光亮污染的危害及检测系统

桂彩云

（榆林学院,719000）

光亮污染的危害及检测系统

桂彩云

（榆林学院,719000）

光污染对人类的身体健康和自然环境造成了极大危害，光亮污染是环境治理工作的重要内容，光污染主要来自人工光源，光源的强度决定光污染的大小。本文提出了利用光敏电阻的特性制作光污染检测仪，用来探测环境中光强的大小。该检测仪系统包括对光强的检测、模拟信号的转换、当前环境光强的显示，以及报警部分。通过单片机强大的控制功能，实现了光强的实时显示和报警功能。对光源监测与控制起到重要作用。

光污染；光敏电阻；硬件设计；软件设计

0 引言

随着城市建设飞速发展，伴随而来的环境污染日益加剧，除水污染、大气污染、噪声污染、固体废弃物污染外，光污染被认为是第五类重要污染源。光污染最早是由国际天文界指出，认为光污染是城市室外灯光照明使天光很亮而难以进行星空观测，这种狭义的光污染仅仅是指可见光。广义的光污染指对人类生活和生产环境造成不良影响现象的一切光辐射，包括可见光、红外线和紫外线。

1 光污染的分类及其危害

一般将光污染分为三类，即白亮污染、人工白昼和彩光污染。

（1）白亮污染是指阳光照射强烈时，城市里建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂料等装饰反射光线，明晃白亮，眩眼夺目。长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人，视网膜和虹膜都会受到程度不同的损害，视力急剧下降，白内障的发病率高达45%，还使人头昏心烦，甚至发生失眠、食欲下降、情绪低落、身体乏力等类似神经衰弱的症状。

尤其在夏天，玻璃幕墙强烈的反射光进入附近居民楼房内，使室温平均升高4℃～6℃。影响正常的工作生活。有些玻璃幕墙是半圆形的，反射光汇聚还容易引起火灾。烈日下驾车行驶的司机会出其不意地遭到玻璃幕墙反射光的突然袭击，眼睛受到强烈刺激，很容易诱发车祸。

（2）人工白昼是指在夜间，商场、酒店的广告灯、霓虹灯闪烁夺目，令人眼花缭乱，有些强光甚至直冲云霄，使得夜晚如同白天一样，即所谓的人工白昼。在这样的环境下，扰乱人体正常的生物钟，导致白天工作效率低下。人工白昼还会伤害鸟类和昆虫，强光可能破坏昆虫在夜间的正常繁殖过程。

（3）彩光污染是指舞厅、夜总会安装的黑光灯，旋转灯，荧光

灯以及闪烁的彩色光源构成的污染。人如果长期接受这种照射，可诱发流鼻血、脱牙、白内障，甚至导致白血病和其他癌变。

2 光亮污染的检测系统

光亮污染由于其具有一定的时间性，这种污染通常会随光强累计到一定程度才能被察觉。如何及时有效的探测并采取防治措施，是降低光污染的有效手段。光敏电阻能够有效的检测光照强度，光敏电阻是利用半导体光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大，可用于光的测量及光的控制。

本文设计一个光照强度自动检测、显示、报警的光强检测仪。利用光敏电阻传感器作为检测元件采集光照强度信息。光照强度直接反映在光敏电阻阻值上，进而反映在光敏电阻两端的电压值上。通过单片机控制模数转换对电压信号进行采集处理，经换算后通过数码管显示及报警，系统框图如图1所示，该设计适当地利用了光敏电阻的特性以及单片机的强大的运算控制功能，能够实现光照强度的检测，并在数码管上显示及根据示值强弱进行报警。

图1 系统框图

3 硬件设计

检测系统硬件主要由单片机主控系统，液晶显示和报警处理等功能模块构成。该系统采用STC12C5A08S2单片机作为主控制器，该单片机内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路10位高速A/D转换，各项性能完全满足系统功能需求，高速可靠。

3.1 光敏电阻网络

因探测的光源有可见光、红外光和紫外光之分，因此光敏电阻根据不同的材料可分为可见光光敏电阻、红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻。本设计选用三种不同材料的光敏电阻串联组成能够探测不同光源的电阻网络。

3.2 显示模块

采用LCD12864进行显示，将各个光敏电阻的采样处理后的各种状态值显示出来。12864是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及128X64全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示也可以显示8X4个汉字。LCD12864支持串行通讯模式，即只需要两个信号就可以对其控制，即SID（数据端）、SCLK（时钟端）两个信号即可。片选端接电阻再电压，PSB端接电阻再接地即可。

3.3 报警模块

用一个PNP三极管和一个有源蜂鸣器，再加一个限流电阻即可组成。PNP三极管用来驱动蜂鸣器。限流电阻起限流作用，当三极管的基极加上一个电压或者微小的电流时，三极管截止，蜂鸣器就不响了。

4 软件设计

软件设计主要是将光敏电阻进行采样，将得到的数字信号进行处理，再通过LCD12864来显示。软件整体设计如图2所示。

5 总结

本文介绍了光亮污染及其危害，提出利用光敏电阻的特性设计简单的光亮检测仪系统，该系统能够将外界不同的光强显示出来，并且设置了相应的报警功能，能够在环境光强过高或者过低的情况下发出报警信号，系统不足的是不能进行光强的自动调整，这在后续的设计工作中应进一步完善。

[1] 李玲．光污染与城市建设[J]．工业安全与环保，2006，12（32）：56-57．

[2] 王建国．光污染及其负面效应[J]．东北师范大学学报，2006，(3):323-324．

[3] 浦昭邦.光电测试技术[M].北京：机械工业出版社，2009.

[4] 李群芳，肖看．单片机原理、接口及应用[M]．北京：清华大学出版社，2005．

The harms of light pollution and detection system

Gui Caiyun
(Yulin University,719000)

Light pollutioncaused great harm on human health and the natural environment,light pollution is the important project of environmental treatment,light pollution mainly comes from artificial light source,light intensity determines it’s pollution.This paper proposes take the characteristics of photosensitive resistance to make light pollution detectors,used to detect the light intensity in the surrounding environment.The detector system includes light intensity detection,and signal alarm,the light intensitydisplay of current environmental,according to the intensity of the part and report to the police. By the powerful control functions of Microcontroller,to achieve the real-time display and alarm function of light intensity.It play an important role for light source monitoring and controling.

light pollution;Photoconductive resistance;hardwaredesign;software design

TH741

符:A

高层次人才科研启动基金项目（13GK36）