的初始化，然后等待中斷。中斷程序包括數(shù)據(jù)采集、處理和顯示三部分。數(shù)據(jù)采集采用數(shù)字濾波方法，連續(xù)采樣30次，去掉5個最大值和5個最小值，求剩下的20個采樣結(jié)果的平均值，并將之作為結(jié)果數(shù)據(jù)，而后比照特性曲線將其換算成粒子濃度。顯示軟件將這個結(jié)果轉(zhuǎn)換成十進制，送至液晶顯示屏顯示。

測試儀的發(fā)射裝置和接受裝置都安裝在煙道的兩側(cè)法蘭，激光穿過充滿煙塵的煙道，照射到安裝在煙道另一側(cè)接收裝置的探測器，測試儀采集探測器的信號，通過計算轉(zhuǎn)換成粉塵濃度，測量結(jié)果以4-20mA的電流信號送出，測試儀保存數(shù)據(jù)在片上的Flash中，也傳達到PC機里做記錄和分析濃度。由于煙道的環(huán)境比較惡劣，空氣清吹裝置保持鏡頭的清潔度。

終端結(jié)構(gòu)設計：測量系統(tǒng)信號的處理由兩部分完成，模擬信號和數(shù)字信號，數(shù)字信號由計算機處理，計算機以前的信號都為模擬信號，其中A/D轉(zhuǎn)換是關鍵環(huán)節(jié)，其作用是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以適應計算機工作。

測量結(jié)果由計算機通過接口電路送給輸出設備，輸出設備采用液晶顯示，使用D/A轉(zhuǎn)換器把計算機輸出的數(shù)字量恢復成模擬量，通過記錄儀顯示，記錄，這樣可將數(shù)字量直接送到顯示終端繪制波形。

單片機控制系統(tǒng)實時報警：

通過單片機控制器與灰塵傳感器構(gòu)成數(shù)字量采集系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換和顯示，即可實現(xiàn)以下功能：隨時設定報警閥值;實時、快速檢測空氣中可吸入肺顆粒物的濃度，即PM2.5濃度;當PM2.5濃度超出報警閥值時發(fā)出聲、光報警。

2?特色創(chuàng)新點

（1）項目主要研究的是采用粒子計數(shù)原理滿足測量精度、可靠獲取粉塵濃度的在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)。

（2）該項目通過單片機控制器與灰塵傳感器構(gòu)成數(shù)字量采集系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換和顯示，實現(xiàn)隨時設定報警閥值;實時、快速檢測空氣中可吸入肺顆粒物的濃度等多項功能。

（3）該項目對各個監(jiān)測對象逐一標定，同時給出粉塵濃度變化和粒度變化，實時連續(xù)監(jiān)測不同濃度大小粉塵，安裝、操作簡單，功能齊全。

（4）項目啟動資金充足，有大量企業(yè)家的支持。

（5）國家政策的全力支持與國際必然趨勢。

（6）技術(shù)水平和產(chǎn)品模式的先進性、創(chuàng)新性、獨特性，具有相當?shù)氖袌龈偁巸?yōu)勢。

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作者簡介：王志軍（1992-），男，漢族，助教，碩士，圖像處理，空中領航。

肖歡暢，男，1982年2月，漢族，重慶，講師，碩士，現(xiàn)代導航技術(shù)與方法。