手持式大气环境监测仪的研制开题报告

1. 研究目的与意义

随着多年来在地方经济迅速发展，各地区不断出现不同程度的水、气、噪声等环境污染事件，严重影响了人们的生活质量，同时又阻碍了当地经济的持续发展。

随着国家制定的各种环境保护政策及法规的颁布实施，各级地方政府在对辖区内的环境治理日益重视的同时，加大了对环境监测及应急监测的投资力度，各地区陆续规划安装了大气环境质量监测地面站。

但监测站只能测量本地区的平均空气质量，便携式空气质量监测设备对于多点城市流动环境监测、突发事件处理后的空气质量应急监测、重点污染企业的不定期抽查更方便、快捷。

2. 国内外研究现状分析

从世界范围来看， 在各种类型的环境监测仪器中，应用范围最广、使用时间最长的是大气质量监测仪器。第一代空气质量监测仪器市利用反应液的湿法监测仪器，其测量原理是库仑法和电导法等。例如，利用过氧化氢溶液的电导率变化与溶液吸收大气中ＳＯ２浓度的关系测量大气中ＳＯ２的浓度， 利用ＮＯ２浓度与其在重氮偶合反应法试剂中显色程度的直线关系测量ＮＯ２的浓度。湿法需要大量试剂，存在试剂调整和废液处理等问题，操作繁琐，故障率高，维护量大。第二代大气质量监测仪器是基于物理光学测量原理的干法监测仪器，例如，利用紫外荧光法测量空气中ＳＯ２的浓度，利用化学发光法测量空气中氮氧化物的浓度，用紫外吸收法测Ｏ３。干法使样品始终保持在气体状态，没有试剂的损耗，维护量较小。日本以湿法为主，但自１９９６ 年起，日本在法定的测量方法中增加了干式测量法，湿法现已处于被淘汰阶段。欧美国家以干法为主，它代表了目前的发展趋势。

国外的一些公司概况

• 新西兰Aeroqual手持式气体分析仪Series200/300/500
• 德国Grimm手持式颗粒物监测107系列
• 日本理研RIKEN室内空气质量检测OD-85
• SMART3CD/IR带显示的气体探测器
• ppbRAE Plus ppb级VOC有机气体检测仪
• Mini Ex可燃性气体检测报警器
• BadgeRAE个人单一气体检测报警仪
• 100XP环氧乙烷检测仪
• PortaSensII便携式气体检测仪
• 美国Sunset Lab在线大气气溶胶元素碳与有机碳测定仪RT4

随着自动化及信息技术的迅速发展，大气环境监测也由以人工采样和实验室分析为主，向自动化、智能化和网络化为主的监测方向发展； 由较窄领域监测向全方位领域监测的方向发展。大气监测仪器逐步向高质量、多功能、集成化、自动化、系统化和智能化的方面发展。

3. 研究的基本内容与计划

此次研究的内容：

设计一个手持式大气环境监测仪，对大气环境参数的各类指标比如温度，湿度二氧化碳，光照强度等进行检测、分析、处理。

以msp430单片机为核心，配之以高性能的传感器及检测放大电路，对大气环境参数进行数据采集、存储、a/d转换、滤波处理等，同时采用液晶显示，可直观动态显示各种检测数据、仪器工作状态，提供全中文菜单和友好的人机对话界面。

4. 研究创新点

本研究主要特色与创新：在于用了S-100H 二氧化碳传感器和SHT11温湿度传感器，其S-100H 二氧化碳传感器特点是模块是世界上最小、最轻的NDIR 技术CO2 传感器模块，完全替换老款H-550，具有更低的供耗，信号输出更加稳定，并且嵌入了自动校准模式，确保长期工作稳定性和精确度，并且增加了0.5~4.5V 模拟输出。而SHT11温湿度传感器特点是高度集成，将温度感测、湿度感测、信号变换、A／D转换和加热器等功能集成到一个芯片上；提供二线数字串行接口SCK和DATA，接口简单，支持CRC传输校验，传输可靠性高；测量精度可编程调节，内置A／D转换器；测量精确度高，由于同时集成温湿度传感器，可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能；高可靠性，采用CMOSens工艺，测量时可将感测头完全浸于水中。再加上MSP430 系列单片机超低功耗，所以在手持式环境监测仪有着很大的优势，使用起来灵敏度高且非常方便，有利于检测。

手持大气检测仪包含湿度传感器、温度传感器、CO2传感器光照传感器。取代原本高成本、高能耗、人工形式的普通气象站，并且满足低碳趋势下的智能环境监测的要求，是校园环境监测，农业生产气象观测，城市大气监测的有效解决方案。