中国国内城镇居民每天80%以上的时间处于室内环境[1]，李启东在研究中指出，室内空气污染物的浓度要高出室外2～5倍[2]。

随着经济发展，人民生活水平的提高，良好的室内空气品质成为人们新的诉求，社会和个人对室内空气品质问题（IAQ）的关注度也日益提升，室内空气品质问题的研究也吸引了越来越多的学者和专家[3-4]。牛小玲等[5]、周岳斌等[6]与闻明等[7]设计了一系列室内有害气体检测设备，这些设备只能进行单一指标的检测，检测时需要人工作业，不能远程实时监测；王铭明等和[8]程磊等[9]研究了基于ZigBee的室内环境监测系统，实现了室内环境的远程监测，但未对监测数据进行处理；郑惋月[10]和王昭俊等[11]对室内空气品质评价方法进行了一些研究，但数据由人工采集，没有设计前端监测设备。

本文设计了一种室内空气品质无线监测系统，系统采用嵌入式技术设计采集终端，C#与MATLAB编程技术设计监测中心。该系统具有以下特点：1）实时性，对所监测室内区域的空气品质做到实时监测；2）网络化，采集终端和监测中心使用Wi-Fi网络连接，用户可以远程获取待监测区域空气指标；3）数据可追溯性，本系统设计了监测数据存储功能，可在无人值守情况下进行监测记录；4）智能化，本系统应用灰色关联分析法设计室内空气评价功能，智能分析监测区域空气品质；5）友好性，本系统监测指标拥有多种显示手段：图表、数值等，用户直观得到监测区域空气品质状况。

1 系统总体设计

本系统总体设计构架可分为3个部分：空气品质采集终端，无线通信系统和监测中心，如图1所示。

图1 系统总体框架

目前国内外对室内空气品质普遍关注的指标有二氧化碳、甲醛等有机物（TVOC）、可吸入颗粒物、一氧化碳、氡等[12]，本系统选择CO2、甲醛及PM2.5作为主要监测指标，温度和湿度作为辅助监测指标。采集终端的主要功能是采集上述指标，并通过Wi-Fi网络将这些参数实时传输给计算机终端。

无线通信系统基于Wi-Fi设计，保证采集终端与监测中心得实时通信。

监测中心基于C#语言设计，拥有数据实时显示、即时报警、空气品质评价及历史记录查询等功能。

2 硬件设计

空气品质指标采集终端结构如图2所示，主要包括：微处理器、多个传感器模块、LCD显示屏及电源模块组成。

在开展各项创新工作时，还需要对现代国际贸易市场进行分析，吸纳创新方案来开展相应的创新工作。而在开展吸纳创新时，应当注重其他国家或领域的相关资料来对银行自身的管理方案进行进一步调整，进行进一步的归类和总结，形成适合本国的新型创新成果，这种创新模式能够将国际市场上不同的创新方式进行融合，从而进一步满足不同国家发展的不同需求，使各个国家都能在国际贸易融资工作上获得属于自己的管理方案和应用方案。

图2 空气品质采集终端结构框图

2.1 电源电路设计

除上述电路以外，本文还设计了LCD工作电路，PM2.5及温湿度传感器工作电路，依据工作手册分别设计了复位和JLINK接口下载调试电路，方便进行系统调试。

而正是人地协调观的整体作用发挥，不仅将地理学科的人文学科与自然学科的综合性得到体现，更将交叉学科下的综合思维培养要求也揭示出来了。从人地协调观的落实来看，没有一定的人文素养与对地理知识的认识，人地协调就是一句空话。因而，重视综合思维的培养，一方面是学科性质所决定的，另一方面是人地协调观的落实所要求的。在高中地理课堂教学中，地理教师要善于把握综合思维培养的机会，在教学设计的创新中将综合思维也考虑到其中，那么课堂教学的创新就有较大的空间。

图3 系统电源电路

系统中各模块工作电压不同，为此本文设计了3.3 V与5 V电压转换电路，限于篇幅不详细介绍。

2.2 部分工作电路设计

CO2传感器工作电路如图4所示，该传感器工作原理是：当其暴露在空气中，阴、阳两电极与空气中的CO2发生化学反应，通过采样阴阳两电极之间电势差即可获知CO2浓度变化。

1）序列去量纲化。去量纲化方法如下：

Wi-Fi模块电路仅需将串口引脚与STM32对应连接，复位引脚和固件烧写引脚拉高，如图6所示。

嵌入式系统设计中，供电问题必须得到重视。本文选择TPS54311同步压降转换器作为系统电源主控芯片。如图3为系统电源电路，输入为+12 V，输出为+6 V。

图4 CO2传感器工作电路

图5 TVOC传感器工作电路

图6 Wi-Fi模块工作电路

3 软件设计

3.1 采集终端软件设计

采集终端主要工作是：采集室内空气指标，经过简单处理后通过Wi-Fi发送至计算机终端。本文向STM32平台移植了RT-Thread嵌入式操作系统，使用线程编程技术完成设计。如图7所示为线程流程图。

（1）增值税的计算和抵扣问题。上文已经提及三种不同的PPP项目付费方式，根据付费方式的不同，增值税的计算方法也不同。譬如，在营改增后，PPP项目增值税计算依旧处于探索实践中，在建设投资问题上的操作方法不同，是否含税的问题对于融资成本影响巨大。智慧城市建设的PPP项目大都集中在轨道交通领域，投资金额巨大，而营改增后建筑业税率上升到10%。所以，怎样取得可抵扣增值税进项税成为项目公司的难题。一旦在建设期内缴纳过高的增值税销项税，会直接降低后期项目建设的资金运用率。而对于某些增值税免征的PPP项目，会出现项目期间增值税无法完全抵扣的问题。

图7 线程流程图

3.2 数据库管理

本文采用Oracle公司旗下的MySQL作为数据库管理系统[14]。目前系统数据库设计有监测数据表，监测数据表主要记录采集终端采集指标，主要包括监测时间、各个传感器监测值等。

3.3 监测中心设计

4）关联度排序

两个月后，乔振宇有个几年未见在外地供职的老同学携夫人来郑州旅游，乔振宇是个热情好客的人，立刻兴冲冲约了几个当年要好的老同学携夫人搞个家庭聚会。

如图8所示，主界面分为4个区域，上部为菜单栏，需要用户操作的功能均在此处；左侧为空气品质等级显示区域；中部为曲线显示区域；右侧为数据显示区域，以表格形式显示各项监测指标。

图8 监测中心软件主界面

4 空气品质评价

文中采用灰色关联分析法对空气品质进行评价。其基本思想是比较参考序列曲线和若干个比较序列曲线的相似程度，曲线越相似，反映关联度越高[15]。灰色关联分析的具体计算步骤如下：

甲醛传感器的工作电路如图5所示。该传感器工作原理是：传感器内部贵金属氧化物接触到甲醛后阻值将发生变化。

2）计算关联系数。依下式求参考序列与比较序列之间关联系数ξoi(j)：

公式（2）中，zij=|x0j-xij|，ρ为分辨系数，ρ∈(0,1)，根据经验 ρ≤0.5463时效果最好，通常取0.5[15]。

经小达一提醒，霍铁才记起来。没错，当时平衡木项目有个名叫陆珊珊的小队员表现出色，小达作为小记者团的成员采访过她，霍铁则背着摄像机当助手，难怪刚才会觉得她很面熟呢！

3）计算关联度。序列关联度由下式计算：

马来西亚人喜欢养火鸠，它貌似斑鸠，但火鸠的歌喉圆润，洪亮的咕咕叫声婉转优美。这里每年都要举行一次火鸠鸣唱比赛。在广场上竖起200多根铁柱，柱高5米，左右间隔5米。每根柱顶悬挂一只鸟笼，内放一只火鸠。群鸟汇集在一起，此唱彼和，比试高低。整个场地上空，鸟声缭绕，悦耳动听。场地围栏外聚集了成千上万人，侧耳欣赏鸟歌。比赛中，裁判将每只鸟的鸣唱记四项分，最后评比出得奖名次。比赛结束时，人们争相购买得奖的火鸠，售价可高达2万多马元。

公式（3）中，ωj是比较序列各项指标的权重，权重越高，代表该项指标在关联度计算中重要性越高，要求∑ωj=1。

监测中心基于C#编程语言设计。

关联度以大小排序，得到各比较序列与参考序列的关联度，即可得出空气品质的优劣。

二是竞争性民主选举体现了优胜劣汰的人才选拔原则。“举直错诸枉，则民服；举枉错诸直，则民不服”，竞争性民主选举把优秀人才的选拔权交给人民，有助于优秀人才的脱颖而出。

灰色关联分析法使用MATLAB编程实现，模拟数据如表1所示。

表1 灰色关联分析法模拟数据

指标PM2.5 CO2甲醛编号标准序列5 350 0.1序列1 30 600 1序列2 7 347 0.07序列3 100 1 200 10

*PM2.5单位为 Kcps，CO2、甲醛为 PPM

标准序列为优秀情况下各指标阈值，序列1模拟轻度污染，序列2模拟优秀，序列3模拟重度污染各指标参数。MATLAB程序运行后，得到关联度如图9所示。

由图9可知，关联度排序为序列2>序列1>序列3，即空气品质排序为序列2最好，序列1次之，序列最差，与模拟数据设置一致。

中国古典诗歌是语言艺术的最高形式。它的暧昧性、联想性和简练性使之在文坛上独树一帜。然而在翻译界，最高形式的艺术也被认为是最难翻译的艺术之一。即使是一些翻译届中颇有声望的学者，在翻译中国古典诗歌的时候，也表达了自己的无奈和遗憾。

图9 灰色关联分析法仿真图

5 系统测试

为了验证方案的可行性与有效性，文中模拟某些指标超标情况。甲醛对人体危害较大，选用酒精替代实验，选用二氧化碳气体及香烟燃烧产生的烟雾对本系统进行测试。

“不好！”霍铁立刻醒悟过来，“快跟我来！”小达和张大爷这才从惊愕中缓过神来，跟在霍铁后面冲出了工作间。

5.1 采集终端运行测试

系统上电启动后，等待传感器预热完成，系统稳定显示各传感器数值，运行状况正常。如图10所示。

传感器方面，选择了型号为MG811的CO2传感器、型号为DSM501a的粉尘传感器、型号为MS1100的TVOC传感器及型号为AMS2302的温湿度传感器。Wi-Fi无线通信模块选择了安信可公司出品的ATK_ESP8266。选择了意法半导体公司的STMF446RET作为本系统的主控芯片，具有性能强大，功耗低，接口资源丰富的特点[13]。

图10 采集终端运行测试

5.2 监测中心与采集终端联合测试

本项测试过程主要进行以下步骤：

1）采集终端上电，等待传感器预热。

2）连接采集终端创建的Wi-Fi网络；

3）打开监测中心软件，设置服务端网络相关配置信息。

4）成功建立通信连接后，导航界面实时监测按钮，进入实时监测界面。菜单栏选择甲醛传感器进行监测，使用乙醇溶液接近采集终端，可以明显观察到有一段曲线提升，甲醛中度超标（乙醇模拟），二氧化碳浓度超标，由上文灰色关联分析法所设计空气评价方法，左侧显示空气品质等级为中度污染。

5）历史数据查询

一份来自北京“月嫂”的调研报告显示，85.5%的月嫂每天平均工作时间12个小时。如果按照8小时工作计算，和其他职业相比，45.1%月嫂的工作量是正常工作量的2倍。月嫂的心理需求及业务技能水平看，更多的月嫂依然处于基本需求状态、甚至心理处于缺失状态。

路遥说过，真正万古长青的是普通人的无名纪念碑——生生不息的人类生活自身。去除虚火与邪火之后，来源于生活的“土味”注定会火，而且会一直火下去。任何内容生产都试图实现两个基本功能，一是记录，二是传播。在媒体融合的时代，感动我们的依然是真实的东西，是生活本身。这也是为何在直播热度有所下降的情况下，愿意把流量贡献给记录者的平台，仍能保持强有力的用户黏性。

历史数据查询功能利用实时监测界面设计，通过菜单栏控制进行历史数据查询切换。如图11所示。

在查询时间段选择区域选择需要查看的历史数据时间段；然后在传感器选择菜单选择需要观察的传感器。

如图12可以得出，甲醛浓度有一段升高，与4）中使用乙醇溶液模拟甲醛超标结果一致。

综上，历史查询功能运行正常。

图11 监测中心实时监测功能测试

图12 历史数据查询功能测试

综上所述，本文设计采集终端、监测中心及无线通信系统功能正常。

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6 结束语

文中将嵌入式技术，传感器技术，无线通信技术，RT-Thread嵌入式系统技术，C#编程技术等相关技术结合，设计了一个室内空气品质无线监测系统。经过测试，各项功能正常，本系统具有一定的实用意义。

参考文献：

[1]范奥博，铁治欣，吴铭程，等.室内空气质量监测系统的设计[J].浙江理工大学学报，2015，33（3）:382-389.

[2]李启东.室内空气污染研究之进展[J].上海环境科学，2001，20（10）：463-466.

[3]刘建磊，白鸽，陈洁，等.城市新装修家庭Tvoc的污染现状以及影响因素分析[J].科学通报，2011，56（20）:38.

[4]张鹏，冯显英，霍睿.基于STM32的多功能空气净化器控制系统开发[J].电子技术应用，2017，43（3）:80-83.

[5]牛小玲，张鹏飞.便携式甲醛检测仪设计--创新型实验项目[J].实验技术与管理，2013（10）:79-82.

[6]周岳斌，王冬，杨凯，等.便携式甲醛及PM2.5检测仪设计[J].机械管理开发，2015（3）:19-21.

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[11]郑惋月.重庆地区商场建筑室内空气品质评价[D].重庆：重庆大学，2016.

[12]宋春燕.室内空气污染特性浅析[J].内蒙古石油化工，2016（10）：71-72.

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