1.2  国内外研究现状

在测量甲醇、甲院、苯系蒸汽等有害气体方面，国外非常有名的有:ESC公司(美国)生产的Z-300甲酸检测系统、PPM公司(英国)PPM-400甲醛检测系统、InterScan公司 (美国)生产的4160-2甲醛分析系统 ；国内的有:微诺时代科技有限公司生产的AIDISCOVERY多功能甲醛检测系统、徐州日盛五金工具有限公司生产的JC-E1室内空气检测系统、上海怀新环保科技有限公司生产的HX-A1等。这些产品可以实现对有害气体的检测功能，主要适用于科研机构或专业检测机构。

    准确测定甲苯、苯、TVOC等有害气体的设备非常的昂贵(如英国PPM公司PPM-400需要1万多元)，测定时间长，每隔一定时间就需要进行从新设定，需要专人进行控制，很难连续进行工作。在检测可燃气体泄露方面，国外的先进产品如日本的新宇宙XP-3160可燃气体便携检测系统、美国的ICS以及法国的奥德姆便携可燃气体检测仪等。国内的产品主要有如济南澳伯龙电子科技有限公司的可燃气体检测系统、聚鑫安防器材有限公司PGM-1880可燃气体检测系统等。国内外产品设计的差异只要表现在传感器和单片机芯片的选用上。操作方面其它国家生产的产品操作界面更加灵活绚丽,功能强大多样化。

  目前，在气体成份监测方面，可采用激光光谱技术进行气体成分的分析和测量，该方法利用差分光谱计算方法在3 0 0 n m附近吸收光谱进行浓度反演，可求得气体浓度。对固态颗粒,采用可见光的透射光线的减弱和参考光束进行比较的方法,确定颗粒的浓度。有几种传感器在空气质量检测方面发挥了巨大作用：金属氧化物半导体式传感器，定电位电解式传感器，迎伐尼电池式氧气传感器，红外式传感器，PID光离子化气体传感器。

1.3 主要工作及章节安排

此毕业设计的主要目的在于设计一个嵌入式设备，实时监测空气的湿度、温度与PM2.5浓度，并通过Python语言编写人机交互界面，在该界面中将具体的监测信息呈现出来，并且对于往期的数据，能够实时的查阅。

设计的各章节简介如下：第二章对使用的硬件进行分析，第三章对软件部分进行说明，第四章列出了设计过程中遇到的问题。

2  总体设计及硬件

本次毕业设计旨在设计出一个便携式的移动空气质量监测装置，用来监测空气中的PM2.5以及PM10的值，本章将对设计的硬件进行介绍与分析。

硬件主要包括三部分：树莓派、传感器、显示屏，将传感器连接到树莓派的USB接口，进行数据的读取之后，在显示屏上将数据显示出来，如果可以，尽量将数据的变化趋势呈现。本次毕业设计使用远程计算机，在同一个局域网下，将树莓派与计算机相连，可直接通过计算机来控制树莓派。

2.1 树莓派

2.1.1 树莓派简介

树莓派， Raspberry PI 的译名，简称为RPI是为学习计算机编程教育而设计，只有信用卡大小的微型电脑，其系统基于Linux。其采用 ARM11 架构，仅有信用卡般大小，具有强大的系统与接口资源，图1 为树莓派的硬件资源及接口。系统包括一枚700 MHz 的处理器，1GB 内存，支持 SD 卡和 Ethernet，拥有四个 USB 接口，以及 HDMI 和 RCA 输出支持，并且支持1080 P 视频．通过装载相应的 Linux 系统和相应的应用程序，树莓派可以实现强大的应用功能，且具有价廉物美等优点，目前在国内外高端 DIY 开发中应用广泛。

图 1 树莓派的硬件资源接口

树莓派兼容任何USB键盘、鼠标和大多数SD卡。拥有一个HDMI（高清多媒体）视频输出端口，但是大多数显示器只有VGA或者DVI输入，因此，需要加上转接器。而HDMI转VGA转接器性能不稳定，所以最好选用具有DVI或者HDMI输入的显示器，避免外接转接器。