沈浩　劉子震　吳忠新

摘 要 針對(duì)部隊(duì)當(dāng)前固定哨位執(zhí)勤過(guò)程中突遇霧霾天氣或其他致使空氣中PM2.5含量超出正常值從而危害執(zhí)勤哨兵生命健康安全的狀況，加之部隊(duì)當(dāng)前執(zhí)勤設(shè)施應(yīng)用大背景下無(wú)法有效解決此問(wèn)題，鑒于此，本文主要探索部隊(duì)執(zhí)勤哨位PM2.5監(jiān)測(cè)與防治系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本論文主要運(yùn)用傳感器、單片機(jī)、自動(dòng)控制等技術(shù)對(duì)如何有效地實(shí)現(xiàn)執(zhí)勤哨位PM2.5的智能化監(jiān)測(cè)及報(bào)警、如何有效地實(shí)現(xiàn)執(zhí)勤哨位PM2.5的簡(jiǎn)約化防范及治理進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞 PM2.5 監(jiān)測(cè) 防治

中圖分類(lèi)號(hào)：R285.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1研究目的

PM2.5 ，亦稱細(xì)顆粒物，是指自然狀態(tài)下大氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5微米的顆粒物。霧霾，特定氣候條件與人類(lèi)活動(dòng)相互作用的結(jié)果。經(jīng)濟(jì)及社會(huì)活動(dòng)依賴于高密度的人口分布，其必然會(huì)排放大量的細(xì)顆粒物。而一旦排放超過(guò)大氣循環(huán)能力和承載度，細(xì)顆粒物濃度將持續(xù)積聚，假如受靜穩(wěn)天氣等因素影響，極易出現(xiàn)大范圍霧霾。近年來(lái)部隊(duì)固定哨位執(zhí)勤隨著軍改浪潮不斷向著正規(guī)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效化以及環(huán)?；哪繕?biāo)前進(jìn)。在官兵執(zhí)勤過(guò)程中隨時(shí)可能遇見(jiàn)霧霾天氣或其他致使空氣中PM2.5含量超出正常值從而危害執(zhí)勤哨兵生命健康安全的狀況，而部隊(duì)當(dāng)前執(zhí)勤設(shè)施應(yīng)用條件下無(wú)法有效解決此問(wèn)題。正是基于這樣一種復(fù)雜的軍地背景下，本研究主要探索部隊(duì)執(zhí)勤哨位監(jiān)測(cè)與防治系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

2研究意義

動(dòng)人心魄的數(shù)字背后折射的是大自然發(fā)出的警告，昭示我們?nèi)祟?lèi)需要作出改變。我們必須要向霧霾等污染宣戰(zhàn)，因?yàn)檫@是社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題?，F(xiàn)在許多人早晨一起來(lái)，不再關(guān)注今天晴天還是陰雨天，而是打開(kāi)手機(jī)查看PM2.5的含量值，這足以說(shuō)明解決霧霾已經(jīng)成為重大的民生問(wèn)題。李克強(qiáng)總理談到霧霾時(shí)表示，“治理空氣污染”要上升為國(guó)家戰(zhàn)略。那么霧霾到底有多可怕？霧霾天氣會(huì)造成空氣質(zhì)量下降，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境，給人類(lèi)出行和人體健康帶來(lái)重大危害；霧霾天氣時(shí)，空氣中會(huì)帶有很多細(xì)菌和病毒，極易導(dǎo)致傳染病擴(kuò)散和多種疾病的發(fā)生；城市中空氣污染物不易擴(kuò)散，加重了一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等物質(zhì)的毒性，危害行人健康；更有甚者，冬季遇霧霾天氣，若空氣污染嚴(yán)重可能形成煙塵或黑色煙霧等毒霧，嚴(yán)重威脅人的生命和健康。防范治理霧霾的腳步刻不容緩，無(wú)論是國(guó)家還是個(gè)人，都要有所行動(dòng)。因此，為了體現(xiàn)以人為本的理念和保障執(zhí)勤任務(wù)的圓滿完成，我們有必要執(zhí)勤哨位的哨兵考慮霧霾天對(duì)于他們個(gè)人身體造成的不利影響，這具有十分的必要性。

3系統(tǒng)組成框圖

4子系統(tǒng)方案的選擇論證

4.1單片機(jī)的選擇

控制核心采用STC89C52系列單片機(jī)。該單片機(jī)的特點(diǎn)及性能是：（1）內(nèi)部資源完善且操作性強(qiáng)，在性能上支持各模塊的功能實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙。（2）內(nèi)部系統(tǒng)可編程，無(wú)需編程器和仿真器，軟硬件調(diào)試簡(jiǎn)單易行，高效快捷。（3）具有加密性強(qiáng)、超強(qiáng)抗干擾、超低功耗等特點(diǎn)。此外，52系列單片機(jī)在電子設(shè)計(jì)方面給我們帶來(lái)了很多的方便，過(guò)去近一年的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)中，我對(duì)52系列單片機(jī)的了解度較其他系列單片機(jī)高得多。因此，選用此類(lèi)單片機(jī)作為核心控制器，思路清晰，方法明確，能夠節(jié)約許多時(shí)間。

4.2 PM2.5監(jiān)測(cè)傳感器的選擇

采用GP2Y1010AU0F粉塵檢測(cè)傳感器模塊。其特點(diǎn)及性能是：（1）夏普光學(xué)灰塵傳感器（GP2Y1010AU0F）在檢測(cè)如香煙煙霧等非常細(xì)的顆粒時(shí)，是特別有效的，并且是常用的空氣凈化器系統(tǒng)。（2）該裝置中，一個(gè)紅外發(fā)光二極管和光電晶體管，對(duì)角布置成允許其檢測(cè)到在空氣中的灰塵反射光。（3）該傳感器具有極低的電流消耗（最大20mA，11毫安典型的），可以搭載高達(dá)7VDC的傳感器。（4）輸出的是一個(gè)模擬電壓正比于所測(cè)得的粉塵濃度，敏感性為0.5V/0.1mg/m3。（5）造價(jià)較低。其原理如下圖：傳感器中心有個(gè)洞可以讓空氣自由流過(guò)，定向發(fā)射LED光，通過(guò)檢測(cè)經(jīng)過(guò)空氣中灰塵折射過(guò)后的光線來(lái)判斷灰塵的含量。

5工作流程

（1）根據(jù)具體空氣環(huán)境設(shè)定任意的報(bào)警最大值和二分之一最大值。

（2）實(shí)時(shí)、快速檢測(cè)空氣中粉塵濃度（即PM2.5 濃度）。

（3）當(dāng)濃度超出報(bào)警二分之一最大值發(fā)出光亮警示、超出最大值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。

（4）超過(guò)最大值時(shí)驅(qū)動(dòng)噴灑淋浴裝置（小水泵）工作，并啟動(dòng)直流電機(jī)正轉(zhuǎn)關(guān)閉哨位門(mén)窗（電機(jī)關(guān)閉門(mén)窗后即停轉(zhuǎn)）。

（5）待執(zhí)勤哨位空氣環(huán)境恢復(fù)正常PM2.5值后，淋浴裝置關(guān)閉。

6調(diào)試結(jié)論

從分析進(jìn)行霧霾治理后空氣中PM2.5含量值來(lái)看，該設(shè)計(jì)起到了一定的作用。一方面作用隨時(shí)間不同，除霾效果存在不同程度的差別；另一方面在室內(nèi)調(diào)試實(shí)驗(yàn)效果要優(yōu)于室外。

綜上所述，此設(shè)計(jì)若要應(yīng)在實(shí)際工作崗位上，會(huì)發(fā)揮一定的作用，但是難以保證的是其工作的穩(wěn)定性。下步要在提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性上多下功夫。以期達(dá)到最佳應(yīng)用效果。該研究未來(lái)或在部隊(duì)執(zhí)勤哨位自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)揮其一定作用。

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