校园环境监测系统设计开题报告

1．本课题研究的背景、目的及意义

1.1背景

众所周知，进入21世纪以后，环境污染问题的控制与治理是人类社会亟待解决的重大课题。环境污染问题当下已经成为了社会民众关心的问题，在党的第12届5次会议上，曾经明确表示环境污染的治理已经取得了明显的成效，但是在未来依然有很长的路要走。

校园环境形势严峻同样不容乐观，1995年-2005年期间，我国普通高校数量增加了738所，2005年我国普通高校数量就已经达到1792所，而据国家统计局以及教育部发表的最新数据显示，我国现在约有2700多万的在校大学生。校园规模不断扩大，在校园面积有限的条件下，校园环境出现了极大的不和谐现象，

自然环境的恶化已经很严重，再加上人为所造成的空间拥挤，校园环境的改善已是当务之急，这不仅是国家落实科学发展观，达到实现和谐社会的要求，也是促进整个社会实现资源节约型、环境友好型，办好人民满意的教育、培养高素质的事业接班人的自身要求。

但是，目前传统的校园环境监测站点的建设成本很高，数量比较少，不能有效地应对一些突发的校园环境事件。而且这些检测设备较为笨重，灵活性不够，也不能利于监测。检测设备的专业性较强，由此需要专业的老师来进行操作，在某种程度上有制约了其利用度和灵活性。

西方国家在校园环境污染的控制等方面做的还是相当不错的，比如说意大利，十年前位于其切塞纳的一座研究所就已经将新型的节能监测技术运用到附近的学校里，对于监控温度，CO2浓度都有了明显的成效。因此为了提高我国高校的办学效益，为学校长期良性快速发展创造条件，为学生提供长期舒适健康的学习环境，采取简单方便科学的监控技术已经成为一重要课题。

与学生生活息息相关的环境参数无非来自于光照，噪音，CO2浓度。首先是噪声问题，目前高校常用的噪声检测方法有人工实地检测，有线方式监测。人工实地监测指的是监测人员使用一些相关的测量仪器，去检测地点进行实地检测，并记录噪声数据信息。这种方法很明显费时间费体力，成本很大也不方便。有线监测是在区域的关键点安装噪声传感器，传感器通过预先铺设的电缆或光缆将采集到的环境噪声数据传送到监测中心，由专业人士分析并给出监测结果。这种方法对专业性的要求较高，并且人为因素对其的干扰很大。因此当前需要迫切开发出一个简单实用的噪声监测装置，是环境噪声监测更加便捷。

其次是光照，正如上文提到，学校规模不断扩大，但是用地面积有限，因此会造成空间拥挤，限制了光照。当然光照不足的更大的原因来自于空气质量,PM2.5已成为当下的一个热门话题。目前已经有高校采用以MSP430F149单片机作为控制核心，以温湿度传感器来进行数据采集。

在意大利，很多学校里都已经安装了先进的通风系统，降低空气中CO2的浓度，很多高级绿化的种植也基于此原因，对CO2浓度的监测也是一个不可忽视的议题。

1.2课题的研究目的及意义

21世纪以来，随着微电子技术，计算机技术，自动控制技术，通信与信息处理技术，多媒体技术等先进技术的发展，以科学技术为基础，依靠先进的设备和科学管理来实现校园环境检测系统已成为可能。环境监测的根本目的是我们通过对物理参数的观测并运算，能够预计到未来可能发生的现实情况，一些对校园环境产生威胁的因素。

随着微处理技术的快速发展，低价位，低功耗，高性能的小型单片机比比皆是。采用单片机后，许多以前需要硬件完成的功能，现在可以通过软件程序控制来实现，使探测器测量与控制较普通的硬件实现更加容易，电路结构更加简单，增加了电路的可靠性。

校园环境监测系统的设计与应用，能够在很大程度上改善校园环境，提高学生以及相关部门对校园环境的认知，良好的校园环境有助于学生的作息，有助于提高该学校的教学水平并且改善该学校的教学质量。

2．本课题主要研究内容和预期目标

内容设计要求

设计一个单片机的校园环境检测系统，该系统应包括：传感器、A/D转换器、D/A转换器、单片机控制系统、LCD或者数码显示单元；完成的功能：对校园内环境参数进行采集、显示、运算处理，并按需要控制输出量；电路原理图和硬件电路图设计；软件编程及功能调试。

预期目标

检测环境光照，当环境光照变化时可以启动或关闭路灯模块；进行一个简单的噪声检测, 当环境噪音超过设定的分贝数时启动报警模块；检测PM2.5，当PM2.5数值高于某个设定值时启动报警模块；检测二氧化碳含量，当二氧化碳含量高于某个设定值时启动报警模块；可以使用按键对关键数据进行设定。