环境质量智能监测系统的设计与制作
发布时间：2021-05-03T07:44:13.847Z  来源：《中国科技人才》2021年第4期作者：黄俊岳方宗浩
[导读] 在我国工业化发展水平不断提高的同时，环境污染问题越来越严重，伴随着环境问题的不断恶化，各地区出现温室效应的频率和雾霾天气的频率逐渐提高，不仅对人们正常出行造成了严重影响，而且对人们的身体健康和生活健康造成了严重损害。
浙江东方职业技术学院
摘要：在我国社会现代化发展水平不断提高以及智能化技术不断深入的背景下，虽然我国工业生产水平不断提升，这能够在一定程度上促进我国社会经济实力的进一步增强，但同时带来的环境污染问题日趋严重。只有采取多元化的有效措施来加强对环境质量的监测力度，再根据检测结果不断优化与完善环境条件，才能使我国环境质量监测工作达到标准要求。本文针对环境质量监测系统的有效设计与实现途径展开详细分析，为我国环境监测水平的进一步提升奠定坚实基础。
关键词：环境质量；智能；监测系统；设计；实现
引言：伴随着我国科学技术能力的不断提升以及社会经济发展实力的不断增强，各种自动化控制技术、数字化设备、智能系统在专业人士不断的研究开发下得到了广泛实践应用，特别是在环境质量监测工作
中，各种自动化技术、数字化设备、智能化产品如雨后春笋般层出不穷，不仅为各行各业提高经济效益和社会效益作出了积极贡献，而且没各个行业未来发展指明了方向。在此过程中，以Arduion技术为基础的智能环境监测系统凭借自身具有的多样化优势，在众多环境质量智能监测系统中得到了广泛应用。以Arduion技术为基础的智能环境监测系统主要是通过对Arduion单片机和各种环境监测传感器设备的有效应用，全面分析并监测外部环境数据，并且结合蓝牙无线传输通信技术，将监测到的环境数据传送到相关技术设备以及用户的智能设备中。不仅能够使环境监测系统的运行需求得到有效满足，而且还能确保相关人员能够根据监测数据的分析结果，采取及时的调节和管理措施，从而使环境质量最优化的目标得到有效实现。
1环境质量智能监测系统的研究背景
在我国工业化发展水平不断提高的同时，环境污染问题越来越严重，伴随着环境问题的不断恶化，各地区出现温室效应的频率和雾霾天气的频率逐渐提高，不仅对人们正常出行造成了严重影响，而且对人们的身体健康和生活健康造成了严重损害。与此同时，我国大部分居民对环境质量概念缺乏明确的了解，环境保护意识难以提升。在这样的背景，人们迫切的需要对周边环境情况及时掌握，因此加强对环境质量智能监测系统的设计与实现迫在眉睫。
2环境质量智能监测系统的研究现状
结合目前我国环境质量智能监测系统开展的实际情况来看，由于各种因素的影响导致相关工作的开展质量始终无法提高，存在众多问题。比如，在设置环境质量监测点的过程中缺乏较高科学性；监测方法与监测设备无法有效结合；得到的监测数据缺乏真实性和准确性；监测人员缺乏较高的专业能力和职业素养；监测环境整体质量缺乏有效保障；对监测工作的监管力度缺乏有效性。与此同时，由于环境监测仪器多是中小型企业在生产，产品基本集中在中低档的环境监测仪器，已不能适应我国环境监测工作发展的需要。
针对存在的一系列问题，相关人士想要确保环境质量智能监测水平得到进一步完善，不仅要对监测技术进行不断优化与完善，将现代化发展理念以及多元化监测措施合理结合其中，加确保在设置环境质量监测点时具有较高的科学性；使监测方法和监测设备得到有效结合；提高监测数据具有的真实性和准确性；不断培养监测人员专业能力和职业素养；提高对监测环境整体质量的保障；加强对监测工作的有效监管。本文通过研究Arduino开发平台的Atmega2560 单片机与各类高精度的环境传感器的组合来实现相应的监测功能，根据客户具有的个性化需求，设计生产出不同种类和功能的产品，以适应对不同场景的实际应用。长此以往，不仅能够使环境质量智能监测系统具有的作用和价值真正发挥到相关工作中，而且还能使人们对环境质量智能监测系统具有的重要性给予足够重视，使传统环境监测设备在大众领域得到进一步普及。
3以Arduion技术为基础的环境质量智能监测系统以及结构组成
3.1以Arduion技术为基础的环境智能监测系统定义
对于以Arduion技术为基础的环境智能监测系统而言，主要是将ArduionUNO以及各种传感器作为核心基础，通过对ArduionUNO相关程序的设计和编写，对周围环境的噪音、光照、湿度、温度等变化情况进行实时、便捷的检测。并且在监测平台中将传感器采集到的数据进行上传。通过对以Arduion技术为基础的环境智能监测系统展开的大量实际调查研究能够发现，该项设计不仅能够使数据高效采集的目标得到有效实现，节省大量的经济成本，而且还能在快速监测环境状况相关工作中充分发挥作用。在此过程中需要注意，在对以Arduion技术为基础的环境智能监测系统进行设计与开发的过程中，为了使相关系统在保护环境和节约能源方面具有的需求得到有效满足，在对电源系统进行设计的过程中应用了可充电电池以及太阳能光伏板。这样不仅能够使相关系统在运行过程中对电能的需求得到有效满足，而且还能使相关系统的设计目的和开发目的有效结合的同时，促进设计效益和开发效益的全面提升。因此在对以Arduion技术为基础的环境智能监测系统进行设计和制作实现的过程中，相关人士可以的从系统软件设计、系统硬件设计、系统功能设计、系统总体结构等多样化方面入手。
3.2以Arduion技术为基础的环境智能监测系统结构组成
在对以Arduion技术为基础的环境智能监测系统进行结构分析的过程中能够发现，该系统主要是由数据显示设备和数据监测设备两大硬件设备的部分内容所组成，通过对蓝牙无线传输通信模块的有效性，能够使两大硬件设备之间有效开展数据传输，主要体现在以下几个方面，具体如表1所示：
表1基于Arduino的智能环境监测系统总体结构示意图
3.2.1数据监测设备结构的设计
在以Arduion技术为基础的环境智能监测系统中，在对数据监测设备结构进行设计的过程中，主要以光伏电源系统设计为主，为系统提供源源不断的电能支持，从而保证系统的稳定运行。与此同时。系统在运行过程中如果想要对监测范围内的多元化环境数据参数进行采集，可以通过对环境监测传感器设备的有效应用来实现。一般情况下，包含PM2.5浓度、湿度、环境温度、光照强度等各种数据类型。在此基础上，通过对相关算法的有效应用，使数据信息的有效整合与处理在完善的计算分析下有效完成，相关通信传输根据数据传输模块中蓝牙无线传输通信协议有效开展，从而将最终的结果传输到数据接收设备或者用户智能移动设备中。除此之外，通过全面分析以Arduion技术为基础的环境智能监测系统设计情况，能够帮助数据监测设备部分科学选择并合理应用环境数据采集设备与采集传感器设备。在此过程中能够知道，在进行环境质量智能监测的过程中主要使用的传感器设备有环境光传感器
（CJMCU- TEMT6000X01 ）、数字湿度传感器（AHT10）、粉尘传感器（攀藤 G7 激光 PM2.5）、紫外线传感器（括 GY- 5800）等。另外，运用在数据监测设备结构中的蓝牙无线传输通信模块主要运用的设备为HC- 05，主要运用的单片机设备为Arduino Pro Mini，具体系统结构如图1所示。
图1系统结构图
3.2.2数据接收设备结构的设计
在对以Arduion技术为基础的环境智能监测系统中数据接收设备部分进行结构设计的过程中，结构中所涉及的内容较多，主要包括可充电电源、无线蓝牙传输通信模块、LED触摸显示器等。通过将上述元件进行有效组建和设计，能够使系统在运行的同时能够有效分析并处理所接收的信息数据，通过对全数字化方式的有效应用将得到的数据分析处理结果显示在LED触摸显示器中。这样不仅能够使用户通
过分析显示屏中的环境监测数据信息，获得更加直观和清晰的环境质量监测结果，而且还能准确掌握监测范围内的环境质量[1]。
4以Arduion技术为基础的环境智能监测系统硬件设计分析与实现
通过对以Arduion技术为基础的环境智能监测系统整体结构展开的科学设计和深入分析能够了解，在设计该系统的硬件结构部分时，主要设计的内容包括：传感器设备、无线蓝牙传输通信装置、单片机等[2]。
4.1以Arduion技术为基础的环境智能监测系统单片机的设计分析与实现
大部分情况下，都会采用 Arduino Pro Mini单片机作为该系统的主控单片机进行设置，这是因为作为微控制器设备，该单片机不仅是一款Atmega328型号的高性能设备，并且在控制系统运行和应用的过程中，实际工作频率一般保持在16MHz，所消耗的能源较低。为了使该系统运行内存等正常的运行需求得到有效满足，可以将EEPROM与程序储存器合理设置在单片机内部相应位置。与此同时，在设计以Arduion 技术为基础的环境智能监测系统的过程中，还会运用内部集成设置相关AD转换器的主控单片设备，能够为6路PWM的输入以及8路模拟量的输入提供支持。另外，该系统中所使用的单片机控制结构外部通信连接接口具有多元化的类型，因此在对通信接口位置进行设计的过程中，要将USART、SPI、IIC等规格设计其中。这样不仅能够使该系统中各种数字传感器设备和模拟量设备的通信接入要
求得到有效满足，而且还能确保系统环境监测与智能监测运行工作在良好的通信连接保障下顺利开展[3]。
4.2以Arduion技术为基础的环境智能监测系统无线蓝牙传输通信模块的设计与实现
将无线蓝牙传输通信装置设计到以Arduion技术为基础的环境智能监测系统中，通过对HC- 05无线蓝牙传输通信模块的充分应用，能够与主控单片机具有的微控制器端口串联，在确保有效连接的基础上，不仅能够使相关系统在正常工作运行中对相关参数进行设置和控制的需求能够通过AT指令对微控制器的有效控制得到充分满足，而且还能有效匹配并管理蓝牙与其他设备进行通信连接的方式。与此同时，在对该系统无线蓝牙通信模块进行设计的过程中需要注意，一部分无线蓝牙通信模块需要确保既能够通过主模式实现运行，也能通过从模式实现运行目标。这样不行能够使无线蓝牙传输数据通信模块具有的运行需求能够在监控系统、机器人、远程控制、智能家居等多元化应用中得到充分满足，而且还能为该系统的正常运行提供具有较高精确性和可行性的数据通信支持[4]。
5以Arduion技术为基础的环境智能监测系统软件设计分析与实现
在对以Arduion技术为基础的环境智能监测系统软件进行设计的过程中需要注意，其设计的主要目标是开发并设计该系统主控单片机中对应的软件控制程序。因此在设计该系统主控单片机控制软件与程序的过程中，主要是将Arduino 的 C、C++编程语言作为工具和措施，从而是该系统中主控单片机的软件
程序参数设置内容能够以参数化的形式呈现出来。这样不仅能够进一步优化相关软件程序的开发理念与设计方法，而且还能使开发设计软件程序具有的高效性和便捷性全面提升。根据对以Arduion技术为基础的环境智能监测系统主控单片机软件相关控制程序实际开发与设计情况展开的实际调查能够知道，主控单片机设备在对智能环境质量监测系统运行情况进行控制的过程中，主要工作流程体现在以下几个方面：
制作android软件流程第一，在正式启动该软件程序的电源之后，相关系统在初始化处理结束之后，其中的光伏发电电源系统能够自行寻并确定阳光入射角的最佳位置，从而为系统的电源以及稳定运行提供电力支持。
第二，在系统正常运行过程中，目标监测区域内的环境参数以及各种数据指标会在系统的环境监测结构部分的作用下得到周期性的监测和采集。监测数据受到系统的统一处理与核对之后，才能向目标接收设备传输。这样不仅能够使智能环境监测系统各项功能在开展过程中具有的需求得到有效满足，而且还能为智能环境监测系统各项功能的正常运行提供支持[5]。
结束语：根据上以Arduion技术为基础，对智能环境监测系统设计与实现相关措施展开的深入分析和全面研究，我们能够更加明确的了解，加强对智能环境监测系统的完善设计已全面实现，不仅能够在相关实践工作中使环境质量智能监测系统得到广泛应用和不断优化，而且对智能环境监测系统设计能力以及环境监测工作质量的全面提高具有不可替代的意义。因此相关人士不仅要对环境质量智能监测系
统相关设计工作的重要性给予足够重视，而且还要对设计出的系统是否能够得到有效落实进行不断探索，对其中存在的问题展开全面探讨，明确掌握导致相关问题产生的原因，从而采取多样化的有效措施将存在的问题逐一解决。在此基础上，将Arduion设计理念以及Arduion实现措施合理结合其中，确保以Arduion技术为基础的环境质量监测系统设计方案优势最大化目标得到有效实现，从而为我国环境可持续发展贡献积极的力量。
参考文献：
[1]杨立英.基于Arduino单片机的太阳能智能充电控制器监测系统设计[J].计算机测量与控制，2019，27（08）：199-203.
[2]毛敏.基于Arduino和Labview的远程智能农业监测系统[J].微型电脑应用，2019，35（06）：35-37+46.
[3]邢娟，秦丹，战丽波.基于WiFi的智能实验室环境监测和监控系统设计[J].实验室研究与探索，2019（13）：265-268+272.
[4]张美枝，李建荣.Android环境下的海洋环境监测数据智能处理系统设计[J].舰船科学技术，2020，38（20）：136-138.
[5]尹小曼；马俊；陈博行；方卫强.基于zigbee技术的智能家居环境监测系统设计与实现[J].自动化与仪器仪表，2019，03（25）：247-249.

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