浅谈部队哨岗PM2.5的监测和防治系统的设计

沈浩　刘子震　吴忠新

摘 要 针对部队当前固定哨位执勤过程中突遇雾霾天气或其他致使空气中PM2.5含量超出正常值从而危害执勤哨兵生命健康安全的状况，加之部队当前执勤设施应用大背景下无法有效解决此问题，鉴于此，本文主要探索部队执勤哨位PM2.5监测与防治系统的设计与实现。本论文主要运用传感器、单片机、自动控制等技术对如何有效地实现执勤哨位PM2.5的智能化监测及报警、如何有效地实现执勤哨位PM2.5的简约化防范及治理进行研究。

关键词 PM2.5 监测 防治

中图分类号：R285.5 文献标识码：A

1研究目的

PM2.5 ，亦称细颗粒物，是指自然状态下大气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。雾霾，特定气候条件与人类活动相互作用的结果。经济及社会活动依赖于高密度的人口分布，其必然会排放大量的细颗粒物。而一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，假如受静稳天气等因素影响，极易出现大范围雾霾。近年来部队固定哨位执勤随着军改浪潮不断向着正规化、标准化、高效化以及环保化的目标前进。在官兵执勤过程中随时可能遇见雾霾天气或其他致使空气中PM2.5含量超出正常值从而危害执勤哨兵生命健康安全的状况，而部队当前执勤设施应用条件下无法有效解决此问题。正是基于这样一种复杂的军地背景下，本研究主要探索部队执勤哨位监测与防治系统的设计与实现。

2研究意义

动人心魄的数字背后折射的是大自然发出的警告，昭示我们人类需要作出改变。我们必须要向雾霾等污染宣战，因为这是社会关注的焦点问题。现在许多人早晨一起来，不再关注今天晴天还是阴雨天，而是打开手机查看PM2.5的含量值，这足以说明解决雾霾已经成为重大的民生问题。李克强总理谈到雾霾时表示，“治理空气污染”要上升为国家战略。那么雾霾到底有多可怕？雾霾天气会造成空气质量下降，严重影响生态环境，给人类出行和人体健康带来重大危害；雾霾天气时，空气中会带有很多细菌和病毒，极易导致传染病扩散和多种疾病的发生；城市中空气污染物不易扩散，加重了一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等物质的毒性，危害行人健康；更有甚者，冬季遇雾霾天气，若空气污染严重可能形成烟尘或黑色烟雾等毒雾，嚴重威胁人的生命和健康。防范治理雾霾的脚步刻不容缓，无论是国家还是个人，都要有所行动。因此，为了体现以人为本的理念和保障执勤任务的圆满完成，我们有必要执勤哨位的哨兵考虑雾霾天对于他们个人身体造成的不利影响，这具有十分的必要性。

3系统组成框图

4子系统方案的选择论证

4.1单片机的选择

控制核心采用STC89C52系列单片机。该单片机的特点及性能是：（1）内部资源完善且操作性强，在性能上支持各模块的功能实现无障碍。（2）内部系统可编程，无需编程器和仿真器，软硬件调试简单易行，高效快捷。（3）具有加密性强、超强抗干扰、超低功耗等特点。此外，52系列单片机在电子设计方面给我们带来了很多的方便，过去近一年的专业课学习中，我对52系列单片机的了解度较其他系列单片机高得多。因此，选用此类单片机作为核心控制器，思路清晰，方法明确，能够节约许多时间。

4.2 PM2.5监测传感器的选择

采用GP2Y1010AU0F粉尘检测传感器模块。其特点及性能是：（1）夏普光学灰尘传感器（GP2Y1010AU0F）在检测如香烟烟雾等非常细的颗粒时，是特别有效的，并且是常用的空气净化器系统。（2）该装置中，一个红外发光二极管和光电晶体管，对角布置成允许其检测到在空气中的灰尘反射光。（3）该传感器具有极低的电流消耗（最大20mA，11毫安典型的），可以搭载高达7VDC的传感器。（4）输出的是一个模拟电压正比于所测得的粉尘浓度，敏感性为0.5V/0.1mg/m3。（5）造价较低。其原理如下图：传感器中心有个洞可以让空气自由流过，定向发射LED光，通过检测经过空气中灰尘折射过后的光线来判断灰尘的含量。

5工作流程

（1）根据具体空气环境设定任意的报警最大值和二分之一最大值。

（2）实时、快速检测空气中粉尘浓度（即PM2.5 浓度）。

（3）当浓度超出报警二分之一最大值发出光亮警示、超出最大值时发出声光报警。

（4）超过最大值时驱动喷洒淋浴装置（小水泵）工作，并启动直流电机正转关闭哨位门窗（电机关闭门窗后即停转）。

（5）待执勤哨位空气环境恢复正常PM2.5值后，淋浴装置关闭。

6调试结论

从分析进行雾霾治理后空气中PM2.5含量值来看，该设计起到了一定的作用。一方面作用随时间不同，除霾效果存在不同程度的差别；另一方面在室内调试实验效果要优于室外。

综上所述，此设计若要应在实际工作岗位上，会发挥一定的作用，但是难以保证的是其工作的稳定性。下步要在提高系统工作稳定性上多下功夫。以期达到最佳应用效果。该研究未来或在部队执勤哨位自动化领域发挥其一定作用。

参考文献

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