淺析低功耗室內空氣質量檢測系統的設計與研究

呂春梅

中國建材檢驗認證集團廈門宏業有限公司（361100）

淺析低功耗室內空氣質量檢測系統的設計與研究

呂春梅

中國建材檢驗認證集團廈門宏業有限公司（361100）

從根本上來講，居室空氣質量與居民本身的健康之間具備內在性的聯系。目前的狀態下，很多商場、飯店賓館以及辦公室等室內空間都呈現了超標的毒害性成分，其中典型為甲醛等毒害性較強的裝潢用材。對于毒害性建材如果不慎加以利用，那么很可能傷害到呼吸道、眼部、肺部及其他關鍵性的器官，甚至誘發致命性的癌癥等。因此可見，針對室內空氣有必要予以全方位的檢測，借助低功耗系統來實現上述的檢測流程。低功耗的檢測系統具備突顯的專門性特征，對此應當予以優化設計。

低功耗；室內空氣質量檢測；系統設計

截至目前，已有很多類型的專門系統都能用來檢測室內空氣。然而不應當忽視，某些系統整體上表現為相對較高的功耗，而與之相應的能耗總量也是十分顯著的。從現狀來看，有關部門正在致力于研發專用性較強的新型室內檢測裝置，此種類型的裝置有助于優化關鍵性的檢測流程，同時也在根本上節省了能耗[1]。因此可以得知，建立于低功耗前提下的新型監控系統本身具備獨特的檢測技術優勢，借助屏幕顯示的方式來呈現實時性的室內空間濕度、溫度以及甲醛讀數等。同時，上述的低功耗系統相比來講占據了更小體積，自身重量也是較輕的，因此尤其適用于現階段的室內空氣全面檢測。

1 低功耗檢測系統的基本特性

檢測室內空氣的專用系統具備功耗較低的優勢，因此更適合運用于現階段的室內空氣監控與檢測。從基本特征來看，低功耗系統設有特定規格的單片機，在此基礎上配置了液晶的顯示模塊、傳感器模塊、轉化模塊以及其他核心性的模塊[2]。近些年以來，信息化手段正在全面融入整個檢測過程，因此有助于全面優化檢測室內空氣的操作流程。

圖1 檢測室內空氣質量的低功耗裝置基本流程

具體在實現檢測時，系統可以借助傳感器來實現全方位的甲醛檢測，以便于精確測定各個時間段的甲醛濃度。除此以外，傳感器還能精確辨別可燃性的、毒害性的以及其他室內氣體，典型為一氧化碳、甲醛及其他類型的室內氣體。借助濕度傳感器以及溫度傳感器，就可以開展實時性的室內檢測，然后借助A/D的模塊轉換裝置來完成全過程的模數變換。從現狀來看，很多液晶顯示屏設計了段式的基本結構，因此有助于精確顯示實時性的空氣質量，見圖1。

2 設計硬件電路

2.1 傳感器與主控芯片

從材質特性的角度來講，傳感器材料本身具備優良的活性以及敏感性。因此可見，半導體以及金屬氧化物都可以用來制作上述的傳感器。如果外溫表現為頻繁升高的狀態，那么傳感器將會呈現氧化反應。受到上述狀況帶來的影響，氧負離子將會受到相應的電離作用，同時也可能受到吸附作用的影響，因此表現為整體濃度升高的趨勢[3]。此外，如果涉及到氣體還原的反應，傳感器裝置將會降低整體性的表面濃度。傳感器不僅可以辨別甲醛濃度，還能同時輸出電平信號以及模擬信號。

在低功耗的裝置中，主控芯片設有混合式的精簡指令集，針對各種類型的信號都能予以精確檢測。與傳統的檢測裝置相比來看，建立于超低功耗基礎上的主控芯片具備了更快的運行速度。在必要的時候，針對低功耗系統通常可以將其轉換成省電模式，然后只需很短的時間就能再次將其喚醒。因此可見，空氣檢測系統占據了較少的用地面積，有助于實現12位以上的系統分辨率。

2.2 溫度與濕度的傳感裝置

空氣檢測系統不能缺少濕度檢測器以及溫度檢測器，如果要檢測實時性的溫濕度，則必須配置相應的傳感器[4]。近些年以來，很多室內檢測裝置都設有DHT21或者AM2301的新型復合式設施。通過運用此種類型的傳感設施，就可以實現全過程的復合式溫濕度監控。這是因為，傳感器設有電容式元件，因此可以借助特定類型的感溫元件來連接單片機，進而實現了溫濕度信息的全過程傳輸。目前的狀態下，上述檢測系統已頻繁適用于揮發性氣體的精確檢測，因此在客觀上延長了系統壽命并且突顯了優良的可靠性。

2.3 轉換電路

轉換電路應當能夠用來實現A/D的全面轉換。模擬信號來源于氣體傳感器，而數字信號則來源于微處理器。因此可見，對于上述兩種類型的檢測信號應當予以適度的轉換，然后將其變換成可識別度較強的信號或者數值。此外，針對模擬電壓也要將其限制于特定的限度內，借助放大電路來實現全過程的電壓信號變換[5]。從現狀來看，某些單片機設有專門性的轉換性能，因此可以用來輔助模數轉換，確保實現精確度更高的轉換流程。

2.4 室內的報警系統

報警系統的根本價值就在于實現精確度較高的室內氣體監控。通常來講，報警系統應當設有聲光報警的蜂鳴器以及顯示屏，借助電路來實現二者的串聯。針對各種類型的毒害性氣體而言，報警系統都應當配置相應的發光二級管，對此設計成綠色與紅色的兩類二極管顏色。在特殊狀況下，如果檢測出超標狀態的毒害氣體濃度，那么紅色二極管將會突然表現為發光現象，蜂鳴器也會因此而迅速實現啟動。

3 具體的系統運行

在測查室內濕度以及室內溫度時，通常需要借助特定類型的濕度傳感器，據此實現多層次的室內空氣檢測。經過全方位的檢測對比之后，系統將會給出標準室內濕度與真實濕度之間的數值比例。因此可見，上述檢測模塊應當專門針對室內濕度或者室內溫度，同時也要致力于提升其精準度。

在測查毒害性氣體時，單片機與檢測模塊之間應當完成全方位的對接，運用無縫銜接的手段來測查毒害性的室內氣體。系統如果識別了毒害氣體，那么還需借助A/D轉換的措施來變更特定的數字信號以及濃度信息[6]。單片機設有上述的內置性模塊，據此就能開展全過程的濃度檢測并且順利完成信號變換。通過運用顯示屏來呈現上述信息，經過修正可得實時性的毒害氣體濃度，確保將其限制于特定的濃度范圍內。

除此以外，檢測系統還會涉及到其他類型的室內檢測。從目前的現狀來看，低功耗的檢測裝置還能用來監控其他類型的室內氣體，對其濃度予以精確的識別與判斷。相比來看，低功耗系統本身占據了較少的室內空間，同時也具備便攜性與低功耗性的典型特征。因此可見，低功耗系統尤其適用于家居環境的全面檢測，確保完成及時性的判斷。

4 結語

與傳統模式的室內檢測裝置相比，新型的檢測裝置本身具備更低的功耗特征，借助此種類型的裝置系統也能精確判定可燃性丙烷、甲烷以及甲醛等毒害物質濃度。具體在檢測整個居室的空氣質量時，低功耗系統也有助于持續性的電能供應，同時具備便攜性以及輕質性的優勢。未來在實踐中，設計人員還需不斷的摸索，在此前提下致力于健全空氣檢測的低功耗系統設計，密切關注其中涉及到的各項設計要點。

[1]劉悅婷,王翰平,徐俊璽,劉正云.基于STC89C52的空氣檢測系統的設計[J].蘭州文理學院學報(自然科學版),2017(5):71-74.

[2]劉永濤,劉佳,夏旭洪,等.基于LabVIEW的遠程空氣顆粒物含量監測系統設計[J].華北科技學院學報,2016,13(3):62-67.

[3]陳雙葉,徐文政,丁雙春,等.智能家居室內空氣質量檢測、評價與監控系統設計[J].信息通信技術,2016,10(3):49-56.

[4]許元,牛熠,肖達根.一種空氣質量檢測系統的設計與實現[J].電子技術與軟件工程,2016(2):77.

[5]朱穎.基于單片機的室內粉塵與異味檢測系統設計[J].自動化與信息工程,2015,36(1):37-40.

[6]張豐壯,高坤,王雪,等.低功耗、便攜式室內空氣質量檢測系統設計[J].計算機光盤軟件與應用,2013,16(22):65-66.