环境传感器的应用研究开题报告

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。

一个典型的例子就是空气质量的恶化，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(pm为particulatematter缩写)，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。

另外以温湿度传感器，光照、二氧化碳传感器为代表的传感器在农业生产中的应用越来越广泛。自 18 世纪工业革命以来，工业发展与是否能掌握温湿度有着密切的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等行业，可以说几乎 80%的工业部门都不得不考虑着温湿度的因素。温湿度不但对于工业如此重要，在农业生产中温度的监测与控制也有着十分重要的意义。我国人多地少，人均占有耕地面积更少。因此，要改变这种局面，只靠增加耕地面积是不可能实现的，因此我们要另辟蹊径，想办法来提高单位亩产量。温室大棚技术就是其中一个好的方法。温室大棚就是建立一个模拟适合生物生长的气候条件，创造一个人工气象环境，来消除温度对生物生长的约束。而且，温室大棚能克服环境对生物生长的限制，能使不同的农作物在不适合生长的季节产出，使季节对农作物的生长不再产生过度影响，部分或完全摆脱了农作物对自然条件的依赖。由于温室大棚能带来可观的经济效益，所以温室大棚技术越来越普及，并且已成为农民增收的主要手段。 以温湿度传感器、气压传感器、空气尘埃传感器、可燃气体传感器、烟雾传感器等为代表的环境类传感器应用范围非常广泛，它们的应用研究在近些年得到迅速发展。传感器和微控制单元的联结、传感器测量信号的获取、信号的预处理和深度处理，都可以为个人以及类人体、智能机器人等提供任务决策支持。

本课题研究的目的是设计出一个能检测出多种环境参数的产品，可以选择性的测得多种环境参数（pm2.5、甲醛、温湿度、气压、紫外线传感器），并实时的通过显示器显示出来，对所测得的信号进行处理，从而提供一个对所处环境参数的准确认知，对农业生产、家居环境、室外空气质量的监测均能起到参考作用。

2. 研究内容与预期目标

研究内容：

选择性的研究各种环境传感器（如pm2.5、甲醛、温湿度、气压、紫外线传感器）的使用，熟练使用编程语言，单片机，会使用相关软件设计电子线路，把显示器、传感器、电子线路组装起来并选择性的测量出相关参数，搜集并分析实验数据。

选择与微控制单元匹配的多种气体传感器，使微控制单元有效驱动传感器，对获取的各种信号进行运算，对根据实测值的搜索行走进行实验。

3. 研究方法与步骤

研究方法：

1. 根据本课题要求进行电子电路的设计、制作、试验。

2. 在keil环境下进行编程使微控制单元有效驱动传感器。

4. 参考文献

[1]孟庆浩，李飞，张明路，等. 湍流烟羽环境下多机器人主动嗅觉实现方法研究[j].自动化学报, 2008, 34(10): 1281-1290

[2]王阳，孟庆浩，李腾，等.室内通风环境下基于模拟退火算法的单机器人气味源定位[j].机器人, 2013, 35(3): 283-291

[3]杜永均，严福顺，韩心丽，等.大豆蚜嗅觉在选择寄主植物中的作用[j].昆虫学报，1994，37(4)：385-391

5. 工作计划

2018年1月5日-2018年3月1日，阅读参考文献，写出开题报告。拿出设计路径及实施步骤，并论证。

2022年3月2日-2022年3月20日，做出初步方案并开始采购。

2022年3月21日-2022年4月25日，制作调试电路和设备。