高瑞
身份证号码：37100219790306XXXX
摘要：在经济腾飞的同时，环境问题日益突出，由于人们大部分时间都呆在室内，所以对室内环境质量的要求尤为严格，需要随时随地能够了解室内环境情况，室内环境远程监测是满足人们这一需求的重要手段；目前大多数室内环境远程监测技术都是在分析室内环境特点的基础上，通过将室内环境信息采集到计算机，然后经过串口传送到上位机，完成数据实时显示；但这种方法没有对采集的信息进行分析处理，难以保证室内环境监测数据的准确性；为此，文章提出一种新的基于计算机技术的室内环境远程监测技术，首先分析室内环境中空气污染成分及危害，针对每种空气污染成分提出通过不同的采集分析方法完成室内空气成分及数量检测，然后对室内环境远程监测中的温湿度调节电路进行设计，通过分析温湿度检测传感器与温湿度之间的非线性相关关系，完成对室内环境的温湿度检测，将检测数据与温湿度信息数据进行汇总并处理，通过计算机将数据传输到上位机，从而完成室内环境远程监测；实验证明，所提方法能够有效提高室内环境监测的准确度，减低远程监测响应时间和能耗，具有良好的使用价值。
关键词：计算机技术；室内环境；远程监测；技术研究
随着经济的发展，环境问题日益突出，据调查平均每个人每天呆在室内的时间大约有２０小时，这种情况下，对室内环境的质量提出了更高的要求，人们要求能够随时随地了解室内环境质量，这种情况下，室内环境远程监测技术应运而生，但目前大多数室内环境远程监测都是通过分析室内环境中空气成分，从而得到远程监控的设计需求，通过ＷＩＦＩ传感器节点采集室内信息，并利用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络向远程用户提供实时监控数据，但这种方法在进行数据传输时，占用的内存空间较大，不利于推广使用，针对方法，相关专家学者展开了激烈的讨论，该课题也成为研究的重点问题，随着研究内容的深入，取得了许多研究成果。
1.基于计算机技术的室内环境远程监测技术研究
室内环境远程监测技术主要针对室内空气中的污染，由于视为空气污染物种类较多，表1分析了室内污染物及危害并给出了室内空气质量标准。
表1室内空气污染物及危害
式中，ρ表示PM2.5的浓度，其单位为ｍｇ／ｍ３，ｗ１和ｗ２分别表示采样前和采样后滤网质量，单位为ｇ，Ｖ表示变换成标准状态后的采样体积，其单位为ｍ３。室内甲醛污染已成为室内室内重要污染成分之一，其危害如表１所述，甲醛的主要来源于人造原料生产的各类家具，装修用的各种板材以及各种涂料、粘胶和油漆，大气环境中流入室内的废气、尾气和化学烟雾等，同时在通风不良的室内燃烧某些燃料也会提高甲醛浓度。对甲醛的检测，本文选用电化学传感器发法，通过气敏装置，利用甲醛气体分子在一定电势差下会发生氧化反应，产生扩散电流这一特点，通过收集扩散电流，完成对甲醛浓度的检测。
ＴＶＯＣ表示空气中ＶＯＣｓ化合物浓度的总和。VOCs是指在室内温度下，饱和蒸汽压大于１３３．３ｋＰａ、沸点为５０～２５０℃、通常以蒸发形式存在于空气中的一类有机物。室内环境中，VOCs主要来源于燃料的燃烧、香烟和烹巧产生的烟雾、装饰材料、清洁剂蒸发等，其如表１所述，对人体健康带来严重影响。本文通过氧化锡气敏传感器检测ＴＶＯＣ浓度，当二氧化锡元件加热并于空气样品充分接触后，会与其中各种ＶＯＣｓ化合物结合，同时改变其本身电导率，通过计算改变的电阻，推算出ＴＶＯＣ的浓度。通过上述论述，对室内环境中的主要污染物进行检测。
1.2基于计算机技术的室内环境远程监测技术
通过1.1论述，完成对室内空气成分的监测，然后通过温度和湿度调整电路，从而完成基于计算机技术的室内环境远程监测技术。
温度信号调整电路中，在测量温度时，本文选用具有测量精度高、温度测量范围广的ＮＴＣ型ＭＦ５８－１０４－３９９０热敏电阻作为室内环境远程监测传感元件，其阻值与温度的关系为：
上式中，Ｒ０表示热力学温度为Ｔ０时的阻值，Ｔ０表示基准温度，β表示热敏电阻常数。由于室内环境远程监测中热敏电阻的温度与电阻的关系是非线性的，作为温度测量元件其输出信号必须进行线性化处理，基于热敏电阻的室内环境远程监测中温度测量信号电路是由两级电路构成，第一级为对数比放大器，第二级为除法电路。第一级输出为：
从上式可以看出，经过对数运算，室内环境远程监测热敏电阻的阻值与温度的指数关系可以转换成电压与温度的反比关系，再对Ｖｏ１作倒数运算即可实现温度与电压的线性关系，从上式可以得到：
令Ｖｏ＝ｋＴ，即：
通过上述，得到Ｖｏ与被测室内温度存在线性关系。根据室内环境远程监测中基于热敏电阻的温度测量信号电路的连线可得：
通过调节电位器，减少室内环境远程监控的非线性误差。室内环境远程监控过程中，湿度信号调节电路采用ＨＳ１１０１ＬＦ型电容式湿度传感器，该湿度传感器电容与湿度的变化关系可以表示为：
湿度调节电路中，电路由方波发生器、单稳电路、平均值电路、差分放大器等部分组成。其中方波发生器是ＲＣ阻容式发生器，其频率为：
从上式可以看出，单稳电路输出的一周期为Ｔ＝１００μｓ，得到该方波在进行室内环境远程监测时经由Ｒ３与Ｃ３组成的平均值电路的输出平均值为：
通过上式，得到调整电路的输出可以表示为：
图13种室内环境远程监测技术响应时间对比
通过上述论述，对室内环境中的温湿度调节电路进行设计，完成对温湿度的监测，将对室内空气成分的监测结果，和温湿度监测结果传输到远程用户的手中，从而实现对室内环境远程监测。确定远程监测技术的监测方案与监测流程，在此基础上，对室内环境监测电路进行设计，并完成室内环境远程监测总体设计，采用传感器技术对室内环境的相关参数进行采集并预处理，然后将预处理后的室内环境数据传输到计算机进行进一步处理，然后通过通信串口将处理后的室内环境数据发送给远程用户，但这种方法由于采集后需要对数据进行两次处理，导致数据传输给用户具有延迟性。
首先对本文提出的室内环境远程监测技术与所提室内环境远程监测技术进行检测的相应时间进行对比，设响应时间（ｓ）表示开始开始室内环境监测到进行环境监测所需要的时间，其计算方法如下所示
式中，ｔ表示远程监测的开始时间，Ｆ表示远程监测的距离，Ｃ表示远侧监测的系数。通过上式，得到三种远程监测技术的响应时间对比，对比结果如图１所示。
从上图可以看出，本文所提远程监测技术的响应时间最短，说明本文所提远程监测技术进行室内环境监测延迟时间较少，能够较好的保证监控数据的实时性，且从上图可以看出，本文所提远程监测技术的响应时间较平均。
结论
本文针对测试性试验中选取的故障样本可注入性问题，提出了一种等效故障注入样本的选取方法，有效避免了不可注入故障的选取，并以输出板故障样本选取为例进行了验证。实例结果表明该方法能够有效提高故障样本的注入率，对测试性验证试验的顺利开展有积极的作用。
参考文献
［１］邓露，许爱强，吴忠德．基于遗传算法的故障样本优化选取方法［Ｊ］．系统工程与电子技术，２０１５，３７（７）：１７０３－１７０８．
［2］苏月，景博，余思奇，等．基于理想度的故障样本集评估方法研究［Ｊ］．测控技术，２０１５，３４（１１）：２９－３２．
［3］李睿峰，李文海，刘勇，等．基于物理注入的模拟电路故障样本选取方法研究［Ｊ］．电子测量技术，２０１７，４０（１）：９０－９４．
［4］李天梅，邱静，刘冠军．基于多信号流图的测试性验证试验样本选取方法［Ｊ］．系统工程与电子技术，２００８，３０（１１）：２２８４－２２８６．
［５］李睿峰，李文海，刘勇，等．基于物理注入的模拟电路故障样本选取方法研究［Ｊ］．电子测量技术，２０１７，４０（１）：９０－９４．
［６］李天梅，邱静，刘冠军．基于多信号流图的测试性验证试验样本选取方法［Ｊ］．系统工程与电子技术，２００８，３０（１１）：
２２８４－２２８６．
［７］刘海明，易晓山．多信号流图的测试性建模与分析［Ｊ］．中国测试技术，２００７，３３（１）：４９－５０，９８．
［８］辜键，王红霞．基于扩展关联矩阵的故障样本等价方法［Ｊ］．海军工程大学学报，２０１２，２４（５）：７０－７４．
论文作者:高瑞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/28
标签：室内环境论文; 电路论文; 室内论文; 温度论文; 技术论文; 样本论文; 温湿度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;