建筑室内综合环境检测系统设计

◎阚英男 赵华清 朱伟亮 李晓 季修顺

随着智能建筑的日益发展，建筑室内的多种环境参数逐渐被人们重视并采用多种方法进行实时检测，用于评估和分析室内环境状况等。通常检测的参数包括温度、湿度、二氧化碳气体浓度、甲醛浓度、甲烷浓度、光照度等，通过使用多种传感器，可以有效地将物理模拟量转化为数字量，便于数据的分析、存储和传输等。本文设计了建筑室内综合环境检测系统，可以实现低成本的参数检测功能，研究成果具有一定的工程参考价值和潜在的商业价值。

引言：建筑室内综合环境检测主要包括温度、湿度、光照度、有害气体检测等方面，对建筑室内的多种环境要素进行量化、采集测量及控制，通过精准的要素采集测量和控制，是建筑实现智能化的前提之一，也是改善人们生活和工作环境的重要前提，是近年来的国内外研究热点。

目前，基于传感器进行环境各项要素检测是国内外较为先进的方法，通过智能化控制，实现实时的数据采集和传输，可以有效地对室内环境的各个要素进行检测。因此，使用传感器研制的建筑室内综合环境检测系统是本文的主要内容。

通过研制无线通信电路，可以在建筑室内一定区域内设置多个无线检测节点，每个节点都可以对上述各个要素进行检测，各个节点通过无线通信方式与嵌入式无线控制终端进行通信，再由嵌入式无线控制终端与互联网相连，可实现互联网远程访问建筑内的环境参数的功能。

设计的建筑室内综合环境检测系统，可以有效地实时采集环境参数，采集的数据既可以用于建筑室内的环境改善，也可以作为建筑室内环境监控装置，对温湿度超标、危险气体浓度过高等做出预警，因此具有重要的研究价值。

一、系统功能概述

检测系统主要检测四个方面的建筑室内环境参数，包括建筑室内的温度、湿度、光照度和危险气体浓度。检测和监控室内环境温度，可以有效地评估室内的舒适程度，用于其他智能建筑的自动化系统联动，例如空调系统或取暖系统等。室内环境湿度的检测可以联动加湿器或抽湿机等设备。室内光照度的检测可以联动自动窗帘系统、自动LED照明灯具的亮度控制等智能化系统。室内危险气体通常包含三个方面，第一是一氧化碳气体浓度，室内一氧化碳气体浓度升高会导致室内人员不舒适甚至中毒的现象，第二是甲烷气体，天然气泄漏等情况会导致室内甲烷气体浓度过高，进而导致爆炸的事故，第三是二氧化碳气体浓度，室内二氧化碳浓度过高会导致人们困乏等现象。因此室内的多种气体均需要进行有效实时的检测，便于优化室内环境、避免事故等。当检测的具体气体浓度升高到预警值时，系统可以进行报警，从而避免恶性事故的发生。能够实现智能化环境参数检测的建筑，可以有效地提升室内环境质量，进而提升建筑本身的商业价值，因此检测系统的研究是十分重要的。

二、系统结构

系统结构示意图如图2所示，系统中包含多个检测节点，每个检测节点都具有多种环境参数的检测能力，各个节点通过集成的无线模块，可以进行无线通信，和嵌入式控制终端进行通信，将采集到的数据通过无线的方式传输给嵌入式控制终端。另一方面，嵌入式控制终端可以将数据发布给计算机和其他智能设备，如智能手机和平板电脑等。

三、节点电路的研制

检测系统中包含多个检测节点，每个节点都能够对该区域的温湿度、光照度、有害气体浓度等信息进行检测，单个节点的电路可以主要分为四个部分：1.供电电路：检测仪应具备市电直接供电和电池供电两种方式。2.主控制器电路：综合考虑处理能力、片上资源、稳定性、价格等要素后，选取适当的主控芯片并完成主控制器电路，还包含显示、串口通信、键盘等电路。3.传感器电路：完成温湿度、光照度、有害气体浓度传感器电路。4.无线通信电路：包括射频通信电路，例如在测量有害气体浓度的同时，可以实时地传输气体浓度信息和位置信息至上位机。

结论：本文设计了建筑室内综合环境检测系统，可以实现低成本的环境参数检测功能，检测参数包括室内温度、湿度、甲烷气体浓度和光照度。检测节点集成了无线通信模块，可以实现无线通信功能，研究内容即具有科研价值，也具有一定的商业价值。