无线低功耗有毒气体探测器的研究与设计开题报告

1. 研究目的与意义

有毒气体探测是指利用传感器探测到有毒气体进而转化成电信号传输到通信设备达到随时检测报警的功能。有毒气体探测对解决生产生活中有毒气体存在的隐患无疑是十分必要的。本课题将对家庭有毒气体探测方面进行研究。

国内有毒气体检测的现状：我国目前对有毒有害气体检测报警装置实际使用情况的研究和报道近乎空白。为数不多的有毒气体探测的应用都是存在于工业领域，如采矿中。但此类探测器由于装置庞大、精度不够等原因并不能跟上现代企业以及生活的步伐。不仅如此，由于我国对气体检测仪器的研究相对较晚，关键的核心技术基本被国外垄断。而传感器的精密程度直接决定了气体检测的精准度，这就导致我国大量依赖国外的传感器，而进一步造成了国内有毒气体探测器研究的瓶颈。此外，由于缺乏循证学研究，企业对有毒有害气体检测报警的实际需求和技术要求得不到满足，相关的立法和标准制定也缺乏科学依据。但随着人们对生活品质要求的提高，目前国内生活中有毒气体检测的技术近年来逐渐得到重视。

国外有毒气体检测的现状：国外的有毒气体探测研究早于国内很多年，相应的核心技术也基本被国外所垄断。目前发达国家主要采用载体催化燃烧式、热导式、光干涉式等三种方式来检测有毒气体。这三种检测方式均已成熟。除此，国外相关的最新技术有可调谐激光二极管激光吸收光谱(tdlas) 技术、离子迁移率谱(gc-ims )气体检测技术、基于mds传感器的气体检测技术。目前国外的传感器发展趋势集中表现为提高灵敏度和工作性能、降低功耗、缩小成本、尺寸简化、电路与应用整机相结合。这一趋势也是有毒气体探测应用到家庭领域的必然选择。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

①利用半导体传感器感应出有毒气体并将其电导率变化通过stm32单片机接收并转化成电信号通过蓝牙模块传输到手机，保证家庭用户在任何时刻可以接收到报警信号。

②在传感器模块中，利用mq-9实现对co、ch4气体浓度的实时监测及阈值报警

3. 研究的方法与步骤

本系统分为软件和硬件两个部分，采用模块化思想完成整个系统的设计。硬件部分以stm32单片机为核心，分为三个模块：电源模块、传感器模块和无线通信模块。在电源模块中，利用锂电池为整个电路供电，实现低功耗要求。而传感器模块中，根据传感器电导率变化传输电信号就要求电导率变化与气体浓度值保持较为精准的比例关系，其次利用温湿度传感器对精度进行修正。之后，通过单片机将电压信号传输到无线通信模块实施报警。设计过程中，要分别对每个模块进行测量，减少误差。

下图为整体系统框图：

4. 参考文献

[1]王强.基于电化学传感器的有毒气体检测器设计[j].科技创新与应用,2017(33):92-93.

[2]郭延景.温室大棚有害气体的发生与防治[j].农民致富之友,2017(22):48.

[3]李广义,胡阳阳.基于labview的可燃/有毒气体报警器信号采集系统设计[j].工业计量,2017,27(05):31-33.

5. 计划与进度安排