ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５－５０９Ｘ．２０１５．０６．０２１
室内有害气体监测系统设计研究
陈兆刚
（淮安市产品质量监督检验所，江苏淮安 ２２３００１）
摘要：针对室内主要的污染气体，设计了室内有害气体监测系统。系统对当前的主要有害气体检
测传感器进行了集成，并设计了集成电路。系统采用ＣＣ２４２０射频接发器组建无线网络，同时选用ＡＴ９０ＣＡＮ１２８型号的ＡＶＲ单片机实现通讯控制和信号采集，并利用ＬａｂＶＩＥＷ设计了上位机系统，实现了数据虚拟仪器的显示。最后对整个系统进行了标定，其结果符合技术指标要求。关键词：有害气体；监测；系统设计
中图分类号：ＴＰ６３；ＴＰ３ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５－５０９Ｘ（２０１５）０６－００８２－０４ 当前，室内环境污染日益严重，使得人们越来
越重视室内的空气质量［１］
。目前室内空气污染主要由室内装修所用涂料、油漆和人造板材及家具释放的总挥发性有机物（ＶＯＣ）、苯系物、甲醛等污染
物所致［２］
。空气污染严重损害人的身体健康，给人造成急性或是慢性及潜在的危害，因此对室内有害气体的检测显得尤为重要。目前主要的有害气体检测设备分为便携式和固定式有害气体检测仪，分别在移动性和连续性检测方面有一定的优势［３］
。目前人们对联网的监控及实时数据的检测和处理的需求日益增加，而市面上所提供的系统及方案不是存在一定的局限性，就是成本太高，因此实现多种有害气体监测系统的集成化、智能化、小
型化就具有重要的现实意义
［４］
。
１ 系统设计
本文研究设计的室内有害气体监测系统如图１所示。系统主要由检测部分与控制部分组成。其中检测部分处于监测环境中，可实现对室内空气质量的整体评估，并能在一段时间内监测多种有害气体的浓度变化。控制部分，主要负责信号的传输与数据的显示。在设计电路时，应保证其精度高于传感器，从而保证整个系统的测量精度。各种有害气体的测量精度，由所选的传感器的分辨率决定。传感器输出的信号经过处理后，通过ＲＦ无线射频发射器以无线方式发射出来，再经
ＲＦ无线接收端
图１ 监测系统框架
接收并传输到计算机上位机程序中进行计算、显示。
２ 传感器电路设计
从２０世纪３０年代开始，为便捷地检测厂矿与家庭的煤气、天然气等有害气体，对气体传感器的
研究逐渐在国外兴起［５］
。当前市面上存在多种气
体传感器，用于对气体进行定性、定量检测，常用传感器型号及参数见表１。
电路作为检测系统中至关重要的部分，影响着整个系统的精度与可靠性。传感器等效电路如图２所示。
收稿日期：２０１５－０４－１３
作者简介：陈兆刚（１９７７—），男，江苏淮安人，淮安市产品质量监督检验所工程师，主要从事检验方法的研究。
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２８?２０１５年６月 机械设计与制造工程 Ｊｕｎ．２０１５第４４卷第６期 ＭａｃｈｉｎｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．６