王中心　刘飞彪　王亚伟　解珂

摘要：该系统以STM32微处理器为核心，通过传感器实时采集空气PM2.5颗粒物浓度数值，采用TFT触摸屏动态显示采集数值并把采集结果以GPRS无线方式发送到SQL数据库服务器进行存储；web服务器实时响应客户端请求，把PM2.5数值实时传输到客户端浏览器。该系统布置灵活，应用方便，可便于对各处的空气PM2.5颗粒物浓度进行监测。

关键词：Stm32；传感器；web服务器；

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）31-0247-02

1 概述

现代工业的发展对空气质量的影响越来越严重，从2013年起，“雾霾”已经成为我们常常提起的字眼，雾霾形成的主要组成部分就是直径小于2.5微米的颗粒物，也就是PM2.5颗粒物。虽然空气污染带来的危害是慢性的，但结果是严重的，因此非常有必要对空气质量尤其是PM2.5污染指数进行实时监测，以便及时发现污染源，及时治理及预防。

2 PM2.5指数采集系统硬件系统设计

该系统由下位机、数据库服务器及WEB服务器构成。下位机以STM32单片机为核心，主要完成PM2.5颗粒物浓度数值采集、TFT触屏显示采集结果、触屏输入目标数据库IP地址及控制SIM模块以GPRS方式把采集结果传送到目标SQL数据库服务器的功能；web服务器实时响应客户机端请求，读取SQL数据库服务器存储PM2.5记录值，把PM2.5数值实时传输到客户端浏览器，以便用户实时查询各地PM2.5污染指数。在具体实现时，本系统数据库服务器和web服务器采用同一台计算机实现。整个系统由图1和图2构成。

PM2.5传感器模块采用通过清华大学建筑环境检测中心检测的DLS-03激光粉塵数字传感器，以保证检测数据的准确性。为保证数据采集的可靠性，避免传输出错，在通过串口对传感器数据采集时，采用定长的特定帧格式并采用了多字节的累加和校验。

DSL-03体积小巧，安装方便，可直接与单片机串口相连，通过相应命令帧对其进行控制，可以快速进行启动，读取检测数值及进行停机操作，响应速度快，检测数值稳定准确，抗干扰能力强。本系统中其串口直接连接STM32控制器的USART1。

触屏模块采用的是ALIENTEK推出的一款4.3TFTLCD电容触摸屏。该屏分辨率高达800*480并采用16位真彩进行显示；采用NT35510芯片进行驱动，自带GRAM，板载背光电路，采用3.3V&5V电压供电，接口简单（LCD采用16位并口，触摸屏采用IIC接口），可以直接与STM32单片机连接，具有非常好的显示和触控效果。

SIM模块采用高性能工业级GSM/GPRS四频模块SIM800C，该模块采用宽电压供电，上电自动开机，具有TTL串口，直接与控制MCU的串口2进行连接，直接把控制器采集的PM数值以GPRS的方式采用TCP协议发送给指定数据库服务器的IP。

3 PM2.5指数采集系统软件设计

本系统软件分为下位机软件部分及存储、Web服务器软件部分；两部分系统按照一定的通信协议开发，最终实现数据的采集、传输、接收、存储及发布。

3.1 下位机软件设计

下位机软件主要由三个功能模块构成：PM2.5传感器数据采集模块、触屏程序模块及GPRS数据传输模块。控制器根据DSL-03的串口通讯协议和DSL-03进行通讯，完成数据的采集及处理；触屏程序模块主要完成触屏的初始化，采集数值的显示及GPRS目标IP的输入设置；GPRS数据传输模块负责通过AT指令对SIM800进行控制，把采集的数据发送到目标存储服务器。

3.2 存储及WEB服务器软件部分

存储及web服务采用同一台服务器实现，服务器端软件采用java和HTML5语言进行开发，数据库平台采用MySQL。利用java的Java.lang.Thread线程类创建2个线程，分别对用户web请求进行响应及实时接收GPRS方式发送过来的数据。流程图如图5所示。

图5 web服务器端系统流程图

4 系统功能测试

测试表明，该系统可以对PM2.5、PM10空气颗粒物浓度指数进行准确、实时的监测、存储及web查询。如果在下位机增添温湿度传感器、噪声传感器及GPS模块，可以对更多的环境参数进行监测，这将有利于环保、城管部门对各处空气质量进行实时集中监测，及时对污染情况进行处理。

参考文献：

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