论文部分内容阅读
现今,室内空气质量与人们的身体健康息息相关,室内空气质量监测设备随之获得了极大的应用市场。目前,传统的室内环境监测仪器普遍存在功能单一、体积庞大以及检测目标单一,无法全面衡量室内环境质量的缺点。同时,大部分室内气体检测仪器忽视了气体传感器易受到其它气体交叉干扰的影响,这就大大降低了检测仪器的检测精度。本课题为了解决目前室内环境检测仪器存在的不足,研发了一套基于多传感器的室内环境监测系统。室内环境监测系统选用基于Cortex-M4内核架构的32位微控制器STM32F407ZGT6作为系统的核心控制器。将PM2.5传感器、甲醛传感器、一氧化碳、二氧化碳、氧气、温湿度传感器组成的传感器阵列作为系统的数据采集节点。将TFTLCD液晶显示模块、语音报警模块、实时时钟模块作为系统的辅助功能。主控芯片STM32F407ZGT6控制各外围模块的运行并对各传感器节点上传的数据进行分析、处理、存储、显示与无线传输。增加的远程监测功能实现了监测仪与上位机系统软件之间的通信。系统的软件设计部分主要包含嵌入式软件开发与上位机软件设计。嵌入式软件开发主要包括传感器阵列与主控芯片之间的通信驱动、液晶显示屏的显示驱动、Wi-Fi模块的数据传输驱动以及各中断处理函数等程序的编写。上位机软件开发主要实现了基于TCP协议的Socket网络编程,使得上位机软件获取监测仪Wi-Fi模块传递的室内监测因子浓度信息。同时,基于Qt界面开发框架设计了系统的软件界面,并通过多线程任务调度与同步机制实现了系统软件数据接收与数据显示的同步进行。用户登录系统软件便可以远程实时查看所处环境的空气质量,以便做出及时的处理措施。本文针对气体交叉干扰影响系统测量精度的问题,运用BP神经网络算法和多元函数拟合算法实现了监测系统测量数据精度的提升。并对系统运行时的稳定性与数据测量精度进行了测试,结果表明,本文研发的室内环境监测系统实现了既定的多因子监测、远程监测、多功能以及制作便携式监测仪的目标。