室内环境监控系统电路原理图

室内环境检测及控制系统设计摘要：近年來，随着经济的快速发展，人们的物质生活水平和精神追求不断提高，对其住宅室内的装饰装修也越来越重视。

虽然装饰装修材料不断发展，但装饰装修造成的污染仍然不可忽视，居住环境的好坏直接影响到居民的心情和身体健康。

美国成立的专门机构，通过历时5年的调查研究发现，许多民用和商用建筑室内的空气污染程度是室外空气污染的2-5倍，有的甚至超过100倍。

本文主要针对室内环境检测及控制系统设计进行简要分析。

1室内环境检测概述室内环境检测是一个新兴的行业，针对室内装饰装修和家具添置引起的环境污染超标情况进行分析，其结果具有绝对的法律效力，根据检测结果可以有针对性地采取不同的防控措施。

日常所说的室内环境包含很多方面，比如：日常起居室，工作的写字楼或者办公室，文娱场所、医疗机构病房、学校建筑、宾馆等场所，而这些室内环境都与人们日常生活息息相关，其室内环境质量的好坏都直接影响到人们的身心健康。

2系统硬件方案设计及主要硬件模块设计基于ARM的室内环境检测及控制系统硬件结构主要由单片机控制模块、光感应模块、温湿度采集模块、红外感应模块、键盘控制模块、液晶显示模块、电机驱动模块、步进电机模块、风扇模块、蜂鸣器报警模块、密码锁功能模块等部分构成。

总体框图如图1所示。

图1基于ARM的室内环境检测及控制系统硬件结构框图2.1温度采集与风扇控制模块温度传感器的种类有很多，在高精度、高可靠性的应用场合时，DS18B20应用广泛。

它具有精度高、体积超小、硬件功耗超低、抗干扰的能力强等特点。

DS18B20在使用时需要在DQ出接一个上拉电阻，以保持数据口一直保持高电平，以保证数据能够正常采集。

电路接线如图2所示。

图2DS18B20接线图在本设计中采用一个带有5V的直流电机的风扇模拟空调调节室内温度。

接线图如3所示。

当温度超过限定值时，单片机输出一个低电平驱动风扇工作。

图35V风扇接线图2.2湿度采集模块采用HR202电阻式湿度传感器采集湿度。

基于Zigbee的室内环境监测系统设计研究作者：汪雷来源：《江苏理工学院学报》2018年第02期摘要：建筑物具有房间多、范围广的特点。

为了方便用户能够直观的了解室内环境信息，系统设计了地图管理模块。

环境监测系统由监测中心和传感器网络组成，传感器采集室内环境的信息通过无线的方式把数据发送到终端节点，终端节点通过串口把数据传送至监控中心，再进行数据的分析。

给出了系统的功能设计，数据库设计，软件设计。

关键词：无线传感器；监控系统；数据库中图分类号：X830.7 文献标识码：A 文章编号：2095-7394（2018）02-0014-06随着我国的经济发展和科学技术水平的提高，人们对于学习、生活环境的安全性、舒适性要求日益增长，尤其是对室内环境质量的更是严格。

在日常生活中，通常要求一个温度适宜的环境。

因此，有必要了解室内的实时温度、湿度、煤气的浓度，以便于进行一定调节。

从而减少由于环境因素的超标对人体造成的伤害。

传统的室内环境监控系统所需的设备较多，布线复杂，可靠性低，抗干扰能力差，日常管理和维护的费用高。

物联网技术可以解决这个问题。

物联网是在互联网基础上延伸和扩展的网络，是通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

ZigBee 技术是物联网的核心技术之一，是近年来发展起来的一种近距离无线通信技术。

ZigBee 技术以其低功耗、易组网、低成本、短时延、高容量、高安全等优点在智能家居应用中受到广泛关注。

基于此本文设计了运用ZigBee技术的监测系统。

1 系统框架整个系统由监控中心和Zigbee传感器网络组成如图1所示，ZigBee 网络通常由三个节点构成：协调器（ Coordinator）节点、路由器（ Router）节点、传感器（ End Device）节点。

[1]协调器节点是整个网络的核心，负责网络的启动、配置和管理。

基于单片机的室环境监测仪的设计摘要本系统满足室环境变量实行全面、实时、长期监测的要求, 实现室环境温湿度、可燃气体浓度检测的自动化和智能化。

系统以单片机为核心，以温度、湿度传感器，气敏传感器作为测量元件，通过单片机与智能传感器相连，采集并存储智能传感器的测量数据，经过分析处理将结果显示于LCD液晶屏。

在单片机系统中，还要实现超限报警和数据辅助存储功能。

本设计主要做了如下几方面的工作:一是确定系统的总体设计方案：包括系统应具备的功能、达到的技术指标、系统的设计原则；二是整个系统和各个模块的硬件和软件的设计：传感器的静动态特征分析使用、使用单总线技术的SHT11数字温湿度传感器的测温湿电路以及程序设计、使用气敏传感器MQ211进行数据采集的电路以及程序设计；三是报警、按键的电路和程序设计。

该设计对室温湿度实现了检测与显示,而对CO和甲烷等有害气体完成超标报警，为人们的生活、娱乐及公共场所的环境提供了一种有效的防护系统。

关键词：单片机，STC89C52，SHT11，温湿度监测，MQ211，室环境MCU-BASED INDOOR EVENVIRONMENTAI MONITORING SYSTEMABSTRACTThe system meets the implementation of a comprehensive indoor environmental variable, real-time, long-term monitoring requirements. System microcontroller core, temperature, humiditysensors, gas sensors as measuring devices, smart sensors through theMCU and connect smart sensors collect and store measurement data,through analyzing and processing the results shown in the LCD liquidcrystal screen. In the SCM system, but also assisted to achieveover-limit alarm and data storage capabilities.This design made the following main aspects of work:First,determine the system's design program: including system should havefunctions to the technical specifications, system designprinciples;Second, the whole system and each module of the hardwareand software design: static and dynamic characteristics of thesensor to use, single-bus technology SHT11 digital temperature andhumidity sensors measuring temperature and humidity circuit andprogram design, use of gas sensor data acquisition MQ211 circuit andprogram design;Third alarm, circuit and button programming.The design of the indoor temperature and humidity to achieve thedetection and display, while CO and methane, and other harmful gasesto complete excessive alarm, as the people's life, entertainment andpublic places to provide an effective environmental protectionsystem.KEY WORDS：Single-chip microcomputer, STC89C52, SHT11, monitoringof temperature and humidity, MQ211, indoor environment学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

基于物联网旳室内环境甲醛监控系统设计与实现目录第一章绪论 01.1 选题背景 01.2小结 0第二章作品方案设计 (1)2.1 作品方案 (1)2.1.1 作品概述 (1)2.1.2 上位机软件设计及WEB服务器设计 (3)2.1.3 网关设计 (4)2.1.4 ZigBee无线传感器网络旳设计 (5)2.2 预期目旳 (5)2.3 小结 (6)第三章上位机与WEB服务器设计 (6)3.1上位机软件设计 (6)3.1.1功能模块 (8)3.2 小结 (13)第四章网关数据收发软件设计 (14)4.1硬件系统 (14)4.1.1 SIM900A 开发板 (14)4.1.2 协调器 (15)4.2 软件系统 (17)4.2.1 GPRS模块程序设计 (17)4.2.3 ZigBee协调器程序设计 (19)4.3小结 (20)第五章底层ZigBee节点软硬件设计 (21)5.1硬件系统 (21)5.1.1 ZigBee节点底板电路设计 (21)5.1.2 甲醛检测传感器MS1100-P111 (22)5.2软件设计 (23)5.3小结 (24)第六章测试和成果分析 (26)6.1测试目旳与方案 (26)6.2 上位机软件测试 (27)6.3 网关测试 (28)6.4 底层ZigBee网络测试 (29)参照文献 (30)附件 (30)第一章绪论1.1 选题背景甲醛具有比较高旳毒性并且被我国列入在有毒化学品优先控制名单上。

甲醛己经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。

它是公认旳变态反应源，也是潜在旳强致突变物质之一。

甲醛问题己成为全球公共卫生关注旳焦点。

近年来，家庭装修成为人们时尚旳追求，但在美化了居室环境旳同步，也因诸多装饰材料中具有毒物质，导致室内空气污染，尤其是室内甲醛污染更为严重，对人体旳健康导致了极大旳危害。

因此加强对甲醛污染旳监测和控制，对于保护人类平常生活旳健康具有要旳理论意义和实践意义。

除采用常规措施将其清除外，对存在甲醛旳环境及时通风是关键。

室内空气质量监测系统的设计与实现郭联金;虞晓琼;王国胜;林继隆【摘要】采用无线传感器网络技术和基于ARM+Linux的嵌入式系统架构,设计了一款室内空气质量监测系统,能对甲醛、PM2.5等空气品质因子进行现场数据采集,并通过二级数据融合评估和输出室内空气环境的质量等级.客户端计算机与智能手机可借助于无线与有线网络,对数据进行远程访问和实时监测,为实现物联网应用中的环境监测提供了有效的解决方案.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2016(035)018【总页数】4页(P99-102)【关键词】多传感器;数据融合;室内环境;远程监测【作者】郭联金;虞晓琼;王国胜;林继隆【作者单位】东莞职业技术学院机电工程系,广东东莞 523808;东莞职业技术学院机电工程系,广东东莞 523808;深圳信息职业技术学院交通与环境学院,广东深圳518172;东莞职业技术学院机电工程系,广东东莞 523808【正文语种】中文【中图分类】TP23引用格式：郭联金，虞晓琼，王国胜,等. 室内空气质量监测系统的设计与实现[J].微型机与应用，2016,35(18)：99-102.对室内空气质量进行实时、长期的监测和控制对于保障大众身体健康具有非常现实的意义。

目前，采用嵌入式技术与无线传感网络对室内环境进行远程监测与控制，并构建物联网，已成为智能家居的发展趋势和研究热点[1-3]。

温湿度和有害气体浓度是评判室内空气品质不可或缺的参数。

采用ZigBee无线传感器网络技术和基于ARM+Linux的嵌入式系统架构设计了一款室内空气质量监测系统。

该系统可对甲醛、一氧化碳、TVOC(总挥发性有机化合物)、PM2.5的浓度及温湿度进行数据采集，通过数据融合计算、评估和输出室内空气环境的质量等级。

客户端(计算机或智能手机)可通过互联网和无线网络对数据进行远程访问。

ZibBee无线传感器网络分布在监测区域，由多个数据采集节点组成，采用无线并行通信方式，通过感知和采集温度、湿度、气体浓度等环境参数，形成一个相互协作的网络[4]。

室内环境亮度监控装置设计摘要本设计的主要目的是利用光敏电阻特性检测室内光强并根据监测结果自动开合双层窗帘，使生活更加简洁，自动化。

本系统主要由稳压直流电源、光敏电阻、电压比较器、触摸延时开关、电机正反转电路等部分组成。

利用光敏电阻受光照表现出的电阻变化特性，产生高低电平，送到电压比较器产生信号脉冲，利用两个电压比较器控制电动机的正转与反转带动内层窗帘的开合。

另外由手动触摸开关打开外层窗帘。

关键词双层窗帘；稳压直流电源；光敏电阻；电压比较器；触摸延时开关；电机正反转1 设计要求该系统能够对室内环境亮度进行检测指示和控制。

2 设计分析及方案论证2.1 设计分析首先，电路要求有装置能够对室内环境亮度进行检测。

这就要求电路中必须有一个感光电路，在电路中我们选用光敏电阻作为感光电路。

它对光的变化非常敏感，在光的照射下，阻值会明显变小。

利用这一特性可进一步设计下面的检测电路。

其次，电路要求能够控制室内环境的亮度。

这是本次设计的主要部分，即控制电路。

由光敏电阻的特性可知，光照会引起它的阻值的变化，而阻值的变化又会引起电路中电压或电流的变化。

因此控制电路器件可选用压控或流控的器件，在电路中我们选用了电压比较器和晶体管来构成主控电路。

首先比较器输入电位的高低可控制输出电平的高低，比较器的输出连接着电机正反转电路。

最后，就是制动电路。

根据要求窗帘接触到边沿时，电动机停止转动。

当窗帘拉开或关闭到位时，将会接触到开关，使得开关闭合，那么将电动机短路，电机将停止工作。

这就达到了控制窗帘到位后电动机停止转动的要求。

2.2 设计方案论证（1）方案选择方案一：遥控窗帘利用红外遥控器发出正反转和停止信号，作用于窗帘上的红外感应接收器接收到信号后根据遥控命令控制马达的运行状态，从而达到远距离对窗帘的控制。

方案二：光控自动窗帘采用集成运放电路制作的光控自动窗帘电路，它是利用环境光线的照射来实现窗帘的自动开合（窗帘在清晨能自动拉开，在傍晚能自动关闭）。

监控系统使用说明书-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1监控系统用户操作说明监控系统用户操作说明一、监控系统概述1、监控系统原理图：2、监控系统设备说明：电视墙(彩色监视器)彩色监视器是视频摄像显示设备之一，主要为了方便监控，易于观察。

本设备与矩阵控制器连接。

使用前应确认监视器是否连接电源、与矩阵连接视频线。

开启关闭设备，应先关闭监视器电源，再关闭供电插座电源。

具体操作使用，详见附件１－彩色监控器使用手册。

附件１：彩色监控器使用说明书3、彩色摄像机设备说明：彩色摄像机全称是半球彩色摄像机，它起到室内监控设备的摄像功能。

彩色半球摄像机接线有2根，一根是本身的视频线，另外一根为电源线。

视频线采用BNC接头于彩色摄像机、食品分配器连接。

电源线采用220V电源供电。

设备本身只能固定在吊顶天花板上，不能自动移动，而本监控设备需要24V支流电源供电，采用一对一的变压器供电，220V 电源由监控室内双电源配电箱供应。

如出现监控器不能采集数据，可更换摄像机保证系统正常运行。

使用注意事项：a)本设备为精密光学电子设备，除正确安装使用外，保护保养工作尤其重要。

b)注意使用时电源电压，切勿插入高压，否则会烧坏设备。

c)透明球罩应保持清洁，如有灰尘或赃物，应用脱脂棉沾少许中性清洗剂轻轻擦拭，球罩不得接触硬物或用粗布擦拭，以免影响设想功能。

d)因摄像头镜面采用光学镀膜，严禁用手触摸或擦拭摄像头镜面。

以免破坏光学性能。

4、室外云台：室外云台是室外使用的摄像设备，因为使用云台防护罩，可以防雨雪、防尘、防冰雹。

并在云台上方设置夜间照射卤化灯。

可以全天候使用。

云台可以全方位旋转录像，也可进行远近的调焦功能。

云台连接线有3种，首先是视频信号线，视频线两端用BNC接头把云台与视频分配器连接。

其次是电源线，220V电源。

实际云台同样采用24V直流电源供电，但是变压器在其内部已经安装。

使用注意事项：a)云台机芯水平转动不得超过356度，否则会导致内接线缠绕引起故障。

56 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering软件开发• Software Development【关键词】环境监测STM32 单片机 远程监控1 引言随着社会经济和科技的飞速发展，人们对美好生活高质量的追求，对居住环境的要求也不断提高，对环境各类数据测量值（如PM2.5、噪声、温湿度）都十分注重；同时在农业种植方面，蔬菜大棚的日益增多，如何控制棚内环境参数也是目前农业科技发展中必不可少的环节，了解了环境的光照，温度、湿度才能更好地改善种植环境，提高产品质量与产量。

本文提供的室内环境监测系统既可以用在居家环境又可以用在蔬菜大棚，同时通过手机APP 或者网页远程监控室内环境变化。

2 系统总体设计本系统采用多种传感器，包括温湿度传感器、噪声传感器、光照传感器、PM2.5传感器，监测到的信号变化通过STM32单片机进行模数计算，将结果显示在OLED 屏幕上，便于观察，同时采用无线模块ESP8266将采集到的数据，通过互联网传输至阿里云端的数据库。

同时采用配套开发的手机APP 客户端进行远程监测，在电脑端用网页进行查看。

因此对于本系统而言主要硬件电路设计与软件编程设计两个部分。

3 硬件电路设计硬件电路主要有STM32单片机核心控制模块、电源转换电路、放大电路、OLED 显示基于STM32的室内环境监测系统的设计与开发文/陈红1 印春晓1 韦金言1 王文策1 李玮2电路、无线传输电路、以及多传感器采集电路组成。

通过电源转换电路将5V 电压转换成STM32的供电电压3.3V ，保证正常的额定电压。

STM32单片机采集各传感器发送来的信号，通过模数转换，转换成数字信号，显示在OLED 显示屏中。

同时通过无线模块ESP8266将数据传送至阿里云端的服务器，并将数据存放在云端数据库。

手机客户端和网页端都可以从阿里云服务器端获取数据，进行实施显示和更新，做到远程访问。

基于物联网的老年人室内居住环境监测系统随着生活水平越来越高，人们对家居环境的舒适性要求也越来越高，伴随着科技发展和医疗水平的不断提高，人们的预期寿命也不断提高，我国老龄化进程不断加速。

而老年人作为一类特殊群体，身体机能下降，抵抗差，对环境的适应性差，温度和湿度等环境的变化都很容易生病，应特别注意保持室内温度以免睡时受寒，引起腹痛、泄泻等病。

老人是社会弱势群体，还有时不时的健忘。

由于健忘而常常忘记锁好门窗，未及时关闭煤气阀。

从而导致窃贼入室盗窃造成财物损失，以及煤气中毒。

老人居住环境安全隐患如此之多，那么，有一个安全、舒适的居住环境对于老年人来说尤其重要。

1 总体设计该系统采用Ardunio nano板作为系统控制的核心单元，该系统由主控制模块、环境监测模块、及数据显示模块这三大模块组成。

Ardunio nano板作为主控芯片模块，DHT11温湿度传感器、人体红外传感器、光敏传感器以及MQ-2烟雾检测模块作为环境监测模块，液晶屏作为数据显示模块组成。

最终做出一个能实时监控老年人室内居住环境，并将老人室内居住环境的数据信息在APP上实时更新显示的系统。

产品设计图如下：图1 产品方案工作原理图系统工作时，能实时监测环境数据；当室内有火源引发火灾时，产生的浓烟会触发烟雾传感器，发出报警，并打开排风扇进行排烟；当有陌生人闯入老人的居住环境，门窗口的人体红外会检测到有人闯入，同时蜂鸣器进行报警状态；室内温度则通过SHT11温湿度传感器进行检测并显示在液晶显示屏上起到让老人通过看见室内的温度变化及时添衣，所有室内数据通过WIFI模块上传数据可在终端APP进行查看。

而光敏传感器控制走廊开关灯则是起到了节能减排的作用。

2硬件电路的设计3.2.1主控制模块主控制模块选择了Arduino Nano 板，Arduino Nano 是一款基于 ATmega328P的开发板。

选择nano板是因为操作性强，体积较小便于实物产品的包装，其次因其端口较多便于直接使用，它可以直插面包板的。