基于EZMacPro协议的无线PM2.5监测系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

21世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步同时也带动了测量技术的发展，现代控制设备不同于以前，它们在性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术是当今社会的主流，广泛地深入到应用工程的各个领域。

因为空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害现象加重。中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。统称为“雾霾天气”。雾霾主要由PM2.5、PM10、PM0.1以及重金属镍砷铬铅等颗粒组成。在空气动力学和环境气象学中，颗粒物是按直径大小来分类的，粒径小于100微米的称为TSP，即总悬浮物颗粒；粒径小于10微米的称为PM10，即可吸入颗粒物；粒径小于2.5微米的称为PM2.5，即可入肺颗粒物，它的直径仅相当于人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它与较粗的大气颗粒物相比，粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量影响更大。

世界卫生组织发布的报告显示，无论是发达国家还是发展中国家，目前大多数城市和农村人口均遭受到颗粒物对健康的影响。高污染城市中的死亡率超出相对清洁城市的15%至20%。据统计，在欧洲，PM2.5每年导致386000人死亡，并使欧盟国家人均期望寿命减少8.6个月。人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力，而PM2.5对人类健康的危害却随着医学技术的进步，逐步暴露出其恐怖的一面。气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；而粒径在2.5微米以下的细颗粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支气管，刺激呼吸道，干扰肺部的气体交换，从而引发咳嗽、呼吸困难、哮喘、慢性支气管炎等呼吸系统的疾病并导致心律不齐、非致命性心脏病等心血管方面的疾病。其中，老人、小孩以及心肺疾病患者是PM2.5污染的敏感人群。因此，对PM2.5的监测与治理便显得越来越重要。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：本课题以低成本的STM32单片机为核心，结合PM2.5传感器、实现对PM2.5实采集和传输显示，利用低成本的SI4333无线传输芯片，嵌入EZMacPro协议，实现数据的无线实时的报警。

通过PM2.5传感器及检测电路对周围环境中的PM2.5的浓度值数据进行采集，由模数转换电路将PM2.5检测电路输出的模拟量转换成数字量，并将数据传送给微控制器，并由微控制器对数据进行处理分析。一方面将处理的结果显示在液晶显示屏上，使PM2.5的检测结果一目了然，方便人们随时随地的了解周围的PM2.5的状况。另一方面，如果PM2.5的浓度过高，便由微控制器通过报警电路进行必要的提醒，报警部分主要由LED指示灯和蜂鸣器组成。

预期目标：完成设计说明书、图纸、计算成果、硬件实物、实验报告等，提交设计图纸和设计程序，完成设计论文。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：通过查看资料对STM32单片机、PM2.5传感器、SI4333无线传输芯片的应用学习，熟悉芯片的功能，学习相应的函数，程序设计等，分析模数转换的相对转换，如何实现报警的相关程序，理解并编好需要的程序，逐步实现本课题需要的功能。通过仿真软件的仿真看时候能够实现需要的要求，逐步的改进其需求。然后按照要求做出实物，做实验验证其合理性及实用性并查找资料设计其外观的几何形状的设计。

研究步骤：1、查阅相应的资料完成采集节点的整体系统设计。2、对无线控制节点硬件进行设计。3、嵌入EZMacPro协议并且完成采程序。4、系统测试，PM2.5测量精度分析。

4. 参考文献

[1]刘国新.基于si4432的无线传输系统设计[d].大连理工大学,2010.

[2]丁珍红.基于stm32的高速大容量数据采集存储系统设计[d].上海交通大学,2011.

[3]秦珊珊.悬浮颗粒物pm10与pm2.5的统计分析与预测[d].兰州大学,2014.

5. 计划与进度安排

序号 起止日期 工作内容

1 2.01-2.10调研

2 2.24-3.01 查阅文献资料