【正文】 器,它通過測定氣體在某個確定電位電解時(shí)所產(chǎn)生的電流來測量氣體濃度。在有毒有害氣體監(jiān)測技術(shù)中,由于定電位電解傳感器具有準(zhǔn)確快速、簡潔直觀的特點(diǎn),在國外得到比較普遍的應(yīng)用，運(yùn)用定電位電解傳感器進(jìn)行氣體監(jiān)測在國內(nèi)已經(jīng)開始普及?；诒疚牡膶?shí)時(shí)要求和性價(jià)比等方面的原因，本系統(tǒng)選用電化學(xué)傳感器中的定電位電解式氣體傳感器。由于不同氣體對紅外波吸收程度不同，通過測量紅外吸收波長來監(jiān)測氣體。后者因?yàn)榇呋瘎┑年P(guān)系具有廣普特性應(yīng)用更廣。(6)接觸燃燒式氣體傳感器接觸燃燒式氣體傳感器只能測量可燃?xì)怏w。它介于半導(dǎo)體和電化學(xué)之間。而電化學(xué)傳感器因其良好的選擇性和高靈敏度被廣泛應(yīng)用在幾乎所有工業(yè)場合。不足之處是有壽命的限制一般為兩年。(3)電化學(xué)氣體傳感器的工作原理電化學(xué)氣體傳感器是通過監(jiān)測電流來監(jiān)測氣體的濃度，分為不需供電的原電池式以及需要供電的可控電位電解式，目前可以監(jiān)測許多有毒氣體和氧氣，后者還能監(jiān)測血液中的氧濃度。為了消除氣體分子達(dá)到初始狀態(tài)就必須發(fā)生一次氧化反應(yīng)。(2)半導(dǎo)體傳感器需要加熱的原因半導(dǎo)體傳感器是利用一種金屬氧化物薄膜制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化。 (1)半導(dǎo)體型氣體傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)半導(dǎo)體氣體傳感器具有成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應(yīng)速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。 8255A 的 PA 作輸出口控制燈的亮滅，PB口做輸入接收 AD 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，PC 口做輸入循環(huán)掃描按鍵是否按下。 AT89S52 單片機(jī)與其擴(kuò)展設(shè)計(jì)中采用 AT89S52 單片機(jī)作為本系統(tǒng)控制單元的核心部件并采用 8255A 用作并行接口。因此，用它作為室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測控制完全可以滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測、報(bào)警等要求。最后，AT89S52 運(yùn)行速度更高，最高晶振可達(dá)到 33MHZ。首先，AT89S52 支持 ISP 在線編程，這使生產(chǎn)及維護(hù)更為方便。因此它具有 89C52 的全部功能： AT89S52 新增加的功能由特殊功能寄存器完成。由于 MCS51 系列在我國使用最廣且該系列的資料和能夠兼容的外圍芯片也比較多，特別是 ATMEL 公司 2022 年推出的新一代 89S系列單片機(jī)，故本文采用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S52 單片機(jī)作為本系統(tǒng)控制單元的核心部件。由于一般室內(nèi)電子電器產(chǎn)品比較多，這對單片機(jī)的干擾較大，所以應(yīng)采用抗干擾性能較好的單片機(jī)機(jī)型。圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 AT89S52 單片機(jī)簡介 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)因具有集成度高、體積小、速度快、價(jià)格低等特點(diǎn)而在許多領(lǐng)域如過程控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化、智能化儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到廣泛應(yīng)用，從而使這些領(lǐng)域的技術(shù)水平、自動化程度大大提高。單片機(jī)對采樣值進(jìn)行數(shù)字處理后驅(qū)動液晶顯示器分別顯示出被測室內(nèi)空氣中的甲醛、苯、氨的濃度值及溫濕度。 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及原理本文研究的室內(nèi)便攜式智能空氣品質(zhì)監(jiān)測儀是以 ATMEL 工公司的一款 8 位超低功耗單片機(jī) AT89S52 為控制核心，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。同時(shí)設(shè)計(jì)了聲光報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在參數(shù)超標(biāo)時(shí)及時(shí)的報(bào)警。第三章 室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測儀的硬件設(shè)計(jì) 室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測儀系統(tǒng)簡介基于 AT89S52 的室內(nèi)便攜式智能空氣品質(zhì)監(jiān)測儀是以室內(nèi)空氣中有毒有害氣體的監(jiān)測監(jiān)控為背景，能夠?qū)崿F(xiàn)對室內(nèi)溫度，濕度，甲醛，苯和氨的實(shí)時(shí)采集處理、顯示、報(bào)警等功能。另外，氨也可來自室內(nèi)裝飾材料。氨是一種堿性物質(zhì)，它對接觸的皮膚組織有腐蝕和刺激作用。目前我國對苯及苯系衍生物的室內(nèi)空氣濃度尚沒有標(biāo)準(zhǔn)，一般認(rèn)為苯含量低于 1ppm，甲苯含量低于 ，二甲苯含量低于 ，乙苯含量低于 2ppm 即可認(rèn)為其對人體無害,即 。人在短時(shí)間內(nèi)吸入高濃度甲苯、二甲苯時(shí)，可出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻醉作用，輕者有頭暈、頭痛、惡心、意識模糊，嚴(yán)重者可致昏迷以致呼吸衰竭而死亡。目前室內(nèi)裝飾中多用甲苯、二甲苯代替純苯作各種膠、油漆、涂料和防水材料的溶劑或稀釋劑。我國于 1996 年頒布了《居室空氣中甲醛的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 ，明確規(guī)定居室空氣中甲醛的最高允許濃度為 即 (2)苯(C6H6)是一種無色具有特殊芳香氣味的液體，沸點(diǎn)為 80176。當(dāng)空氣中達(dá)到 30 mg/m3 時(shí)可當(dāng)即導(dǎo)致死亡。當(dāng)室內(nèi)甲醛含量為 mg/m3 時(shí)就有異味和不適感，引起流淚。各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)見表 ：表 室內(nèi)空氣監(jiān)測指標(biāo)限度檢測指標(biāo) 單位 濃度 備注溫度 ℃ 18～28 平均相對濕度 100% 30%～70%甲醛（ HCHO） Mg/m3 苯（C6H6） Mg/m3 氨氣（NH3） Mg/m3 甲醛，苯和氨氣是室內(nèi)空氣中常見的三種毒氣： (1)甲醛(HCHO)是一種無色易溶的刺激性氣體，沸點(diǎn) 190C，易揮發(fā)，所以在室內(nèi)空氣品質(zhì)研究中，將其歸為 VOC，即揮發(fā)性有機(jī)化合(Volatile Organic ompounds)。 室內(nèi)空氣品質(zhì)測試指標(biāo)的選定室內(nèi)污染物種類繁多，不可能逐一測量，研究的思路是用一個典型的污染物來代表一類污染物，這種污染物稱為評價(jià)指標(biāo)。購置新家具后也應(yīng)開窗換氣,向外散發(fā)家具中釋放的 VOC 等。(5)合理選擇裝修材料及裝修方式盡量選擇釋放 VOC 較少的裝修材料、膠水、涂料、油漆等,并在裝修好后,開窗換氣, 等室內(nèi) VOC 降低至較低程度后再入住。(4)辯證地看待現(xiàn)有空調(diào)器的一些附加功能所謂空調(diào)器的附加功能,如負(fù)離子發(fā)生器、冷觸媒、高效過濾等功能,對改善室內(nèi)空氣品質(zhì)有一定的作用,但所起的作用很有限,不能完全依賴。活性碳高效過濾器,能有效過濾室內(nèi)的 COCO、VOC、顆粒物等污染物,保持室內(nèi)具有較好的空氣品質(zhì)。(3)選用一些室內(nèi)空氣處理設(shè)備配合空調(diào)一起使用如去濕機(jī)、加濕機(jī)、過濾器、負(fù)離子發(fā)生器等。二是現(xiàn)在住宅多使用分體式空調(diào),空氣基本上在室內(nèi)循環(huán),因此, 最好能適當(dāng)開一點(diǎn)窗引進(jìn)些新鮮空氣。室內(nèi)外的溫差不宜太大 ,夏季一般溫差維持在 6~7℃比較合適,有利于人體進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。即使在較寒冷的冬季,也最好能開一些窗戶,使室外的新鮮空氣能進(jìn)入室內(nèi)。 改善空氣品質(zhì)方法(1)開窗通風(fēng)換氣開窗通風(fēng)可以始終保持室內(nèi)具有良好的空氣品質(zhì),是改善住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)的關(guān)鍵。 (2)傳感器監(jiān)測方法選擇適當(dāng)類型的傳感器可直接讀取待測物的濃度。(3)我國己經(jīng)建立了有關(guān) IAQ 方面的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于新修訂的節(jié)能暖通規(guī)范條文中，但較為籠統(tǒng)，難以解決具體工程問題，建議全國學(xué)會應(yīng)象美國 ASHRAE學(xué)會一樣，單獨(dú)建立室內(nèi)空氣品質(zhì)評估。(2)由于 IAQ 問題是由多因子、多途徑誘發(fā)的，應(yīng)將 IAQ 看成一個變量，是設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)管理和運(yùn)行狀態(tài)綜合形成的一個結(jié)果，如果單純強(qiáng)調(diào)建筑裝修材料污染控制( 起點(diǎn)控制) 或僅依賴通風(fēng)空調(diào)(終點(diǎn)控制)是不可能解決 IAQ 問題，只有從設(shè)計(jì)、施工維護(hù)以及運(yùn)行管理“全過程控制”才可能真正改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。(5)濃度值與健康的關(guān)系不明顯[10]。IAQ 對健康的影響有以下的特性:(1)影響范圍大，幾乎涉及所有人群；(2) 接觸時(shí)間長；(3) 污染物濃度低，短期內(nèi)反應(yīng)不明顯。污染源控制屬于起點(diǎn)控制，而通風(fēng)換氣控制屬于終點(diǎn)控制，每種單一的控制都不能解決目前的 IAQ 問題，因此 IAQ 成為現(xiàn)代建筑科學(xué)、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、建筑環(huán)境工程、建筑設(shè)計(jì)等諸方面的研究課題[9]。 在 20 世紀(jì) 70 年代末期，認(rèn)為 IAQ 代表一系列污染物濃度的指標(biāo)，采用通風(fēng)換氣等手段稀釋污染物濃度，使危害降低。人們在人工環(huán)境中所處的時(shí)間越來越長，結(jié)果引發(fā)了各種與室內(nèi)環(huán)境相關(guān)的病癥。圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第二章 室內(nèi)空氣品質(zhì)基本介紹 室內(nèi)空氣品質(zhì)及認(rèn)識 室內(nèi)空氣研究的背景隨著城市人們生活水平的不斷提高，各類裝飾裝修材料、家具和日用化妝品大量進(jìn)入室內(nèi)，使室內(nèi)污染物的來源和種類日益增多，造成室內(nèi)空氣污染程度在室外空氣污染的基礎(chǔ)上更加重了一層。 總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)集甲醛，苯，氨氣以及溫濕度監(jiān)測，顯示與報(bào)警于一體，利用 MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)采集保證了前臺數(shù)據(jù)的及時(shí)、準(zhǔn)確，有利于進(jìn)行全方位的評價(jià)。第五章:整個系統(tǒng)的仿真調(diào)試。(3)數(shù)據(jù)的顯示及報(bào)警控制系統(tǒng)。第二章:監(jiān)測系統(tǒng)的具體方案的選擇 (1)確定監(jiān)測對象:選擇有代表性的監(jiān)測對象是進(jìn)行下一步研究的關(guān)鍵。 本文的主要研究內(nèi)容及總體方案設(shè)計(jì) 本文的主要研究內(nèi)容本課題主要集中在 IAQ 的監(jiān)測、顯示、報(bào)警三個方面。這些儀器可實(shí)現(xiàn)對有害氣體的檢測功能，適用于專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)或?qū)嶒?yàn)研究機(jī)構(gòu)。在測試甲醛、苯等害氣體方面，國外比較出名的有:美國 ESC 公司生產(chǎn)的 Z一 300 甲醛檢測儀、英國 PPM 公司生產(chǎn)的 PPM400 甲醛檢測儀。為適應(yīng)室內(nèi)空氣甲醛現(xiàn)場快速檢測的要求，目前已開發(fā)出不少甲醛快速測定儀，這些儀器可直接在現(xiàn)場測定甲醛濃度，操作方便，適用于室內(nèi)和公共場所空氣中甲醛濃度的現(xiàn)場測定，也適用于環(huán)境測試艙法測定木質(zhì)板材中的甲醛釋放量。早在 1983 年，壓電類甲醛傳感器就已問世。因此，本文基于量化監(jiān)測，提出“室內(nèi)便攜式智能空氣品質(zhì)監(jiān)測儀”系統(tǒng)，此系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣溫度、濕度、有害氣體的預(yù)警監(jiān)測及自適應(yīng)智能調(diào)節(jié)，利用 MCU 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集保證了前臺數(shù)據(jù)的及時(shí)、準(zhǔn)確，有利于進(jìn)行全方位的評價(jià)，為人類營造一個健康的室內(nèi)生存空間。目前，對于室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測具儀表已經(jīng)有很多種，雖然此類儀表成本不是很高，監(jiān)測速度較快，但是絕大數(shù)產(chǎn)品只是用來監(jiān)測，不具備自動控制調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量的能力。 課題研究目的及意義 目前由于建筑材料品質(zhì)不一、劣質(zhì)燃料、抽煙、通風(fēng)不良等原因，室內(nèi)的空氣狀況往往不如室外，盡管大量的空調(diào)系統(tǒng)被應(yīng)用到室內(nèi)空間，但往往為了節(jié)能，減少自然通風(fēng)了而利用回風(fēng)，使 IAQ 進(jìn)一步惡化，同時(shí)出現(xiàn)的舒適性空調(diào)僅著眼于熱舒適，忽視了空氣凈化，從而導(dǎo)致了一些負(fù)面作用: SBS(Sick Building Syndrom)建筑物綜合癥、BRI(Building Rolated Illiness)建筑物關(guān)聯(lián)癥和MCS(Multiple Chemical Sensitivity)化學(xué)物資過敏癥等[4]。香港環(huán)保署的首份 IAQ 調(diào)查表明香港辦公室和公共場所的 IAQ 不佳，造成醫(yī)療費(fèi)、生產(chǎn)力和機(jī)電費(fèi)的損失每年高達(dá)176 億元[2][3]。IAQ 在工作效率及社會經(jīng)濟(jì)方面的影響：美國“職業(yè)安全及健康管理局”估計(jì)因室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量惡劣而導(dǎo)致每個員工每天損失 1415 分鐘的工作時(shí)間，不僅損失了生產(chǎn)力，使成本上升，而且也導(dǎo)致醫(yī)療費(fèi)用的增多影響整個社會的經(jīng)濟(jì)利益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年有 11 萬人因 IAQ不好而導(dǎo)致死亡。英國科學(xué)家漢密爾頓測驗(yàn)了 220 名英國人血液中 60 種化學(xué)元素的平均含量，發(fā)現(xiàn)其與地殼中這些元素的含量分布相當(dāng)。由此造成的病態(tài)建筑綜合癥（SBS－Sick Building Syndrome）：現(xiàn)代都市病，包括頭痛、惡心 疲乏、失眠、記憶力衰退 皮膚、粘膜有刺激感（眼紅、流淚、咽干） 呼吸紊亂等也越來越突出。我國有關(guān)部門在 1994 年的一次調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，城市室內(nèi)空氣的污染程度比室外嚴(yán)重，有的超過室外 56 倍。s life time is spent in the living room. In this paper, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor is on the background of toxic and harmful gases,based on an ATMEL 8bit working ultralow power MCU AT89S52 as control core, which can realize realtime acquisition and processing, display ,alarm and other functions of indoor temperature, humidity, formaldehyde, benzene and ammonia. Equipment powered by lithium batteries, has a good portability and versatility, and use the LCD1602 dot matrix LCD screen to display menu, and has a good interactive interface. At the same time sound and light alarm system is designed to achieve a timely manner when the parameter level exceeds the limit. Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor, small size, low power consumption, simple operation, and is suitable for family and munity health care in order to know realtime acquisition of indoor air quality.Key words：AT89S52；IAQ；LCD display；humiture；formaldehyde目 錄緒 論