户外多参数环境空气质量监测系统的设计与研究
发布时间：2021-12-31 13:09
随着工业化的逐步推进,我国的大气环境污染问题变得越来越严重,国家对大气污染的防治工作要求越来越高。其中颗粒物和有毒有害气体对环境和人体的危害很大。颗粒物浓度过大,会引起雾霾,对人的身体健康影响很大。气体污染物中,排放的二氧化硫会刺激人体的呼吸道,诱发各种呼吸道疾病,同时会对植被等造成危害,排放的氮氧化物会与其他污染物结合,产生光化学烟雾污染。为了应对大气污染的防治工作,国务院和地方各级政府都出台了相应的政策。目前,各地的环境监测主要依靠于国控站点发布的空气质量数据。国控站点的数量较少,不同站点之间距离较远,只能对大的环境污染问题给出响应,无法满足现阶段针对企业偷排乱放等“小散乱差”的现象管理。同时,国控站点的成本较高,占地面积大,选点麻烦。在这种形势下,急需一种新型的多参数、小型化、分辨率高、便于安装的环境空气质量监测设备。本文设计与研究的户外多参数环境空气质量监测系统,能够提供实时、精准和直观的数据信息,适合大面积网格化密集布点,可广泛应用于环境大气颗粒物质量浓度的长期连续监测,也可用于典型环境空气质量监测,如工矿区、室内空气质量监测等。系统以STM32F103VET6作为主控芯片,...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
017年世界各国可归因于空气污染的死亡人数分布
合肥工业大学学术硕士研究生学位论文2图1.22017年全球PM2.5的年平均浓度分布Fig1.2AnnualaverageglobalPM2.5concentrationdistributionin2017我们国家从上世纪80年代以来，工业化不断推进，煤炭使用量激增，大量化工企业被建成，同时汽车数量也在逐年增加，导致了气体污染物排放翻倍，对空气造成的污染十分严重。国家虽然已经开始重视环境空气质量问题，采取了一系列措施，提高汽车排放标准，关闭了一大批重污染企业，但是空气污染问题还在不断加剧。在长三角地区和京津冀地区，严重的雾霾天气和光化学烟雾的污染事件频繁出现[7-8]。在雾霾天气中，大气中的细小颗粒物（PM2.5）由于体积小，能够长时间在空气中停留，同时其活性强容易在表面吸附各种有害物质，会随着呼吸进入人体内部，对人的身体造成很大的危害，诱发心血管等疾病[8-12]，同时严重的雾霾天气还会导致大气的能见度降低，给我们日常出行和生活都带来不便[13-18]。从2013年以来，雾霾天气已经覆盖全国大部分城市，并且呈现出不断蔓延的趋势，受雾霾影响的人数已经超过六亿人[19]。对于雾霾形成的真正原因还存在许多的争论，不同专家的意见并不相同，有的认为这是由于气候条件导致的[20-21]，有的认为是机动车数量急剧增加导致的[22]，有的认为是煤炭燃烧形成的[23-24]，还有的认为这和人类的活动有关[25]。上述的观点和原因都离不开化石燃料的大量使用，雾霾形成的原因不是单因素造成的，不能一概而论，雾霾的治理也需要从多方面考虑。气体污染物中，排放的二氧化硫会刺激人体的呼吸道，诱发各种呼吸道疾病，同时会对植被等造成危害，排放的氮氧化物会与其它污染物结合，产生光化学烟雾污染[19]。国家目前用来评价环境空气质量的指标主要是基于六种污染物的浓度，分别是臭氧（O3?
涸?018年7月印发了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》[27]，计划表明大气污染的防治工作迫在眉睫，要全方面加强对大气污染的防控和管理。地方各级政府也出台了相应的政策，落实大气污染的监管和防治工作。生态环境部在2018年发布的生态环境公报表明，全国338个地级以上城市中，有217个城市环境空气质量超标，占全部城市64.2%[26]。图1.3是2018年主要大气污染物年际浓度排放和2017年的对比结果[26]。与2017年相比，2018年除了臭氧的浓度上升以外，其他污染物浓度均有一定的下降，但是下降的幅度较小，还存在较大的改善空间。图1.32018年和2017年污染物浓度排放对比Fig1.3Comparisonofpollutantconcentrationemissionsin2018and2017近年来，为了应对环境空气污染问题，清洁能源被大力推广，但在实际生活中，化石燃料仍然在被大面积使用。在未来的十几年内，我国对化石燃料的消耗将会达到顶峰[28-29]。为了应对严峻的环境污染形势，全国已经建立了1436个城市环境空气质量监测站点。监测站点主要用于记录当前空气污染状况，监测空气质量的变化，对环境污染防治无法起到决策性的作用[30-31]。国控监测站点的成本较高，仅单个站点的成本就高达上百万元，整体的分布也较为分散，只能对大的环境污染问题给出响应，无法满足现阶段的需求[31-32]。同时监测站点的占地面积较大，需要专门的人员定期维护，无法实现大面积的布点。在这种形势下，急需一种新型的低成本、小体积、分辨率高、便于安装的环境空气质量监测设备。本文设计与研究的微型环境空气质量监测系统，能够提供实时、精准和直观的数据信息，适合大面积网格化密集布点，可广泛应用于环境大气颗粒物质量浓度的长期连续监测，也可用于典型环境空气质量监测，如工矿区、室内空气质量监测等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球卫星导航系统发展现状与趋势[J]. 刘健,曹冲. 导航定位学报. 2020(01)
[2]基于远距离无线通信的智能植保系统[J]. 潘月纯,田思庆. 山西电子技术. 2019(02)
[3]基于STM32的空气质量监测系统研究与设计[J]. 刘伏龙,盛义发,闵杰,孔祥兴. 科技风. 2018(22)
[4]红外线和烟感双保险报警器的研制[J]. 田淑芬,董军军,邱俊彦,侯志坚,李康,张璐,范鑫荣. 实验技术与管理. 2018(06)
[5]2017中国生态环境状况公报发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2018(06)
[6]打赢蓝天保卫战三年行动计划[J]. 环境经济. 2018(12)
[7]SO2电化学传感器温度特性及温度补偿研究[J]. 徐雨,凌六一,谢品华,胡仁志,陈浩,王怡慧,柏植,翟木易. 仪表技术与传感器. 2018(04)
[8]气体传感器综述[J]. 韩卫济,孙鹤,徐光,赵全. 计算机产品与流通. 2018(02)
[9]关于环境空气质量自动监测点位调整的初步分析[J]. 郑荣周,王秋娟,黄晓荣,唐韬. 环球人文地理. 2017(07)
[10]大气环境监测点位及优化调整方式论述[J]. 胡瑞丰. 低碳世界. 2016(07)
硕士论文
[1]基于STM32的多功能空气质量监测系统设计[D]. 曾建清.电子科技大学 2019
[2]基于ARM的空气质量监测系统的研究[D]. 单正翔.安徽理工大学 2017
[3]多参数空气质量在线监测系统[D]. 张少华.苏州科技大学 2017
[4]基于大密度部署传感器的空气质量监测系统的设计与实现[D]. 张志恒.哈尔滨工业大学 2016
[5]基于物联网的空气质量监测系统设计与应用技术研究[D]. 闫涛.山东大学 2016
[6]PM2.5污染源自动监测系统设计[D]. 左吁文.黑龙江大学 2016
[7]基于廉价传感器的城市大气颗粒污染物监测系统[D]. 程云.哈尔滨工业大学 2015
[8]基于无线传感器网络的空气质量监测系统的研究与设计[D]. 程明月.武汉科技大学 2015
[9]城市道边空气质量自动监测系统设计[D]. 赵宇.中国科学技术大学 2014
[10]基于红外光谱和GPRS的大气有害气体监测系统的研究[D]. 张健.南京航空航天大学 2009
本文编号：3560315
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
017年世界各国可归因于空气污染的死亡人数分布
合肥工业大学学术硕士研究生学位论文2图1.22017年全球PM2.5的年平均浓度分布Fig1.2AnnualaverageglobalPM2.5concentrationdistributionin2017我们国家从上世纪80年代以来，工业化不断推进，煤炭使用量激增，大量化工企业被建成，同时汽车数量也在逐年增加，导致了气体污染物排放翻倍，对空气造成的污染十分严重。国家虽然已经开始重视环境空气质量问题，采取了一系列措施，提高汽车排放标准，关闭了一大批重污染企业，但是空气污染问题还在不断加剧。在长三角地区和京津冀地区，严重的雾霾天气和光化学烟雾的污染事件频繁出现[7-8]。在雾霾天气中，大气中的细小颗粒物（PM2.5）由于体积小，能够长时间在空气中停留，同时其活性强容易在表面吸附各种有害物质，会随着呼吸进入人体内部，对人的身体造成很大的危害，诱发心血管等疾病[8-12]，同时严重的雾霾天气还会导致大气的能见度降低，给我们日常出行和生活都带来不便[13-18]。从2013年以来，雾霾天气已经覆盖全国大部分城市，并且呈现出不断蔓延的趋势，受雾霾影响的人数已经超过六亿人[19]。对于雾霾形成的真正原因还存在许多的争论，不同专家的意见并不相同，有的认为这是由于气候条件导致的[20-21]，有的认为是机动车数量急剧增加导致的[22]，有的认为是煤炭燃烧形成的[23-24]，还有的认为这和人类的活动有关[25]。上述的观点和原因都离不开化石燃料的大量使用，雾霾形成的原因不是单因素造成的，不能一概而论，雾霾的治理也需要从多方面考虑。气体污染物中，排放的二氧化硫会刺激人体的呼吸道，诱发各种呼吸道疾病，同时会对植被等造成危害，排放的氮氧化物会与其它污染物结合，产生光化学烟雾污染[19]。国家目前用来评价环境空气质量的指标主要是基于六种污染物的浓度，分别是臭氧（O3?
涸?018年7月印发了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》[27]，计划表明大气污染的防治工作迫在眉睫，要全方面加强对大气污染的防控和管理。地方各级政府也出台了相应的政策，落实大气污染的监管和防治工作。生态环境部在2018年发布的生态环境公报表明，全国338个地级以上城市中，有217个城市环境空气质量超标，占全部城市64.2%[26]。图1.3是2018年主要大气污染物年际浓度排放和2017年的对比结果[26]。与2017年相比，2018年除了臭氧的浓度上升以外，其他污染物浓度均有一定的下降，但是下降的幅度较小，还存在较大的改善空间。图1.32018年和2017年污染物浓度排放对比Fig1.3Comparisonofpollutantconcentrationemissionsin2018and2017近年来，为了应对环境空气污染问题，清洁能源被大力推广，但在实际生活中，化石燃料仍然在被大面积使用。在未来的十几年内，我国对化石燃料的消耗将会达到顶峰[28-29]。为了应对严峻的环境污染形势，全国已经建立了1436个城市环境空气质量监测站点。监测站点主要用于记录当前空气污染状况，监测空气质量的变化，对环境污染防治无法起到决策性的作用[30-31]。国控监测站点的成本较高，仅单个站点的成本就高达上百万元，整体的分布也较为分散，只能对大的环境污染问题给出响应，无法满足现阶段的需求[31-32]。同时监测站点的占地面积较大，需要专门的人员定期维护，无法实现大面积的布点。在这种形势下，急需一种新型的低成本、小体积、分辨率高、便于安装的环境空气质量监测设备。本文设计与研究的微型环境空气质量监测系统，能够提供实时、精准和直观的数据信息，适合大面积网格化密集布点，可广泛应用于环境大气颗粒物质量浓度的长期连续监测，也可用于典型环境空气质量监测，如工矿区、室内空气质量监测等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球卫星导航系统发展现状与趋势[J]. 刘健,曹冲. 导航定位学报. 2020(01)
[2]基于远距离无线通信的智能植保系统[J]. 潘月纯,田思庆. 山西电子技术. 2019(02)
[3]基于STM32的空气质量监测系统研究与设计[J]. 刘伏龙,盛义发,闵杰,孔祥兴. 科技风. 2018(22)
[4]红外线和烟感双保险报警器的研制[J]. 田淑芬,董军军,邱俊彦,侯志坚,李康,张璐,范鑫荣. 实验技术与管理. 2018(06)
[5]2017中国生态环境状况公报发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2018(06)
[6]打赢蓝天保卫战三年行动计划[J]. 环境经济. 2018(12)
[7]SO2电化学传感器温度特性及温度补偿研究[J]. 徐雨,凌六一,谢品华,胡仁志,陈浩,王怡慧,柏植,翟木易. 仪表技术与传感器. 2018(04)
[8]气体传感器综述[J]. 韩卫济,孙鹤,徐光,赵全. 计算机产品与流通. 2018(02)
[9]关于环境空气质量自动监测点位调整的初步分析[J]. 郑荣周,王秋娟,黄晓荣,唐韬. 环球人文地理. 2017(07)
[10]大气环境监测点位及优化调整方式论述[J]. 胡瑞丰. 低碳世界. 2016(07)
硕士论文
[1]基于STM32的多功能空气质量监测系统设计[D]. 曾建清.电子科技大学 2019
[2]基于ARM的空气质量监测系统的研究[D]. 单正翔.安徽理工大学 2017
[3]多参数空气质量在线监测系统[D]. 张少华.苏州科技大学 2017
[4]基于大密度部署传感器的空气质量监测系统的设计与实现[D]. 张志恒.哈尔滨工业大学 2016
[5]基于物联网的空气质量监测系统设计与应用技术研究[D]. 闫涛.山东大学 2016
[6]PM2.5污染源自动监测系统设计[D]. 左吁文.黑龙江大学 2016
[7]基于廉价传感器的城市大气颗粒污染物监测系统[D]. 程云.哈尔滨工业大学 2015
[8]基于无线传感器网络的空气质量监测系统的研究与设计[D]. 程明月.武汉科技大学 2015
[9]城市道边空气质量自动监测系统设计[D]. 赵宇.中国科学技术大学 2014
[10]基于红外光谱和GPRS的大气有害气体监测系统的研究[D]. 张健.南京航空航天大学 2009
本文编号：3560315
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