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关键词：空气质量检测；STM32；PM2.5浓度；温湿度；摘 要：近年来因为经济的飞速发展，我国的城市化规模越来越大，但同时城市的空气污染也越来越严重。自从2013年起，雾霾的爆发，让人们意识到空气污染离我们的生活并不遥远。随着人们的生活水平的提高，人们对室内空气质量也提出了更高的要求。当室内空气污染达到一定程度时，会对人们的健康产生不可忽视的影响。为了帮助人们即时监测室内空气污染PM2.5的浓度，及时采取有效的方式来改善生活环境的空气质量，提高生活水平。我们设计了这一款基于STM32的室内空气质量检测系统。该系统能实时检测室内PM2.5浓度，同时搭载了温湿度模块，并且可以在屏幕上显示。在PM2.5浓度达到一定的阈值时会报警，并且可以保存数据于本地存储器中，可以以曲线图的形式调用。希望可以借此帮助人们更加直观的了解生活周边的空气质量，为提高生活水平提供一份助力。本文主要分析和整理在设计该系统过程中的相关文献。

引言

随着经济的发展速度的提高，环境污染的问题也日渐严重，其中空气污染占很大一部分。随着2013年“雾霾”成为年度关键词，让人们对空气质量的状况更加的担忧。空气中的污染物主要包括可吸入颗粒、悬浮颗粒物、一氧化碳和二氧化硫等^[1]。空气是人类生存的基础，空气质量的优劣与我们的身体健康息息相关。空气污染会引发多种疾病，包括呼吸道疾病、慢性支气管炎和慢性肺病等^[2]。尽管很多地方建立了环境检测设备，人们通过移动客户端很容易查看到室外空气状况，但对于室内空气质量的检测就稍显薄弱^[3]。随着我国在 2002 年12月18日正式发布的第一部《室内空气质量标准》，并且该标准在 2003 年3月1日起正式实施^[4]。我们对室内环境的质量要求就开始提高。我们想要一个舒适的室内环境，首先就是要了解室内空气污染的程度，其中PM2.5的浓度的检测更为重要。所谓的PM2.5就是指粒径小于2.5um的细微颗粒物，目前作为大气污染与疾病负担评估的特征指标^[5]， 因为人体对它没有过滤能力，中国每年都有130万人因长期暴露在PM2.5超标的环境中而出现过早死亡的情况，可见PM2.5对人类健康的危害之大^[6]。目前利用计算机、单片机以及传感器技术研制智能化的仪器仪表已经是大势所趋^[7]。人们通过研制室内空气质量检测仪，有效地监控室内空气污染程度，但是现在大部分空气质量检测系统的价格昂贵且使用的环境限制较大，所以有必要设计一款性价比较高且能适用于多种室内环境的空气质量检测仪。本设计具有非常好的应用前景^[8]。

2 研究现状

研究背景

如今随着经济的飞速发展，人们的物质生活日益丰富，这也提高了大家对生活品质的追求。如果想要一个优质的生活品质，那么环境污染就是一个绕不过去的话题。在十九大中提出在创造更多的物质财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要的同时，也要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态生活的需要^[9]。在经历过英国工业革命以及美国环境污染给人类带来的伤害后，我国深刻体会到了“金山银山换不来绿水青山”，人民需要的是一个清新、舒适的自然环境，针对目前我国的发展形式，环境污染的问题会长期存在，糟糕的空气质量必然给我们的生产和生活带来重大的影响^[10,11]。

2016年世界银行发布的一份统计报告指出，空气污染已经成为继吸烟、饮食、肥胖症之后全球第4大死亡原因，是导致癌症和呼吸道疾病的重要原因。其中PM2.5浓度是空气质量中难以忽视的一环。PM2.5是直径小于等于2.5um的大气颗粒物质，但由于人体的生理结构，眼睛、鼻子和嘴巴等器官对于直径小于10um的细微悬浮颗粒的阻拦和隔离作用很小，对于PM2.5甚至没有隔离作用^[12]。

随着人们开始意识到这种危害，越来越多的人开始重视生活环境的质量，于此同时雾霾指数的持续增长，空气质量的检测和治理迫在眉睫，室内空气质量的问题已经成为当下最紧要的事情之一^[13]。

空气质量检测现状

由于社会的飞速进步，社会的污染程度也越来越严重，城市化规模的扩大，给城市的污染控制带来了很大的挑战^[14]。自20世纪60 年代以来，欧洲和美国的很多地区就已经开始研究如何对空气质量进行更有效和精准的测量，并提出了从小到大不同层次的标准。监测系统包含大型系统、小型系统在内的多种不同标准的检测系统。如常见的道路检测和农业检测，目前随着生活水平的提高室内空气质量检测的研究也开始增加^[15,16]。现在经过大量的研究和不断的实际应用完善，欧美已经形成一套较为完善的空气质量监测系统，并通过一些法律法规来保护这套标准。

我国对空气质量的研究相较于国外就比较晚，我国对室内空气污染的研究开始于20世纪70年代，当时主要针对二氧化碳等室内空气污染物。1980年后，我国研究发现空气中的一氧化碳、二氧化硫等物质对人体健康有很大危害。在2002年12月18日我国正式首次颁布室内空气质量标准。虽然我国这方面研究开始较晚，但是重视程度并不低。

2.3空气质量检测仪的研究现状

20世纪，随着电子技术的飞速发展，空气质量检测技术也得到了很大的飞跃，相关的电子产品也受到了更广泛的关注。特别是电子温度计、湿度计、PM2.5检测设备、甲醛检测仪等空气质量检测仪器^[17,18]。GE传感与检测科技公司就提出了一种可以检测室内温湿度、二氧化碳浓度的Ventostat8000系列检测仪^[19,20]。该仪器工作效率高，但检测范围小。张光男提出了一种新型的室内空气质量检测装置^[21]。该设计是一种涉及室内甲醛、氨气、和苯三种气体的检测，系统设计是一种基FPGA 计的数据监测。该检测系统具有检测精度高、速度快、稳定性好等优点。李向东等人提出了一种能够进行车内空气质量全流程链控制系统^[22]。针对人员流动量大的地铁环境，刘冰玉提出了一种能够对车厢、站台和室外的空气状况进行了监测研究的环境监控系统；兰冰芯采用 MSP430F149 单片机在 IAR 平台开发实现了一款移动式的环境空气质量检测仪，该仪器能够实时检测 PM2.5、PM10、O3、CO、NO2、SO2 六种空气质量的浓度。