祖国峰 张勇 单峤

摘 要：为了在有毒气体存在等特殊场合实现空气质量的自动监测，设计了一款新型可移动式空气质量监测仪。其具有体积小，移动方便的特点。并能利光伏发电，节能环保。同时配备飞行器，必要时能进行立面操作。

关键词：空气质量检测；报警器；无碳小车

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.031

1 前言

大气污染问题是世界环境问题，世界卫生组织发表的报告显示，无论是美、英等发达国家还是像中国这样的发展中国家，这些国家大部分地区均在不同程度上遭受到颗粒物和臭氧对人类健康的影响。面对当前重工业的发展、化石燃料的燃烧以及汽车尾气的排放等所带来的大气污染问题，我国采取了一系列的防治空气污染措施而在这一系列的措施中最为首要的环节为对环境空气质量进行监测。目前全国各大城市都在互联网上建立了空气质量实时发布平台，但其发布的数据均为全国各城市的空气质量检测数据，各个城市都是定点监测，且每个城市的监测点数量少、实时性较小、空间局限性较大，因此新型可移动空气质量检测仪的设计与研发具有重大意义。

2 本设计的定位

虽然我国在搜救方面有了很大的突破，然而在某些爆炸后的工厂中，因为不清楚室内的情况，消防人员和专家贸然进入可能会存在二次爆炸的危险，因此为了解决上述问题，我们设计一种新型的仪器，需满足如下条件：该仪器可灵敏的进行自动寻迹避障；该设备应具有无限输出功能，使其能将状况实时数据回传；该设备体积适中，方便出入各类场地。此款可移动式空气质量检测仪除了能测温度和湿度，还能测量液化气、一些烷烃、一氧化碳、二氧化硫、酒精、氢气、烟雾等。比如有毒气体泄露的情况下，或在爆炸后的工厂中，因为不清楚室内情况，消防人员和测量专家冒然进入会存在生命危险。这个时候，就可以让小车先行进入，将该区域的有害气体成分和浓度检测出来，并利用无线装置向外传送，由于小车具有智能避障的特点，可以在里面自由探测。同时，小车具有寻光传感器，可以探测到具体火源位置，帮助消防员尽快控制火势。

3 具体设计

可移动式质量检测仪以无碳小车为载体进行移动。整个装置是由51单片机构成的，分为三部分，温湿度无线发射装置、温湿度无线接收装置和有毒气体报警装置，见图1。

DHT11温湿度传感器模块可对空气中的溫湿度进行信息采集，在显示面板上可以显示检测到的现场温度及湿度，可以直观地反映采样现场的环境状况，显示面版采用LCD1206液晶屏显示，其显示菜单的优点是具有良好的人机对话界面。屏幕上循环显示各项测量值的上下限及实际浓度、实际温度、湿度。并在按键选择情况下连续显示一个测量值的变化。当有害气体浓度超出安全范围时进行声光报警。可任意设定时间，操作方便、直观，可在控制面板设定检测时间，检测结束时自动停止工作，时间精度高。实现自动控制智能化。按键操作可进行测量值范围的调整，及手动和自动测量的转换。

利用NRF24L01无线传输模块将DHT11温湿度传感器采集到的数据信息传输入到温湿度无线接收装置上，将采集到的信号转换成电信号，再传输到51单片机上。无碳小车在探测温湿度的过程中，我们可以很方便的来持续监测温湿度的上下限，如果温湿度超过或低于我们设定的范围，声光报警系统能够实现在参数超标时及时报警，提醒我们。监测过程中，正常时绿灯闪烁，超过设定范围，红色警示灯闪烁，低于设定范围，蓝色警示灯闪烁。

小车上安装有MQ-2烟雾报警器，这个传感器灵敏度比较高，适用于液化气、甲烷、丙烷、丁烷、酒精、氢气、一氧化碳、二氧化硫、烟雾等的探测。该仪器也可以采用了大流量泵，可调阻力流量计，具有流量稳定，精度较高的特点，能很好适应苯、氨、甲苯、二甲苯、TVOC 等检测管有较大采样阻力的情况。当传感器感觉到有毒气体的浓度超过范围时，利用LM393双电压比较功能，连接在蜂鸣器两端的电压就会升高，使蜂鸣器发出警报声，并将气体成分及浓度实时显示出来，有助于人们采取相应措施。

4 无碳小车可移动式检测仪的优点

这款监测仪体积小、功率低，可移动，易于操作。在小车上放置了太阳能板，可以利用太阳能光伏电热板给仪器供电，节能环保（见图2）。小车利用超声波躲避障碍（见图3），比运用红外线避障，反应更灵敏，更好的采集信息，更好的处理运行路线。当遇到障碍物时，小车会自动分辨方向，可以做到智能转弯。小车带有无线传输装置，可以自由地控制小车去探测我们无法深入的区域，并同时将数据回传，让我们在百米之外，还可以清楚地显示小车所在位置的空气质量。另外，小车还可在底部安装飞行器（见图4），比如有毒气体泄露的情况下，或在爆炸后的工厂中，因为不清楚室内情况，消防人员和测量专家冒然进入会存在生命危险。这个时候，就可以让小车先行进入，将该区域的有害气体成分和浓度检测出来，并利用无线装置向外传送，由于小车具有智能避障的特点，可以在里面自由探测。同时，小车具有寻光传感器，可以探测到具体火源位置，帮助消防员尽快控制火势。如果地面不方便行进，可以控制行器进行探测，进而可以实现不同高度不同浓度的数据分析。此外，飞行器还加入了GPS导航，当飞行器与遥控断开联系时，飞行器可以自行飞回原来起飞的位置，将数据带回，这样就给救援行动带来很多实质性的帮助。

5 结束语

本设计的可移动空气质量检测仪具有很强的实用性，体积小，能够方便移动，环境节能，能够适应毒气存在的场所、火灾发生时或各种恶劣的环境，并保证在此环境下小车能够正常工作，及时监测和反馈空气质量监测数据。

参考文献：

[1]龚正鹏，何承阳.基于51单片机的空气质量检测系统[J].电子制作，2017（23）：13-15.

[2]张世玉.浅谈空气质量检测和传感器的应用[J].电子世界，2017

（06）：78.

[3]何彬.由室内空气质量检测数据引发的思考[J].环境科学导刊，2017，36（01）：49-51.

[4]陆冬.一种空气质量检测仪的设计研究[J].智能城市，2017，3（01）

：113.

[5]赵旭东.基于单片机的空气质量检测仪[J].电脑知识与技术，2016

，12（20）：243-244+246.

项目来源：辽宁省大学生创新创业训练计划项目（名称：可移动式空气质量检测仪，编号：201710154000021）；辽宁工业大学大学生创新创业训练计划项目（名称：可移动式空气质量检测仪，编号：201701107）

*为通讯作者