建筑室內綜合環境檢測系統設計

◎闞英男 趙華清 朱偉亮 李曉 季修順

隨著智能建筑的日益發展，建筑室內的多種環境參數逐漸被人們重視并采用多種方法進行實時檢測，用于評估和分析室內環境狀況等。通常檢測的參數包括溫度、濕度、二氧化碳氣體濃度、甲醛濃度、甲烷濃度、光照度等，通過使用多種傳感器，可以有效地將物理模擬量轉化為數字量，便于數據的分析、存儲和傳輸等。本文設計了建筑室內綜合環境檢測系統，可以實現低成本的參數檢測功能，研究成果具有一定的工程參考價值和潛在的商業價值。

引言：建筑室內綜合環境檢測主要包括溫度、濕度、光照度、有害氣體檢測等方面，對建筑室內的多種環境要素進行量化、采集測量及控制，通過精準的要素采集測量和控制，是建筑實現智能化的前提之一，也是改善人們生活和工作環境的重要前提，是近年來的國內外研究熱點。

目前，基于傳感器進行環境各項要素檢測是國內外較為先進的方法，通過智能化控制，實現實時的數據采集和傳輸，可以有效地對室內環境的各個要素進行檢測。因此，使用傳感器研制的建筑室內綜合環境檢測系統是本文的主要內容。

通過研制無線通信電路，可以在建筑室內一定區域內設置多個無線檢測節點，每個節點都可以對上述各個要素進行檢測，各個節點通過無線通信方式與嵌入式無線控制終端進行通信，再由嵌入式無線控制終端與互聯網相連，可實現互聯網遠程訪問建筑內的環境參數的功能。

設計的建筑室內綜合環境檢測系統，可以有效地實時采集環境參數，采集的數據既可以用于建筑室內的環境改善，也可以作為建筑室內環境監控裝置，對溫濕度超標、危險氣體濃度過高等做出預警，因此具有重要的研究價值。

一、系統功能概述

檢測系統主要檢測四個方面的建筑室內環境參數，包括建筑室內的溫度、濕度、光照度和危險氣體濃度。檢測和監控室內環境溫度，可以有效地評估室內的舒適程度，用于其他智能建筑的自動化系統聯動，例如空調系統或取暖系統等。室內環境濕度的檢測可以聯動加濕器或抽濕機等設備。室內光照度的檢測可以聯動自動窗簾系統、自動LED照明燈具的亮度控制等智能化系統。室內危險氣體通常包含三個方面，第一是一氧化碳氣體濃度，室內一氧化碳氣體濃度升高會導致室內人員不舒適甚至中毒的現象，第二是甲烷氣體，天然氣泄漏等情況會導致室內甲烷氣體濃度過高，進而導致爆炸的事故，第三是二氧化碳氣體濃度，室內二氧化碳濃度過高會導致人們困乏等現象。因此室內的多種氣體均需要進行有效實時的檢測，便于優化室內環境、避免事故等。當檢測的具體氣體濃度升高到預警值時，系統可以進行報警，從而避免惡性事故的發生。能夠實現智能化環境參數檢測的建筑，可以有效地提升室內環境質量，進而提升建筑本身的商業價值，因此檢測系統的研究是十分重要的。

二、系統結構

系統結構示意圖如圖2所示，系統中包含多個檢測節點，每個檢測節點都具有多種環境參數的檢測能力，各個節點通過集成的無線模塊，可以進行無線通信，和嵌入式控制終端進行通信，將采集到的數據通過無線的方式傳輸給嵌入式控制終端。另一方面，嵌入式控制終端可以將數據發布給計算機和其他智能設備，如智能手機和平板電腦等。

三、節點電路的研制

檢測系統中包含多個檢測節點，每個節點都能夠對該區域的溫濕度、光照度、有害氣體濃度等信息進行檢測，單個節點的電路可以主要分為四個部分：1.供電電路：檢測儀應具備市電直接供電和電池供電兩種方式。2.主控制器電路：綜合考慮處理能力、片上資源、穩定性、價格等要素后，選取適當的主控芯片并完成主控制器電路，還包含顯示、串口通信、鍵盤等電路。3.傳感器電路：完成溫濕度、光照度、有害氣體濃度傳感器電路。4.無線通信電路：包括射頻通信電路，例如在測量有害氣體濃度的同時，可以實時地傳輸氣體濃度信息和位置信息至上位機。

結論：本文設計了建筑室內綜合環境檢測系統，可以實現低成本的環境參數檢測功能，檢測參數包括室內溫度、濕度、甲烷氣體濃度和光照度。檢測節點集成了無線通信模塊，可以實現無線通信功能，研究內容即具有科研價值，也具有一定的商業價值。