智能型室内空气质量检测与控制系统

李鑫雨 李志豪 余卓诚

摘要    如何智能化地进行室内温度控制与空气质量保障之间的平衡工作非常重要。本文笔者从我国现时智能型室内空气质量检测与控制研究现状和存在的问题出发，分析研究了如何利用信息化、数字化等现代技术改善机械通风换气装置等问题，以此来提高居民的生活质量水平。

【关键词】室内空气质量 智能化 空气质量监测与控制

当前社会高速发展。人口聚居更加明显，人口密度进一步增大，同时工业化速度越来越快，空气质量每况愈下，由此带来的疾病与死亡已经成为影响国民身体健康的重要环境因素。但是在我国现行大部分建筑室内并没有统一安装专门的通风设置，尤其是中低端的通风换气装置没有得到很好的研究开发以广泛地普及开来。

1 智能型室内空气质量检测与控制研究现状

空气质量问题在过去我国一直没有受到足够的重视，一般都是以室内温度湿度调节以及节省能源的角度进行通风系统的设置装配的，而对于室内的换气问题很多哈市依靠自然通风的办法来实现。只在一些特殊的场所才有专业的换气装置，如医院内的层流病房等。而更加平民化的智能型的通风换气装备并没有得到很好的研究。而传统的换气方法又受到室外温度、天气、季节等等因素的制约，不能够保证长期有效的换气效果，而且机械换气的装置能耗巨大，容易造成一些不必要的浪费，因此研究智能化的通风换气装置势在必行。

2 室内机械通风面临的问题

2.1 室内空风量计算建模测定

目前国内还尚未有一定的住宅通风标准，没有办法开展精细化的普适性的通风设置的研究装配工作。而且目前尚且缺乏相应的通风量测试和建模分析，面对如此庞大的健康应用市场，应该及早进行行业内的质量标准制定。

2.2 机械通风能耗问题解决办法

在本文中所探讨的智能化室内空气质量检测与控制系统就是在传统机械通气设备控制基础上运用数字化、信息化的控制系统，利用各种科学仪器捕捉室内的和环境温度、湿度、空气质量等等关键因素，再通过系统运算来决定排风装置是否开启和其使用时长等等问题，从一定程度上缓解机械排风带来的能源损耗问题。

2.3 如何调节控制不同气候环境下的系统运行

国内现时采用的机械排风换气装置还是主要依靠室内外大气压力差来实现的，但是在不同的室内外环境下的气压标准是有所不同的，这对于系统性设置排风控制策略提出了很严重的挑战和考验。对于室内外大气压力差较低的环境来说，需要提升排风系统的性能，确保室内空气能够与外界进行有效交换。而对于室内外大气压力差较大的环境，排风系统需要具备足够的稳定性，确保室内外空气质量交换能够在恶劣条件下有效进行。

3 智能型室内空气质量检测与控制设计原则

3.1 稳定全面的系统功能

在进行本次设计时，首先要确保系统的功能齐全以及稳定性，只有系统处于一个稳定状态，才能够提供给顾客进行使用。同时，由于现阶段人们对室内空气质量的关注点越来越多，因此本次系统设计应当包含二氧化碳监测、温度湿度检测以及排风换气等功能。

3.2 可靠的性价比

在进行产品设计时，需要充分考虑产品的性价比以及市场效益。在选择单片机以及中心控制器芯片时，需要注重发挥元器件高性价比的优势。同时，还需要尽可能的优化成本。

3.3 适合家居普及使用

由于本次研究是面向社会化的，因此产品设计需要充分考虑设备的室内实用性。首先，要确保产品外观与家庭装修风格相契合，其次还需要加入人性化的功能设计，例如防噪、闹钟提醒等功能。

4 系统设计概要

在物联网和智能家居系统中，为了有效实现室内空气质量檢测以及控制的智能化，需要通过嵌入式系统、低功耗局域网协议以及红外无线通信技术、远程控制技术来组成。

首先，嵌入式系统装置主要包括嵌入式计算机系统以及执行装置，其中，嵌入式计算机系统是其核心，包括硬件层、软件层以及中间层等结构构成。执行装置，顾名思义就是被控制装置，它能够对嵌入式计算机系统的信号指令进行识别和接受，并根据指令作出相应的动作。本次研究中，选择mini2440作为嵌入式硬件平台，Linux则作为嵌入式软件的应用及执行系统。

低功耗局域网协议，即ZigBee，是指一种能够在短距离、低功耗等情况下实现双向通讯的无线通讯技术。

红外遥控无线通信技术，是指利用单片机STC89C52对脉冲宽度进行测量，并将初始信号中不同类型的时间宽度记忆送至系统存储区。在进行红外信号的发射时，能够在扩展区将所对应的红外遥控编码还原出来，并将其搭载在载波信号中，最后，载波信号的红外遥控编码在经过三极管放大后发射红外信号，从而实现指令学习以及发射的目的。在这种情况下，单个遥控器就能够对多种红外设备进行遥控。

远程控制技术，是指借助网络服务器来实现的。现阶段家居智能遥控管理所应用的服务器多为BOA服务器，它是网络服务器的一种。以Linux系统为运行基础，适用于嵌入式系统的单任务服务器。相较于其他类型的服务器，它的源代码处于开放状态，且性能较之于普通服务器更高。通过将制作的网页接入到因特网中，再选择BOA做诶网络服务器，就能够实现数据的远程传输以及设备的远程控制。

参考文献

[1]姚昊洋，盖志武.空气质量检测仪及其在市场中的运用[J].电子技术与软件工程，2019（01）：94-95.

[2]贺小凤，王国胜.高层住宅室内空气质量检测和评价研究——以深圳市某高层住宅为例[J].科技创新与应用，2019（01）：17-20.

[3]郭幸，李彬彬，王志刚，胥飞，纪璇.商用新风机组控制系统设计[J].上海电机学院学报，2018，21（06）：35-40.

[4]钱志博，程港.室内空气质量（PM2.5）净化方式和效果的研究[J].洁净与空调技术，2018（04）：79-85.

[5]潘丹丹，樊霆，徐微，吴祥为.“教、学、做”一体化的《室内环境污染分析与检测》教学改革探讨[J].湖北开放职业学院学报，2018，31（23）：119-120.