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摘要：本文设计了一种基于WIFI通信技术实现PM2.5浓度数据实时共享的动态大范围、大样本的PM2.5浓度检测系统。系统采用STM32单片机作为主控芯片，设计空气采样、数模转换、实时显示等模块实现对PM2.5浓度的采集和显示，将采集的数据利用 WIFI 通过标准协议传输到OneNet云平台存储，最终实现了在为用户提供周边PM2.5浓度情况的同时建立PM2.5浓度大样本数据库的功能。
关键词：WIFI通信技术；PM2.5浓度检测；STM32单片机；OneNet云平台
1、引言
随着环境问题日益严峻，引发了人们对空气质量尤其是PM2.5浓度的关注。在我国，PM2.5浓度的监测起步较晚，对PM2.5的研究还处于定点研究、定点分析的阶段，观测数据少，不能实时更新，使得PM2.5成因分析进展缓慢。尽管市场上有各种PM2.5浓度检测仪，但其并不能实现浓度数据共享，对PM2.5成因研究無实质性的贡献。因此，本文设计了一种能实现数据共享的PM2.5浓度检测仪，本设计能在为用户提供周边PM2.5污染情况的同时能将数据进行共享，据此可建立我国大部分地区的样本数据库，结合大数据处理方法分析PM2.5污染的根本成因，为对PM2.5污染治理提供了理论依据。
2、PM2.5检测系统设计原理
系统具有一个空气采样暗室，暗室中的出气口和进气口均被可控挡板遮住，利用暗室内采样模块中激光器发出的光所产生的微弱散射现象，结合光电二极管，将光信号转换为微弱电流信号。在对电流信号进行放大、滤波处理后，通过模数转换得到一个输出数值，将其作为基准值。控制模块通过单片机控制暗室内部的采样模块，使其能每间隔半小时进行空气采样，把空气中的PM2.5浓度变化转换为电信号的变化，并将此信号传输回控制模块，同时，显示模块对当前室内PM2.5浓度进行实时显示，并且在用户授权上传数据的情况下，利用 WIFI 通信模块自动将 PM2.5 检测浓度上传到OneNET云平台，实现 PM2.5 检测浓度的数据共享。
3、PM2.5检测系统主要模块设计
3.1 空气采样模块
该模块安装在暗室的出气口和进气口上，出气口包含有一个气泵、数层滤膜、一个电子空气流量计、一个模数转换电路以及一个步进电机和挡板（在不采集气体时关闭出气口），进气口包含有过滤大颗粒物的滤膜、一个加热装置、一个步进电机和挡板。样本空气通过暗室内部采样到的电流信号依次通过微弱信号放大，跟随与积分电路，高精度模数转换电路的信号处理，再传递给单片机主控模块进行进一步的分析和处理。
3.2 控制模块
控制模块采用STM32 单片机做主控芯片，其具有高性能、低功耗、低成本的特点。再配以JTAG下载模块、液晶显示屏、GPS 等外围电路，能够实现对PM2.5浓度的实时显示控制、对采样模块采样周期的灵活控制以及对WIFI数据传输的控制。
3.3 WIFI通信模块
WIFI 透传模块具有 STA（作为无线网络的接入点，连接可用的无线网络）和 AP（作为无线网络创建点，创建一个无线网络供用户连接）两种模式，开机时默认打开 STA 模式搜索是否有可用网络。当有可用的 WIFI 网络，设备连接可用的 WIFI 网络，设备连上网后关闭AP模式并且会挂载在OneNET云服务开放平台，将检测数据储存在此平台中。用户需要OneNET平台的数据时，可以通过手机 APP 或 WEB 发送请求到后台服务器，服务器获取OneNET数据并经过分析处理之后反馈给用户，以此实现 PM2.5 检测仪数据的实时查看。当无可用 WIFI 网络时，设备同时打开 STA 和 AP 模式，在AP模式下产生一个WIFI网络（相当于一个局域路由），手机可以通过 WIFI 连接此网络。PM2.5 检测仪将检测数据和位置信息通过此 WIFI 网络传送到手机端暂时储存，此时用户也可以在 APP 上看到 PM2.5浓度采集仪采集的浓度数据和位置信息。待手机连接上可用的互联网后，用户可以选择是否将检测数据通过手机端发送到云平台实现数据的共享。
4、结语
本文设计了一种可以实现数据共享的PM2.5检测仪，采用手机APP和智能设备同时连接到家用路由的局域网解决方案，具有易搭建、低延时等特点。OneNET物联网云平台是搭建在云平台上的智能设备管理系统，能够接受万亿智能设备的连接，无论设备分布在何处，只要本地系统的设备接入互联网即可连接到云系统，具有即时性、高容纳量等优点。在为用户提供了周围环境PM2.5污染情况的同时，收集了各个不同地域的PM2.5污染情况，能够实现PM2.5样本数据库的快速建立与完善，为PM2.5根本成因的研究提供了数据支持。
参考文献：
[1]梅祥.基于 STM32 的 PM2.5 检测系统设计[J].工业控制计算机，2016，（09）：159-160.
[2]王昊，孔令荣.PM2.5 浓度无线检测系统设计[J].电子科技，2015，（07）：133-136.
[3]雷志伟.激光消光法粉尘浓度在线测量系统的研发[D].东南大学，2015.
[4]刘小虎，邢静.微弱光电信号检测电路设计[J].机械与电子，2015，（11）：64-66
[5]张晶，毕昕，朱芸德，张芳翰，朱一川.一种高稳定可靠粉尘浓度检测仪[P].中国专利：CN204903345U，2015-12-23.
作者简介：王涛（1995.08—），男，汉族，籍贯：四川省通江县，学历：本科，研究方向：仪器仪表。
关键词：WIFI通信技术；PM2.5浓度检测；STM32单片机；OneNet云平台
1、引言
随着环境问题日益严峻，引发了人们对空气质量尤其是PM2.5浓度的关注。在我国，PM2.5浓度的监测起步较晚，对PM2.5的研究还处于定点研究、定点分析的阶段，观测数据少，不能实时更新，使得PM2.5成因分析进展缓慢。尽管市场上有各种PM2.5浓度检测仪，但其并不能实现浓度数据共享，对PM2.5成因研究無实质性的贡献。因此，本文设计了一种能实现数据共享的PM2.5浓度检测仪，本设计能在为用户提供周边PM2.5污染情况的同时能将数据进行共享，据此可建立我国大部分地区的样本数据库，结合大数据处理方法分析PM2.5污染的根本成因，为对PM2.5污染治理提供了理论依据。
2、PM2.5检测系统设计原理
系统具有一个空气采样暗室，暗室中的出气口和进气口均被可控挡板遮住，利用暗室内采样模块中激光器发出的光所产生的微弱散射现象，结合光电二极管，将光信号转换为微弱电流信号。在对电流信号进行放大、滤波处理后，通过模数转换得到一个输出数值，将其作为基准值。控制模块通过单片机控制暗室内部的采样模块，使其能每间隔半小时进行空气采样，把空气中的PM2.5浓度变化转换为电信号的变化，并将此信号传输回控制模块，同时，显示模块对当前室内PM2.5浓度进行实时显示，并且在用户授权上传数据的情况下，利用 WIFI 通信模块自动将 PM2.5 检测浓度上传到OneNET云平台，实现 PM2.5 检测浓度的数据共享。
3、PM2.5检测系统主要模块设计
3.1 空气采样模块
该模块安装在暗室的出气口和进气口上，出气口包含有一个气泵、数层滤膜、一个电子空气流量计、一个模数转换电路以及一个步进电机和挡板（在不采集气体时关闭出气口），进气口包含有过滤大颗粒物的滤膜、一个加热装置、一个步进电机和挡板。样本空气通过暗室内部采样到的电流信号依次通过微弱信号放大，跟随与积分电路，高精度模数转换电路的信号处理，再传递给单片机主控模块进行进一步的分析和处理。
3.2 控制模块
控制模块采用STM32 单片机做主控芯片，其具有高性能、低功耗、低成本的特点。再配以JTAG下载模块、液晶显示屏、GPS 等外围电路，能够实现对PM2.5浓度的实时显示控制、对采样模块采样周期的灵活控制以及对WIFI数据传输的控制。
3.3 WIFI通信模块
WIFI 透传模块具有 STA（作为无线网络的接入点，连接可用的无线网络）和 AP（作为无线网络创建点，创建一个无线网络供用户连接）两种模式，开机时默认打开 STA 模式搜索是否有可用网络。当有可用的 WIFI 网络，设备连接可用的 WIFI 网络，设备连上网后关闭AP模式并且会挂载在OneNET云服务开放平台，将检测数据储存在此平台中。用户需要OneNET平台的数据时，可以通过手机 APP 或 WEB 发送请求到后台服务器，服务器获取OneNET数据并经过分析处理之后反馈给用户，以此实现 PM2.5 检测仪数据的实时查看。当无可用 WIFI 网络时，设备同时打开 STA 和 AP 模式，在AP模式下产生一个WIFI网络（相当于一个局域路由），手机可以通过 WIFI 连接此网络。PM2.5 检测仪将检测数据和位置信息通过此 WIFI 网络传送到手机端暂时储存，此时用户也可以在 APP 上看到 PM2.5浓度采集仪采集的浓度数据和位置信息。待手机连接上可用的互联网后，用户可以选择是否将检测数据通过手机端发送到云平台实现数据的共享。
4、结语
本文设计了一种可以实现数据共享的PM2.5检测仪，采用手机APP和智能设备同时连接到家用路由的局域网解决方案，具有易搭建、低延时等特点。OneNET物联网云平台是搭建在云平台上的智能设备管理系统，能够接受万亿智能设备的连接，无论设备分布在何处，只要本地系统的设备接入互联网即可连接到云系统，具有即时性、高容纳量等优点。在为用户提供了周围环境PM2.5污染情况的同时，收集了各个不同地域的PM2.5污染情况，能够实现PM2.5样本数据库的快速建立与完善，为PM2.5根本成因的研究提供了数据支持。
参考文献：
[1]梅祥.基于 STM32 的 PM2.5 检测系统设计[J].工业控制计算机，2016，（09）：159-160.
[2]王昊，孔令荣.PM2.5 浓度无线检测系统设计[J].电子科技，2015，（07）：133-136.
[3]雷志伟.激光消光法粉尘浓度在线测量系统的研发[D].东南大学，2015.
[4]刘小虎，邢静.微弱光电信号检测电路设计[J].机械与电子，2015，（11）：64-66
[5]张晶，毕昕，朱芸德，张芳翰，朱一川.一种高稳定可靠粉尘浓度检测仪[P].中国专利：CN204903345U，2015-12-23.
作者简介：王涛（1995.08—），男，汉族，籍贯：四川省通江县，学历：本科，研究方向：仪器仪表。