光亮污染的危害及檢測系統

桂彩云

（榆林學院,719000）

光亮污染的危害及檢測系統

桂彩云

（榆林學院,719000）

光污染對人類的身體健康和自然環境造成了極大危害，光亮污染是環境治理工作的重要內容，光污染主要來自人工光源，光源的強度決定光污染的大小。本文提出了利用光敏電阻的特性制作光污染檢測儀，用來探測環境中光強的大小。該檢測儀系統包括對光強的檢測、模擬信號的轉換、當前環境光強的顯示，以及報警部分。通過單片機強大的控制功能，實現了光強的實時顯示和報警功能。對光源監測與控制起到重要作用。

光污染；光敏電阻；硬件設計；軟件設計

0 引言

隨著城市建設飛速發展，伴隨而來的環境污染日益加劇，除水污染、大氣污染、噪聲污染、固體廢棄物污染外，光污染被認為是第五類重要污染源。光污染最早是由國際天文界指出，認為光污染是城市室外燈光照明使天光很亮而難以進行星空觀測，這種狹義的光污染僅僅是指可見光。廣義的光污染指對人類生活和生產環境造成不良影響現象的一切光輻射，包括可見光、紅外線和紫外線。

1 光污染的分類及其危害

一般將光污染分為三類，即白亮污染、人工白晝和彩光污染。

（1）白亮污染是指陽光照射強烈時，城市里建筑物的玻璃幕墻、釉面磚墻、磨光大理石和各種涂料等裝飾反射光線，明晃白亮，眩眼奪目。長時間在白色光亮污染環境下工作和生活的人，視網膜和虹膜都會受到程度不同的損害，視力急劇下降，白內障的發病率高達45%，還使人頭昏心煩，甚至發生失眠、食欲下降、情緒低落、身體乏力等類似神經衰弱的癥狀。

尤其在夏天，玻璃幕墻強烈的反射光進入附近居民樓房內，使室溫平均升高4℃～6℃。影響正常的工作生活。有些玻璃幕墻是半圓形的，反射光匯聚還容易引起火災。烈日下駕車行駛的司機會出其不意地遭到玻璃幕墻反射光的突然襲擊，眼睛受到強烈刺激，很容易誘發車禍。

（2）人工白晝是指在夜間，商場、酒店的廣告燈、霓虹燈閃爍奪目，令人眼花繚亂，有些強光甚至直沖云霄，使得夜晚如同白天一樣，即所謂的人工白晝。在這樣的環境下，擾亂人體正常的生物鐘，導致白天工作效率低下。人工白晝還會傷害鳥類和昆蟲，強光可能破壞昆蟲在夜間的正常繁殖過程。

（3）彩光污染是指舞廳、夜總會安裝的黑光燈，旋轉燈，熒光

燈以及閃爍的彩色光源構成的污染。人如果長期接受這種照射，可誘發流鼻血、脫牙、白內障，甚至導致白血病和其他癌變。

2 光亮污染的檢測系統

光亮污染由于其具有一定的時間性，這種污染通常會隨光強累計到一定程度才能被察覺。如何及時有效的探測并采取防治措施，是降低光污染的有效手段。光敏電阻能夠有效的檢測光照強度，光敏電阻是利用半導體光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器，入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大，可用于光的測量及光的控制。

本文設計一個光照強度自動檢測、顯示、報警的光強檢測儀。利用光敏電阻傳感器作為檢測元件采集光照強度信息。光照強度直接反映在光敏電阻阻值上，進而反映在光敏電阻兩端的電壓值上。通過單片機控制模數轉換對電壓信號進行采集處理，經換算后通過數碼管顯示及報警，系統框圖如圖1所示，該設計適當地利用了光敏電阻的特性以及單片機的強大的運算控制功能，能夠實現光照強度的檢測，并在數碼管上顯示及根據示值強弱進行報警。

圖1 系統框圖

3 硬件設計

檢測系統硬件主要由單片機主控系統，液晶顯示和報警處理等功能模塊構成。該系統采用STC12C5A08S2單片機作為主控制器，該單片機內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路10位高速A/D轉換，各項性能完全滿足系統功能需求，高速可靠。

3.1 光敏電阻網絡

因探測的光源有可見光、紅外光和紫外光之分，因此光敏電阻根據不同的材料可分為可見光光敏電阻、紅外光光敏電阻、紫外光光敏電阻。本設計選用三種不同材料的光敏電阻串聯組成能夠探測不同光源的電阻網絡。

3.2 顯示模塊

采用LCD12864進行顯示，將各個光敏電阻的采樣處理后的各種狀態值顯示出來。12864是一種圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅動器/列驅動器及128X64全點陣液晶顯示器組成，可完成圖形顯示也可以顯示8X4個漢字。LCD12864支持串行通訊模式，即只需要兩個信號就可以對其控制，即SID（數據端）、SCLK（時鐘端）兩個信號即可。片選端接電阻再電壓，PSB端接電阻再接地即可。

3.3 報警模塊

用一個PNP三極管和一個有源蜂鳴器，再加一個限流電阻即可組成。PNP三極管用來驅動蜂鳴器。限流電阻起限流作用，當三極管的基極加上一個電壓或者微小的電流時，三極管截止，蜂鳴器就不響了。

4 軟件設計

軟件設計主要是將光敏電阻進行采樣，將得到的數字信號進行處理，再通過LCD12864來顯示。軟件整體設計如圖2所示。

5 總結

本文介紹了光亮污染及其危害，提出利用光敏電阻的特性設計簡單的光亮檢測儀系統，該系統能夠將外界不同的光強顯示出來，并且設置了相應的報警功能，能夠在環境光強過高或者過低的情況下發出報警信號，系統不足的是不能進行光強的自動調整，這在后續的設計工作中應進一步完善。

[1] 李玲．光污染與城市建設[J]．工業安全與環保，2006，12（32）：56-57．

[2] 王建國．光污染及其負面效應[J]．東北師范大學學報，2006，(3):323-324．

[3] 浦昭邦.光電測試技術[M].北京：機械工業出版社，2009.

[4] 李群芳，肖看．單片機原理、接口及應用[M]．北京：清華大學出版社，2005．

The harms of light pollution and detection system

Gui Caiyun
(Yulin University,719000)

Light pollutioncaused great harm on human health and the natural environment,light pollution is the important project of environmental treatment,light pollution mainly comes from artificial light source,light intensity determines it’s pollution.This paper proposes take the characteristics of photosensitive resistance to make light pollution detectors,used to detect the light intensity in the surrounding environment.The detector system includes light intensity detection,and signal alarm,the light intensitydisplay of current environmental,according to the intensity of the part and report to the police. By the powerful control functions of Microcontroller,to achieve the real-time display and alarm function of light intensity.It play an important role for light source monitoring and controling.

light pollution;Photoconductive resistance;hardwaredesign;software design

TH741

符:A

高層次人才科研啟動基金項目（13GK36）