随着当前社会的不断发展，环境问题越来越严重，人们对环境保护的问题越来越关注，保护环境的呼声越来越高。社会各行业也开始向节能、环保方向发展。环境问题中空气污染情况严峻，燃煤、机动车尾气排放、工业生产排放等多种活动产生污染气体。环境空气污染物种类很多，常见的有二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、和悬浮颗粒物。PM是颗粒物的缩写，直径小于2.5μm的颗粒物，即PM2.5，可以被人吸入并积聚在呼吸系统，由于体积小可以深入肺部，对人的健康影响极大。加上近年来雾霾问题严重，空气质量越来越成为人们高度关注的指标。虽然人们可以通过网络了解环保局发布的空气质量信息，可是由于空间的局限性，该数据监测的是站点附近的污染物指标，一个地方的局部空气质量会有很大不同，而一些特定地点，如生产废气的工厂，人们无法随时随地了解空气质量情况，若污染物浓度过高，而人们无法得知有效信息，这将将严重影响作业人员和工厂附近居民的身体健康。因此根据要求研发大气成分检测系统，旨在采用先进技术，对人们日常工作业环境进行实时、在线地监测，各种有害气体及颗粒物情况，为人们提供实时有效的数据，保障人们的身体健康。

随着工业革命的发展，世界各国都存在环境污染的问题，最早提出对环境进行检测的是欧洲，那时计算机还没普及，只能用磁带机不断记录检测参数。上世纪90年代，德国推出了PM4电液控制系统，该系统可靠性高，收集信息多，在许多国家有广泛应用。我国对环境监测系统的研发比国外晚了20年，在1993年成功研制出ZYDC-1计算机环境监测系统，实现远程分布式在线监测。

进入到信息时代，信息技术发展迅猛。监测环境的涉及三项相关技术：传感技术、通信技术和计算机技术。这三种技术分别完成系统中的信息采集、传输和处理。随着高水平检测技术的发展，许多技术人员对世界大城市空气污染问题进行大量的研究，建立全球环境监测系统。美国是较早建立空气质量检测系统的国家之一，美国各州及地方的检测点总数达4000多个，这些监测点极大程度上为美国空气污染治理提供了大量可靠数据，近年来，美国从一个空气污染大国转变成空气质量优秀的国家之一。日本、欧盟也相继建立空气质量检测系统。我国的空气质量检测系统起步晚，最初的检测项目少，检测方法单一，缺少技术和资金。近年来，国家逐渐重视空气质量网络的搭建，当前的空气质量检测网络以城市监测点为基础。在检测仪器方面，目前世界范围内大约有三百到四百种空气检测仪。由于当前我国空气质量检测设备的相关技术明显不足，仪器质量、性能都难与国外企业竞争，且国内市场上销售的测量仪器测量的数据单一，很少集中测量PM2.5、O3、SO2、CO、NO2空气质量指标的。因而我国使用的空气质量检测仪器很大部分是采购国外现有的检测仪器。

2. 研究的基本内容与方案

本系统主要实现检测环境中的空气数据。拟设计一个基于服务器/客户机模式下的，由PC服务器端、各检测终端节点及网关三部分组成的系统。CS模式的通信网络是一个星形网络，它的特点是响应速度快，网络连边少，构建成本低。检测终端拟采用STM32处理器为微处理器，搭建外部传感器，测量环境中温度、湿度、PM2.5、O3、SO2、CO、NO2等主要数据，通过网络通信方式与在PC中的服务器端通信，客户机与服务器传输的数据格式要相同，正样才能确保服务器能够正确显示数据和发送命令。当测量的污染物浓度超过设定的阈值，打开由继电器驱动风机设备，净化空气。服务端拟采用Visual Studio环境下的MFC工程搭建实时显示界面，利用Socket网络编程，实现与多个监测终端的网络通信。服务器端的界面实时显示空气质量数据，并对采集到的空气质量数据进行分析，判断污染情况。

客户端主要完成的设计有传感器采集、网络通信和风机驱动，主要涉及的技术包括AD采集、串口通信和电机驱动。服务器端显示实时数据，应用到的技术用户界面设计，数据库管理技术和网络通信编程，网络通信要解决一台服务器与多台客户机进行通信的问题，拟采用Socket套接字中的Select模型。

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