学校物联网环境监控系统

 学校物联网环境监控系统

 说明：智能建筑和学校环境质量度监测基本一致；此次所要实现的功能有：监测楼宇里的温度湿度、粉尘、噪音、电量等，以达到舒适节能的目的。

目  录

*章、概述 3

第二章、常规检测的污染物 3

2.1甲醛 3

2.2苯 3

2.3甲苯 4

2.4二甲苯 4

2.5挥发性有机物 4

2.6 PM2.5 4

2.7 PM10 5

第三章 其他影响人体健康的环境因素 5

3.1空气温度 5

3.2空气湿度 6

3.3空气中二氧化碳含量 7

3.4空气中氧气含量 8

3.5噪音/噪声 8

第四章、主要监测点 10

第五章、监测依据（相关法律法规） 10

第六章、具体方案设计 10

6.1概述 10

6.2主要终端产品 11

6.3系统建设目的 11

第七章、软件介绍 12

*章、概述

   为保护人体健康，预防和控制室内空气污染，制定GB/T18883-2002室内空气质量标准，本标准由卫生部、国家环保总局《室内空气质量标准》联合起草小组起草，于2002年11月19日由国家质量监督检验检疫总局、卫生部、国家环境保护总局批准，适用于住宅、办公建筑物和学校等室内环境。

现今学校教学楼装修得越来越漂亮，装修之后的污染，也是越来越严重。常会看到为了节省房租，通常把刚刚装修好的教学楼就让学生入驻，学生和老是对此也是很无奈，空气检测往往是解决矛盾的好方式之一。现将室内空气污染物及检测的方式等进行如下介绍。

室内环境空气污染多来源于各类人造板材，涂料、油漆、胶、粘合剂等。采样的方法为筛选法，此方法采样前关闭门窗12h，采样时关闭门窗。

第二章、常规检测的污染物

2.1甲醛 

(化学分子式HCHO，分子量：30.03)，是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。其40％的水溶液称为福尔马林，此溶液沸点为19℃,故在室温时极易挥发，随着温度的上升挥发速度加快。标准值:≤0.10mg/m3

2.2苯

（benzene， C6H6)有机化合物，是组成结构简单的芳香烃，在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。可燃，有毒，为IARC*类致癌物。苯难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。标准值:≤0.11mg/m3

2.3甲苯

（分子式：C7H8），是一种无色，带特殊芳香味的易挥发液体。甲苯是芳香族碳化合物的一员，它的很多性质与苯很相像，在现今实际应用中常常替代有相当毒性的苯作为有机溶剂使用，还是一种常用的化工原料，可用于苯甲酸、染料、合成树脂及涤纶等。同时它也是汽油的一个组成成分。标准值:≤0.20mg/m3

2.4二甲苯

（dimethylbenzene）为无色透明液体；是苯环上两个氢被甲基取代的产物，存在邻、间、对三种异构体，在工业上，二甲苯即指上述异构体的混合物。二甲苯具特臭、易燃，在水中不溶。沸点为137～140℃。二甲苯毒性中等，也有一定致癌性。二甲苯的污染主要来自于合成纤维、塑料、燃料、橡胶，各种涂料的添加剂以及各种胶粘剂、防水材料中.标准值:≤0.20mg/m3

2.5挥发性有机物

TVOC是一种或多种碳原子组成。容易在室温和正常大气压下蒸发的有机物的总称，他们是存在于室内环境中的无色气体。室内环境中的VOC可能从室外空气中进入，或从建筑材料、清洗剂、化妆品、蜡制品、地毯、家具、粘合剂以及油漆中散发出来。总挥发性有机化合物（TVOC）的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性，会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。世界卫生组织（WHO）、国家研究理事会（NAS/NRC）等机构一直强调TVOC是一类重要的空气污染物。标准值:≤0.60mg/m3

2.6 PM2.5

细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

2.7 PM10

可吸入颗粒物，通常是指粒径在10微米以下的颗粒物，又称PM10。可吸入颗粒物在环境空气中持续的时间很长，对人体健康和大气能见度的影响都很大。通常来自在未铺的沥青、水泥的路面上行驶的机动车、材料的破碎碾磨处理过程以及被风扬起的尘土。可吸入颗粒物被人吸入后，会积累在呼吸系统中，引发许多疾病，对人类危害大。[1]  可吸入颗粒物的浓度以每立方米空气中可吸入颗粒物的毫克数表示。国家环保总局1996年颁布修订的《环境空气质量标准（GB3095-1996）》中将飘尘改称为可吸入颗粒物，作为正式大气环境质量标准。

第三章 其他影响人体健康的环境因素

3.1空气温度

  在我们的生活中温度对于我们的生活是非常重要的，好室温和睡眠温度为20。对于在春秋季，使室温保持在20度，是让人觉得舒适的。如果是办公室，温度好恒定在17度，这是适合人类思考的环境温度，也是好学习温度。

    对于室温如果超过25度，人体就会开始从外界吸收热量，你会感到心跳加快、血液循环加速，头昏脑涨，全身不适和疲劳，有想睡的感觉。相反，如果当室温低于4度，你会感到寒冷，当温度在8-18时，人体就会向外散热。除了温度本身外，人们感受到的冷热还和温度有关。气象专家统计，当相对温度30%时，气温在31度就会中暑。但如果到了寒冷的冬天和炎热的夏天，想维持恒定的室温那是有些困难的。一般来说，冬天室内温度不要低于16度，好在18-20间。夏天室内温度不要低于23度，好在25-27之间。这样的温度就可以保证舒适，也不至于室内外温差过大，导致生病。

3.2空气湿度

  在任何气温条件下潮湿的空气对人体都是不利的。

  研究表明，温度过大时，人体中一种叫松果腺体分泌出的松果激素量也较大，使得体内甲状腺素及肾上腺素的浓度就相对降低，细胞就会“偷懒”，人就会无精打采，萎靡不振。长时间在湿度较大的地方工作、生活，还容易患湿痹症；湿度过小时，蒸发加快，干燥的空气容易夺走人体的水分，使皮肤干燥、鼻腔粘膜受到刺激，所以在秋冬季干冷空气侵入时，极易诱发呼吸系统病症。此外，空气湿度过大或过小时，都有利于一些细菌和病毒的繁殖和传播。科学测定，当空气湿度高于65%或低于38%时，病菌繁殖滋生快，当相对湿度在45%－55%时，病菌死亡较快。

    相对湿度通常与气温、气压共同作用于人体。现代医疗气象研究表明，对人体比较适宜的相对湿度为：夏季室温25℃时，相对湿度控制在40%－50%比较舒适；冬季室温18℃时，相对湿度控制在60%－70%。夏季三伏时节，由于高温、低压、高湿度的作用，人体汗液不易排出，出汗后不易被蒸发掉，因而会使人烦燥、疲倦、食欲不振；冬季湿度有时太小，空气过于干燥，易引起上呼吸道粘膜感染，患上感冒。据科学试验，在气温日际变化大于3℃、气压日际变化大于10百帕，相对湿度日际变化大于10%时，关节炎的发病率会显著增加。

    人体致死的高温指标与空气湿度也有很大关系。当气温和湿度高达某一极*，人体的热量散发不出去，体温就要升高，以致超过人体的耐热极限，人即会死亡。因此，我国规定灾害性天气标准为，长江以南高气温高于38℃，或者高气温达35℃，同时相对湿度高于61%；长江以北地区高气温达35℃，或者高气温达30℃，同时相对湿度高于64%。

    夏季，湿度增大，水汽趋于饱和时，会抑制人体散热功能的发挥，使人感到十分闷热和烦躁。冬天，湿度增大时，则会使热传导加快约20倍，使人觉得更加阴冷、抑郁。关节炎患者由于患病部位关节滑膜及周围组织损伤，抵抗外部刺激的能力减弱，无法适应激烈的降温，使病情加重或酸痛加剧。如果湿度过小时，因上呼吸道粘膜的水分大量丧失，人感觉口干舌燥，甚至出现咽喉肿痛、声音嘶哑和鼻出血，并诱发感冒。调查研究还表明，当相对湿度达90%以上，26℃会让人感觉31℃似的。干燥的空气能以与人体汗腺制造汗液的相等速度将汗液吸收，使我们感觉凉快。可是湿度大的空气却由于早已充满水分，因而无力再吸收水分，于是汗液只得积聚在我们的皮肤上，使我们的体温不断上升，同时心力不胜负荷

3.3空气中二氧化碳含量

二氧化碳对人体的危害主要的是刺激人的呼吸中枢,导致呼吸急促,烟气吸入量增加,并且会引起头痛、神智不清等症状.

二氧化碳在新鲜空气中含量约为0.03％.人生活在这个空间,不会受到危害,如果室内聚集着很多人,而且空气不流通.或者室内有煤气、液化石油气及煤火炉燃烧,使空气中氧气含量相对减少,产生大量二氧化碳,室内人员就会出现不同程度的中毒症状.关于二氧化碳在室内空气中大允许含量,各国尚无统一规定,日本规定室内空气中二氧化碳含量为0.15％时为换气标准.

下表为空气中CO2含量对人体的影响. 空气中CO2的含量/% 症状 经数小时无任何症状

无意识地呼吸次数增加，出现局部刺激症状 ，吸量增加，呼吸困难，意识不清,不久导致死亡，数秒后瘫痪,心脏停止跳动

3.4空气中氧气含量

人是靠吸取氧气而吐出二氧化碳生存的。氧气在身体里开始循环补充内脏的机能，在各种酶的作用下产生身体所需要的各种养分来维持生命。

氧气对于健康人是不需要的，有空气就够了，除非是在特殊条件下。氧气对于病人的抢救是必需的，它有神奇的挽救生命的功用。如对垂危病人、非典病人以及呼吸不畅缺氧的病人。

氧气对亚健康的人有一定的改善。对人类有好处，同时又有坏处。

我们的身体向各个组织器官提供氧气，人们也在尽力避免过量的氧气对身体带来的伤害——氧化损伤。这种损伤和人们衰老过程有着紧密的。如果我们呼吸的空气氧气浓度过高，这对人体是具有毒性的。

吸氧过度，会造成对氧气的依赖。

3.5噪音/噪声

1.噪声对听力机构的损伤噪声对人体的直接危害就是听力损害。据统计,当今世界上有7000多万耳聋者,其中相当部分是由噪声所致。专家研究证明,家庭室内噪音是造成儿童聋哑的主要原因,若在85分贝以上噪声中生活,耳聋者可达5 %。

2噪声对交谈、通讯的影响噪声妨碍人们之间的交谈、通讯。通常,人们正常谈话时的强度为60～70dB ,打的环境噪声在60dB时可以听清对方的意思,噪声超过70dB就无法使用。

3噪声对人体生理的影响噪声对人的生理有严重的影响。在强噪声的作用下,大脑皮层的兴奋与抑制平衡失调,导致条件反射,损害脑血管张力和脑电位图的改变,严重的可以引起渗出性出血灶。噪声导致的生理变化短时间内(24小时之内)是可以恢复,但如果得不到及时的恢复就会形成牢固性的兴奋灶,产生头疼、脑胀、多梦、失眠、心慌、降低神经行为能力和全身疲乏无力等临床症状。也会出现心悸、易怒、记忆减退等症状。

4噪声对人心理的影响噪声使人产生烦恼,容易疲劳,心情烦躁,从而影响人的注意力和工作效率,特别是对那些要求注意力高度集中的复杂作业,影响更大。研究发现噪声超过85分贝,会使人感到心烦意乱,无法专心工作,降低工作效率。噪声也能够引起疲劳,且高频噪声更容易引起疲劳。

5噪声对人们正常生活的影响安静是人们正常休息、睡眠、社交活动中很重要的环境要素,但在各种噪声的干扰下安静环境越来越少。理想的睡眠环境噪声级在35dB以下,当噪声超过50dB ,约有15 %的人正常睡眠受到影响。休息和睡眠是人们消除疲劳、恢复体力和维持健康的必要条件,但噪声使人心态紧张,呼吸急促,久而久之,就会得神经衰弱症,表现为失眠、耳鸣、疲劳。

6噪声对视力的损害噪声还能影响视力。试验表明:当噪声强度达到90分贝时,人的视觉细胞敏感性下降,识别弱光反应时间延长,噪声为95分贝时,有40 %的人瞳孔放大,视模糊,而噪声达到115分贝时,多数人的眼球对光亮度的适应都有不同程度的减弱。所以长时间处于噪声环境中的人很容易发生眼疲劳、眼痛、眼花和视物流泪等眼损伤现象。

第四章、主要监测点

4.1对校园环境以及周边环境（大气、污水、噪声）进行污染的初步统计和分析；

4.2监测校园内环境、教室、食堂、宿舍内环境。

第五章、监测依据（相关法律法规）

（1）《环境空气质量标准》（GB3095-1996）；

（2）《声环境质量标准》（GB 3096-2008）

（3）《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）；

（4）《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）

（5）《污水综合排放标准》—(GB8978-1996) ；

（6）《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)； ;

（7）《地表水和污水监测技术规范》(HJ_T91-2002)；

第六章、具体方案设计

6.1概述

空气质量监测系统是生产的新型环境监测系统。本系统可同时监测多种环境参数，可对粉尘、气体等进行监测，具有测量范围宽、使用寿命长、操作方便等特点。并可根据用户需求，将数据同时呈现在LCD\\LED显示屏上。本系统通过激光散射单元分析环境中的粉尘，利用气体监测仪监控SO2及氮氧化物气体浓度。

粉尘监测模块以激光为光源，通过激光光散射原理监测分析粉尘颗粒物数量。能够实时在线监测，通过光学原理达到更快的响应速度。以激光为光源，使质量浓度转换系数不受颗粒物颜色的影响，保证了测量的准确度。

 气体检测模块采用了*的传感技术，可通过检测探头对设定的气体进行连续检测，响应时间快，工作可靠稳定。

系统监控平台软件为全中文操作语言，具有记录、存储、显示、数据处理、输出、打印、故障维护指示及有线/无线传输功能。通过网络通讯技术为以后多个子站点向中心站数据汇总预留了扩展空间，具有较强的实用性。监测软件可任意添加包括：粉尘、噪声、温湿度、风速风向、负氧离子、大气压力、气体等参数（需定制），还可将监测数据形成报表并打印上报远程数据。

6.2主要终端产品

方案所包含的主要终端产品有：温湿度传感器、噪音传感器、二氧化碳传感器、VOC传感器、氧气传感器、甲醛传感器等，根据不同的地区和不同的需求可进行定向选择。

所有传感器放置于校园内各个监测点，通过RS485总线、RJ45以太网或者无线方式进行数据传输，所有数据均发送至监控中心，在监控中心所有数据均可实时显示，对数据进行超标预警设置。

6.3系统建设目的

本系统组建现场端到监控平台的一个局域网，实现各监控点与监控平台的连接，可同时在监控平台电脑及LCD\LED显示屏上显示相关数据。现场端设备按照国家相关技术协议，将各监控点的实时粉尘监测浓度信号传输到监控平台，当监控数据满足部门设定的报警条件时，启动报警设施，监控平台对监控数据进行存储、统计、分析、处理，为空气质量管理提供数据支持和决策依据。

第七章、软件介绍

系统采用HB-V系列专业工业组态监测软件，软件方便操作，可同时对上千路的各种参数同时进行采集处理。期稳定的运行提供了保证，是一款功能丰富、性能稳定的温湿度监测软件。

软件主要功能介绍：

即装即用：软件安装方便，直接点击“Setup.exe”运行完成安装，无需其它设置，即可使用，真正的即装即用。

多种界面：具有实时数显、实时曲线、历史曲线、数据报表、组态报表等多种数据显示方式。

组态灵活：画面、文字及曲线根据测量需要，灵活组态，画面具体生动。

数据存储：数据自动存储、数据导出（另存）Excel、TXT等格式。

数据打印：支持报表打印、历史曲线打印及在Excel里打印。

数据查询：通过输入查询时间，即可查询所需被测点对应时间内的数据记录和曲线记录。

监测报警：当监测数值达到报警条件时，以改变相应数据颜色并闪烁方式发出警报。同时通过声卡音箱输出报警声音。

稳定准确：软件运行稳定，抗干扰能力强，数据采集准确度高，满足高标准数据监测要求。