浅析低功耗室内空气质量检测系统的设计与研究

吕春梅

中国建材检验认证集团厦门宏业有限公司（361100）

浅析低功耗室内空气质量检测系统的设计与研究

吕春梅

中国建材检验认证集团厦门宏业有限公司（361100）

从根本上来讲，居室空气质量与居民本身的健康之间具备内在性的联系。目前的状态下，很多商场、饭店宾馆以及办公室等室内空间都呈现了超标的毒害性成分，其中典型为甲醛等毒害性较强的装潢用材。对于毒害性建材如果不慎加以利用，那么很可能伤害到呼吸道、眼部、肺部及其他关键性的器官，甚至诱发致命性的癌症等。因此可见，针对室内空气有必要予以全方位的检测，借助低功耗系统来实现上述的检测流程。低功耗的检测系统具备突显的专门性特征，对此应当予以优化设计。

低功耗；室内空气质量检测；系统设计

截至目前，已有很多类型的专门系统都能用来检测室内空气。然而不应当忽视，某些系统整体上表现为相对较高的功耗，而与之相应的能耗总量也是十分显著的。从现状来看，有关部门正在致力于研发专用性较强的新型室内检测装置，此种类型的装置有助于优化关键性的检测流程，同时也在根本上节省了能耗[1]。因此可以得知，建立于低功耗前提下的新型监控系统本身具备独特的检测技术优势，借助屏幕显示的方式来呈现实时性的室内空间湿度、温度以及甲醛读数等。同时，上述的低功耗系统相比来讲占据了更小体积，自身重量也是较轻的，因此尤其适用于现阶段的室内空气全面检测。

1 低功耗检测系统的基本特性

检测室内空气的专用系统具备功耗较低的优势，因此更适合运用于现阶段的室内空气监控与检测。从基本特征来看，低功耗系统设有特定规格的单片机，在此基础上配置了液晶的显示模块、传感器模块、转化模块以及其他核心性的模块[2]。近些年以来，信息化手段正在全面融入整个检测过程，因此有助于全面优化检测室内空气的操作流程。

图1 检测室内空气质量的低功耗装置基本流程

具体在实现检测时，系统可以借助传感器来实现全方位的甲醛检测，以便于精确测定各个时间段的甲醛浓度。除此以外，传感器还能精确辨别可燃性的、毒害性的以及其他室内气体，典型为一氧化碳、甲醛及其他类型的室内气体。借助湿度传感器以及温度传感器，就可以开展实时性的室内检测，然后借助A/D的模块转换装置来完成全过程的模数变换。从现状来看，很多液晶显示屏设计了段式的基本结构，因此有助于精确显示实时性的空气质量，见图1。

2 设计硬件电路

2.1 传感器与主控芯片

从材质特性的角度来讲，传感器材料本身具备优良的活性以及敏感性。因此可见，半导体以及金属氧化物都可以用来制作上述的传感器。如果外温表现为频繁升高的状态，那么传感器将会呈现氧化反应。受到上述状况带来的影响，氧负离子将会受到相应的电离作用，同时也可能受到吸附作用的影响，因此表现为整体浓度升高的趋势[3]。此外，如果涉及到气体还原的反应，传感器装置将会降低整体性的表面浓度。传感器不仅可以辨别甲醛浓度，还能同时输出电平信号以及模拟信号。

在低功耗的装置中，主控芯片设有混合式的精简指令集，针对各种类型的信号都能予以精确检测。与传统的检测装置相比来看，建立于超低功耗基础上的主控芯片具备了更快的运行速度。在必要的时候，针对低功耗系统通常可以将其转换成省电模式，然后只需很短的时间就能再次将其唤醒。因此可见，空气检测系统占据了较少的用地面积，有助于实现12位以上的系统分辨率。

2.2 温度与湿度的传感装置

空气检测系统不能缺少湿度检测器以及温度检测器，如果要检测实时性的温湿度，则必须配置相应的传感器[4]。近些年以来，很多室内检测装置都设有DHT21或者AM2301的新型复合式设施。通过运用此种类型的传感设施，就可以实现全过程的复合式温湿度监控。这是因为，传感器设有电容式元件，因此可以借助特定类型的感温元件来连接单片机，进而实现了温湿度信息的全过程传输。目前的状态下，上述检测系统已频繁适用于挥发性气体的精确检测，因此在客观上延长了系统寿命并且突显了优良的可靠性。

2.3 转换电路

转换电路应当能够用来实现A/D的全面转换。模拟信号来源于气体传感器，而数字信号则来源于微处理器。因此可见，对于上述两种类型的检测信号应当予以适度的转换，然后将其变换成可识别度较强的信号或者数值。此外，针对模拟电压也要将其限制于特定的限度内，借助放大电路来实现全过程的电压信号变换[5]。从现状来看，某些单片机设有专门性的转换性能，因此可以用来辅助模数转换，确保实现精确度更高的转换流程。

2.4 室内的报警系统

报警系统的根本价值就在于实现精确度较高的室内气体监控。通常来讲，报警系统应当设有声光报警的蜂鸣器以及显示屏，借助电路来实现二者的串联。针对各种类型的毒害性气体而言，报警系统都应当配置相应的发光二级管，对此设计成绿色与红色的两类二极管颜色。在特殊状况下，如果检测出超标状态的毒害气体浓度，那么红色二极管将会突然表现为发光现象，蜂鸣器也会因此而迅速实现启动。

3 具体的系统运行

在测查室内湿度以及室内温度时，通常需要借助特定类型的湿度传感器，据此实现多层次的室内空气检测。经过全方位的检测对比之后，系统将会给出标准室内湿度与真实湿度之间的数值比例。因此可见，上述检测模块应当专门针对室内湿度或者室内温度，同时也要致力于提升其精准度。

在测查毒害性气体时，单片机与检测模块之间应当完成全方位的对接，运用无缝衔接的手段来测查毒害性的室内气体。系统如果识别了毒害气体，那么还需借助A/D转换的措施来变更特定的数字信号以及浓度信息[6]。单片机设有上述的内置性模块，据此就能开展全过程的浓度检测并且顺利完成信号变换。通过运用显示屏来呈现上述信息，经过修正可得实时性的毒害气体浓度，确保将其限制于特定的浓度范围内。

除此以外，检测系统还会涉及到其他类型的室内检测。从目前的现状来看，低功耗的检测装置还能用来监控其他类型的室内气体，对其浓度予以精确的识别与判断。相比来看，低功耗系统本身占据了较少的室内空间，同时也具备便携性与低功耗性的典型特征。因此可见，低功耗系统尤其适用于家居环境的全面检测，确保完成及时性的判断。

4 结语

与传统模式的室内检测装置相比，新型的检测装置本身具备更低的功耗特征，借助此种类型的装置系统也能精确判定可燃性丙烷、甲烷以及甲醛等毒害物质浓度。具体在检测整个居室的空气质量时，低功耗系统也有助于持续性的电能供应，同时具备便携性以及轻质性的优势。未来在实践中，设计人员还需不断的摸索，在此前提下致力于健全空气检测的低功耗系统设计，密切关注其中涉及到的各项设计要点。

[1]刘悦婷,王翰平,徐俊玺,刘正云.基于STC89C52的空气检测系统的设计[J].兰州文理学院学报(自然科学版),2017(5):71-74.

[2]刘永涛,刘佳,夏旭洪,等.基于LabVIEW的远程空气颗粒物含量监测系统设计[J].华北科技学院学报,2016,13(3):62-67.

[3]陈双叶,徐文政,丁双春,等.智能家居室内空气质量检测、评价与监控系统设计[J].信息通信技术,2016,10(3):49-56.

[4]许元,牛熠,肖达根.一种空气质量检测系统的设计与实现[J].电子技术与软件工程,2016(2):77.

[5]朱颖.基于单片机的室内粉尘与异味检测系统设计[J].自动化与信息工程,2015,36(1):37-40.

[6]张丰壮,高坤,王雪,等.低功耗、便携式室内空气质量检测系统设计[J].计算机光盘软件与应用,2013,16(22):65-66.