浅谈室内一体化PM2.5与噪音分贝自动化监测设备的设计

孙正可 谢文博 李壮壮

摘要：科技和社会的发展速度都是非常快的，各种高科技设备与技术正在不断地走近我们的生活，虽然方便了我们的生活，但是却带来了很多方面的污染问题，其中较为严重的就是噪音污染和空气污染。PM2.5这个指标正在大大影响着我们的健康，同时噪音让我们的心情变得烦躁，因此需要采取相关措施来对于这些污染进行治理。采用相关的检测设备来对于这些指标进行监测，在发现超标之后可以采取措施和对其进行提醒，这样就大大降低了进一步发展的可能性，让这些产生噪音和污染的因素慢慢消除，本文对其设备设计方法展开探究。

关键词：PM2.5 噪音 自动化监测

引言

随着社会的快速发展和人们生活质量的提高，空气质量问题越来越受人们的关注，其中的一个重要指标为PM2.5值。然而大部分人只注意到室外的PM2.5值，纷纷采取自我防护措施，但却没有关注到室内环境。据有关数据得知，相对于室外PM2.5污染，室内PM2.5污染对人的影响更显著。我们希望可以通过手机APP实时查询到室内PM2.5的浓度，并及时采取相应的应对措施（安装加湿器、空气清新器、超声雾化器等），就可以大大降低PM2.5对人体健康的影响。

吸烟是室内PM2.5的来源之一。在公共场合吸烟，所造成的最直接的伤害是影响吸烟者和身边人身体健康。尤其很多公共场所不允许吸烟，但还是有很多不遵守规则的人，几乎所有周边群众虽然痛恨在公共场合吸烟的这种做法，但又很无奈，只能选择主动远离或默默忍受。我们希望可以通过手机APP发送指令开启语音提醒功能，来达到对吸烟者的一种警示作用。

在众多大学生不文明现象中最让人无法接受的就是在图书馆或者教室产生的噪音污染，影响他人。我们希望可以通过手机APP发送指令开启语音提醒功能，来达到对他人的一种警示作用。

综上所述，我们期望设计出结合室内PM2.5与噪音分贝监测的一体化自动化设备。

1自动化监测设备模块设计

1.1 STM32单片机

STM32单片机属于arm内核的一个版本，相比较传统的5l单片机，运行速度快、自身携带功能多。它与无线WIFIESP8266模块、传感器模块以及蜂鸣器建立联系，是整个系统的主控模块。实时计算空气中的PM2.5浓度和噪音分贝，并将数据通过无线WIFI模块上传至IOT服务器。

1.2电源模块

本设备需要对于电源进行整流与降压，将220V的交流电变为5V的直流电来进行供电，通过整流将其变为脉冲直流电，滤波电路可以将电流中的谐波过滤掉，使得输出的谐波较少，经过稳压电路使得电路的稳定性进一步得到提升，使得其可以平稳地对其他模块进行供电。

1.3 PM2.5传感器及噪音传感器

本设备所选用的检测PM2.5浓度的传感器型号为SDSOII，SDSOII使用激光散射原理，可以检测到空气中PM2.5浓度，数据稳定可靠，可数字化输出。其输出数据帧中的2、3分别代表PM2.5浓度的低字节和高字节。PM2.5的计算公式为《PM2.5高字节*256）+PM2.5低字节）/10。本设备所选用的噪音传感器为BY208ZY噪音检测传感器模块。噪音传感器正是由于传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压，从而实现到电信号的转换。

1.4蜂鸣器

本设备采用的是利用蜂鸣器发声进行“语音提醒”。当他人在公共场合吸烟造成空气中PM2.5浓度多大以及他人发出的噪声多大时，我们可以通过手机APP发送指令开启蜂鸣器，来达到对他人一种警示作用。

1.5无线WIFI ESP8266模块

WIFI数据传输模块由数据接口层、AT命令层、API接口层组成。采用无线WIFI模块的STA模式，即设备可以通过连接路由器实现与外部电脑或手机联网，连接网络后电脑或手机联网即可实现控制功能。

2 自动化监测设备设计方案

系統结构图如图1所示。

2.1下位机端

主控模块实时计算空气中的PM2.5浓度和噪音分贝数值，搭载无线WIFI ESP8266模块进行网络通信，本地与传感器、蜂鸣器相连。具体实施思路包括硬件接线、串口显示传感器检测到的数值、单片机与WIFI模块的调试。

2.2服务器端

WIFI模块可以通过TCP的方式连接到IOT服务器，这样一来，设备通过WIFI模块连接路由器就可以上网了。当设备和服务器建立好TCP通道后还要建立MQTT的通信协议才可真正实现数据传输，即PM2.5浓度信息和噪音分贝信息要通过MQTT协议上报至IOT服务器，IOT服务器可以将其转发至数据库进行长久保存。

2.3上位机端

填写WIFI的SSID和密码使WIFI模块连接至互联网，手机或电脑通过互联网实现对设备的远程控制。

2.4 APP端

采用Eclipse环境和Java语言开发APP，使实时数据查询和语音提醒的功能得以实现。

3总结

生活中绝大多数室内PM2.5与噪音检测装置并没有实现与互联网的通讯，没有起到对数据处理的作用。本项目通过无线WIFI模块实现了与互联网之间的通讯，有利于用户对数据做出及时的处理与反馈。本设备在基于STM32单片机，利用IOT平台实现远程监控的基础上增加了语音提醒功能，巧妙的解决了诸如”不知该如何劝阻他人吸烟和发出噪音”的问题。本项目将噪音检测与PM2.5检测装置合二为一，相比市面上已有的检测装置，应用范围更加广泛，能从不同方面满足用户的多种需求。

参考文献

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