智能空氣檢測系統的開發

姚志婷，韓宇光，孫琦鈺，李 陽

（華東理工大學信息科學與工程學院，上海200237）

1 系統總體結構

對于環境情況的監控使空氣檢測系統的市場需求越來越大，利用ArduinoUNO作為主板，通過霧霾傳感器、光照傳感器、風速傳感器、雨滴傳感器和溫濕度傳感器檢測并獲得空氣質量數據，然后通過ESP8266WiFi模塊，將所檢測到的信息上傳至云平臺，實現空氣信息的實時共享，系統結構框圖如下圖1 所示[1]。

圖1 系統框圖

2 硬件設計

2.1 單片機控制模塊

Arduino是一個開源的、擁有簡單輸入/輸出的電路板，它沿用了Processing語言的開發環境[2]。Arduino的硬件部分由一個小型的微處理器和一個電路板組成[3]，Arduino上有14個數字IO引腳、6個模擬輸入引腳、6個模擬輸出引腳，得以滿足用戶的各種需求。

2.2 PM2.5模塊

系統采用的是夏普光學灰塵傳感器對空氣中所含的霧霾進行檢測。對模擬口接收到的數據進行處理，令表征空氣質量值與模擬口輸入值[4]V成一定的關系見式1.通過分析比對質量的數據，得到被測環境中的空氣質量等級，規定質量簡寫為q，當01050時，被測環境空氣質量等級為極差。

q=[（V/1024）-0.0356]×120 000×0.035（1）

2.3 WiFi模塊

在系統中將ESP8266搭載在Arduino上使用，從而能夠在環境中建立起Arduino單片機以及OneNET物聯網平臺之間的聯系[5]。OneNET開放的第三方接口可以使ESP8266WiFi模塊傳輸數據到云端儲存分析，以在OneNET中創建的儀表盤和曲線圖為媒介，構建實時污染物質量監測平臺。客戶端或監測點可以通過網頁進入OneNET平臺進行訪問，從而實現環境的實時監測。

3 軟件設計

系統通過WiFi將數據上傳，部分程序如下圖2，PM2.5所采取的數據經過處理后用data命名后上傳到云平臺。將ESP8266的工作模式設成了AP+STA模式，按照HTTP協議與OneNET平臺之間建立聯系，之后Arduino主板將數據發送至ESP8266模塊，模塊再將數據發送到OneNET云平臺，實現共享[6]。

圖2 軟件程序

4 運行結果測試與分析

OneNET平臺顯示：在OneNET云平臺搭建了一個應用管理界面，數據上傳之后會自動通過儀表盤的形式顯現出最新上傳的一個數據，以及以曲線圖的形式顯示各個傳感器數據的動態變化趨勢。圖3所示為當前顆粒物濃度為884，表示被測地空氣質量為差；光照強度采用百分制的形式，當前光照強度為76%，表示被測地光照強度良好，同時可知當前被測環境中溫度為29℃，濕度為61%[7]。

圖3 空氣各項指數顯示

5 結束語

本空氣檢測系統與市面上一般的空氣檢測系統相比，實現了多種參數同時檢測的功能，且在數據采集上檢測精確，滿足大部分人群對于空氣檢測的要求。該檢測系統不僅可以隨時隨地的指示當前的環境參數，還能夠將數據及時上傳至云平臺實現及時的數據共享。

[1]米歇爾·麥克羅伯茨（MichaelMcRoberts）著，Arduino從基礎到實踐[M].楊繼志，郭敬,譯.北京：電子工業出版社，2013.

[2]John-David.Arduino機器人權威指南[M].北京：電子工業出版社，2014.

[3]MassimoBanzi.愛上Arduino[M].2版.北京：人民郵電大學出版社，2016.

[4]SimonMonk.Arduino編程指南[M].北京：人民郵電出版社，2016.

[5]曹振民，陳年生，馬 強等.基于ESP8266的無線控制電路設計[J].工業控制計算機，2017，30（01）：68-69.

[6]MassimoBanzi.愛上Arduino[M].2版.北京：人民郵電大學出版社，2012.

[7]候杰林，張青春，符 駿.基于OneNET平臺的水質遠程監測系統設計[J].淮陰工學院學報，2016，25（03）：10-13.