[01831945]基于无线传感器网络大气粉尘浓度测试系统研究

1．课题来源与背景 本课题来源于“陕西省科学技术研究发展计划项目”,项目编号：2015GY018。 我国北方的大气污染日益严重,频现的雾霾天气已引起人们的广泛关注,大气粉尘颗粒浓度作为空气质量监测中的一项重要指标,加强大气污染监管与监测力度,精确治霾显得非常重要。有效监测大气粉尘污染,开展大气粉尘浓度监测研究,为改善大气粉尘污染提供更为合理、可行的预防措施。 2．技术原理及性能指标 本成果针对区域内大气粉尘颗粒浓度的测量,利用粉尘颗粒的光传输特性,根据Mie散射理论和Lamber Beer定律,提出了光透射法与光散射法相结合的大气粉尘浓度测量方法,建立了相应的数据处理模型,设计出粉尘浓度检测传感器;采用4G通讯技术,研制了多节点粉尘浓度测量系统,实现多个粉尘浓度传感器、多测量节点间的实时通讯。研制的无线传感器网络大气粉尘浓度测试系统能够实现单点、小区域粉尘浓度的实时监测,也可实现大区域大气粉尘浓度的联网实时自动监测。 测试系统性能指标： 粉尘颗粒测量量程：0.04～10000mg/m3; 测量系统相对测量误差：＜±4.6%; 响应时间：0.3s; 工作电源：内置可充电锂电池,交直流两用。 3．技术的创造性与先进性 本成果根据光在大气传播中的Mie散射理论和Lamber Beer定律,提出采用光散射与光透射相结合的测量方法,具有测量量程大,测量精度高的特点;同时本成果的联网功能可实现不同区域之间大范围的大气粉尘浓度测试,满足自动化要求的实时性和连续型,测试方法具有较高的先进性和实用性。 4．技术的成熟程度,适用范围和安全性 本成果技术成熟程度处于初级阶段,已经应用在高浓度粉尘环境下粉尘浓度分布的测试,还可在小范围大气粉尘浓度的实时监测,如：卧室、会议室、电厂等,及城市间、地区之间的大范围测试。本成果无任何安全隐患。 5．应用情况及存在的问题 本成果已在西安某单位应用,初步获得了60万元的经济效益,目前正在向社会推广。存在的主要问题是：本成果为高校中的科研成果,没有机遇和时间做进一步的推广应用。 6．历年获奖及成果情况 （1）本成果已获2017年西安工业大学科学技术一等奖。 （2）已发表学术论文8篇,其中被SCI收录2篇、EI收录2篇。 （3）申请发明专利3项。