室内环境检测及控制系统设计

室内环境检测及控制系统设计

何智全

佛山市南海区建筑工程质量检测站广东省佛山市528000

摘要：近年來，随着经济的快速发展，人们的物质生活水平和精神追求不断提高，对其住宅室内的装饰装修也越来越重视。虽然装饰装修材料不断发展，但装饰装修造成的污染仍然不可忽视，居住环境的好坏直接影响到居民的心情和身体健康。美国成立的专门机构，通过历时5年的调查研究发现，许多民用和商用建筑室内的空气污染程度是室外空气污染的2-5倍，有的甚至超过100倍。本文主要针对室内环境检测及控制系统设计进行简要分析。

1室内环境检测概述

室内环境检测是一个新兴的行业，针对室内装饰装修和家具添置引起的环境污染超标情况进行分析，其结果具有绝对的法律效力，根据检测结果可以有针对性地采取不同的防控措施。日常所说的室内环境包含很多方面，比如：日常起居室，工作的写字楼或者办公室，文娱场所、医疗机构病房、学校建筑、宾馆等场所，而这些室内环境都与人们日常生活息息相关，其室内环境质量的好坏都直接影响到人们的身心健康。

2系统硬件方案设计及主要硬件模块设计

基于ARM的室内环境检测及控制系统硬件结构主要由单片机控制模块、光感应模块、温湿度采集模块、红外感应模块、键盘控制模块、液晶显示模块、电机驱动模块、步进电机模块、风扇模块、蜂鸣器报警模块、密码锁功能模块等部分构成。总体框图如图1所示。

图1基于ARM的室内环境检测及控制系统硬件结构框图

2.1温度采集与风扇控制模块

温度传感器的种类有很多，在高精度、高可靠性的应用场合时，DS18B20应用广泛。它具有精度高、体积超小、硬件功耗超低、抗干扰的能力强等特点。DS18B20在使用时需要在DQ出接一个上拉电阻，以保持数据口一直保持高电平，以保证数据能够正常采集。电路接线如图2所示。

图2DS18B20接线图

在本设计中采用一个带有5V的直流电机的风扇模拟空调调节室内温度。接线图如3所示。当温度超过限定值时，单片机输出一个低电平驱动风扇工作。

图35V风扇接线图

2.2湿度采集模块

采用HR202电阻式湿度传感器采集湿度。它是一种新型的湿度敏感元件，是采用有机高分子材料制作而成的，感湿的范围较宽，在长期使用的情况下性能稳定。湿度采集电路设计如图4所示。

图4湿度传感器模块电路原理图

如图4所示，通过对电容的充放电，然后通过电压比较器进行比较，对HR202实现交流供电。将采集到的HR202上的电压送入A/D转换器进行数据转换，并将当前湿度值在LCD上显示。

3现阶段室内环境污染的主要来源

3.1我国室内环境污染的主要缘由

我国的室内污染情况多种多样其构成不是一概而论的，基本上有化学原因构成的污染还有生物污染及放射性元素的污染。其中化学污染包括建筑材料、装饰材料、家用化学品和空气清新剂、香烟烟雾以及燃烧产物、室内家具等，主要污染物为二氧化硫、一氧化碳、氨、甲醛、二氧化碳和挥发性有毒气体等。生物污染主要来源包括真菌、细菌、病菌、螨尘和花粉等。主要来自生活垃圾、家用电器、现代化办公设备、室内花卉、宠物、室内装饰与摆设；放射性污染物主要有建筑陶瓷等天然理石材料及电视广播电脑等无线设备。并且室内环境由于范围狭小而且居住密集，人与人之间的呼吸传播等问题，都会影响室内环境。随着建筑环境的不断改变，室内环境检测的情况也越来越多，需要解决的问题和需要检测的物质也越来越多样化。

3.2室内污染危害

世界卫生组织曾经将室内污染列为影响人类健康的五大环境因素之一，部分化学污染物对人类健康有着极大的危害，如呼吸道疾病、癌症、精神系统紊乱等病症，更有甚者出现机体受损等症状。并且伴随者家装市场的逐渐扩大还有各种新型材料在市场上鱼目混珠，各种化合物的危害还没有及时的显现出来，有些环境污染物对人体的伤害具有长时间的潜伏期，一旦发现较晚就已经可能对人体造成难以估量的伤害。我国目前每年由室内环境污染引起的超过预计死亡人数达到了10万以上。超过预计的门诊数可达22万人次、超过预计的急诊人数可达430万人次。严重的室内污染不仅仅是对人体造成伤害，还有无法挽回的经济损失。我国由于室内环境污染而造成的经济方面的损失也达到了难以估量的数额。

4室内环境检测要点

对室内环境进行检测时，具有挥发性的有机化合物类似甲醛、苯等物质浓度受外环境的影响较大，根据一定的理化知识，可以判断外环境的温湿度、压强都影响对它们的浓度的检测结果。经过现场检测试验发现，温湿度越高，类似污染物的挥发速度就会越加快，在针对此类易挥发污染物进行检测的过程中，还需要对外环境的相关参数进行细致采样，并计算出标准状态下样品体积。

4.1室内环境检测的时间

根据建筑工程室内环境污染控制规范要求，对于已经完成施工，并准备受检的工程而言，检测单位应要求施工单位清理被检房间内的一切杂物，在工程完工至少7d后、工程交付使用前进行环境质量验收，并且进行厨房、卫生问的闭水实验。对甲醛、氨、苯、TVOC进行检测时，对采用集中空调的民用建筑工程，检测在空调正常运转的条件下进行，对采用自然通风的民用建筑工程，在进行检测前1h关闭所有门窗。对氡进行检测时，对采用集中空调的民用建筑工程，检测在空调正常运转的条件下进行，对采用自然通风的民用建筑工程，在检测前24h关闭所有门窗。

4.2检测布点的位置

检测点应均匀分布，避免通风和通风口。布点应考虑现场的平面布局和立体布局，高层建筑物的立体布点应有上、中、下3个监测平面。并分别在3个平面上布点。确定采样时可用交叉点、斜线布点或梅花样布点的方法全装修住宅检验时应当覆盖受检住宅不同功能的自然间（如卧室、起居室、卫生间、储藏等）。采样时应准确记录采样现场的温度和大气压环境污染物浓度现场检测点应距内墙面不小于0.5m、距楼地面高度0.8m～1.5m。

4.3检测点数数量

驗收时，应抽每个建筑单体有代表性的房间室内环境污染物浓度，抽检数量不得少于房间总数的5%，每个建筑单体不得少于3间；房间总数少于3间时，应全数检测。如果进行了样板间室内环境污染物浓度检测并且检测合格的，抽检量减半，但不能少于3间。室内采样点的数量按房间的面积设置，小于50m2的房间应设1个点；50m2～100m2设2个点；100m2～500m2设不少于3个点；500m2～1000m2设不少于5个点；1000m2～3000m2设不少于6个点；3000m2以上每1000m2不少于3个点。

4.4检测仪器设备

要选择高灵敏度、高技术性能的专业仪器，这才能从设备方面降低对检测结果的影响，保证结果的准确性。例如，在检测甲醛时应采用不同的方法、不同的设备，这其中第一种最简易的方法就是取样检测，通过甲醛检测仪测定现场物质浓度，但结果受到限制，不确定度要保证≤20%，并定期对检测仪进行校正；第二种方法就是酚试剂分光光度法，此法要求必须通过采样器采集样本，然后用分光光度计检测，将样本的分光度曲线绘制出来后再计算出浓度。在置信度达到95%的情况下，通过以上2种方法检测的结果差异并不明显，然而现场测试仪的检测主要是瞬时浓度，采样结果为1个点，只有连续数值才能使结果更为精确。

在检测苯时使用恒流采样器，为保证流量稳定性，在流速超过0.5L/min时，就要克服5～10kPa的外界阻力并用皂膜进行流量校正。此法就受到采样管填充、采样器性能、采样器速率、气温等仪器和外界因素的影响，而更重要的是采样效率的高低对苯这种物质的检测有直接影响，经现场试验测定，不同采样管相同采样器情况下显示的流量与实际有较大差别。现场采样结束后，采集样品都要带回试验室进行相关理化实验，而这些实验主要通过各类仪器仪表对样本进行有效分析，所以仪器设备的稳定性、性能、灵敏度都足以左右检测结果。

5结束语

综上所述，当今社会，经济在飞速发展，人民生活水平也在随之不断提高。大多数人都买了属于自己的房子，当然室内装修也是必不可少的一个环节，人们也越来越重视室内的装修，人们在装修的过程中运用了多种多样的室内装修材料。在室内装修材料的选用上大家都追求美观大方、舒适健康、绿色环保的建筑材料。如果装修材料的使用不当，将严重影响到了人们的身心健康。因此，人们越来越重视室内环境的检测。

参考文献：

[1]民用建筑室内环境检测中存在的问题及改善建议[J].杨嵛.民营科技.2016（05）

[2]室内环境检测及净化方式探析[J].周孝娇，刘光华.中国住宅设施.2017（12）

[3]浅析室内环境检测技术[J].何任强.科技促进发展.2018（S1）

[4]基于MSP430F149的室内环境检测仪的设计[J].夏春龙，兰浩.自动化应用.2018（03）