學校物聯網環境監控系統

 說明：智能建筑和學校環境質量度監測基本一致；此次所要實現的功能有：監測樓宇里的溫度濕度、粉塵、噪音、電量等，以達到舒適節能的目的。

目  錄

*章、概述 3

第二章、常規檢測的污染物 3

2.1甲醛 3

2.2苯 3

2.3甲苯 4

2.4二甲苯 4

2.5揮發性有機物 4

2.6 PM2.5 4

2.7 PM10 5

第三章 其他影響人體健康的環境因素 5

3.1空氣溫度 5

3.2空氣濕度 6

3.3空氣中二氧化碳含量 7

3.4空氣中氧氣含量 8

3.5噪音/噪聲 8

第四章、主要監測點 10

第五章、監測依據（相關法律法規） 10

第六章、具體方案設計 10

6.1概述 10

6.2主要終端產品 11

6.3系統建設目的 11

第七章、軟件介紹 12

*章、概述

   為保護人體健康，預防和控制室內空氣污染，制定GB/T18883-2002室內空氣質量標準，本標準由衛生部、國家環保總局《室內空氣質量標準》聯合起草小組起草，于2002年11月19日由國家質量監督檢驗檢疫總局、衛生部、國家環境保護總局批準，適用于住宅、辦公建筑物和學校等室內環境。

現今學校教學樓裝修得越來越漂亮，裝修之后的污染，也是越來越嚴重。常會看到為了節省房租，通常把剛剛裝修好的教學樓就讓學生入駐，學生和老是對此也是很無奈，空氣檢測往往是解決矛盾的好方式之一。現將室內空氣污染物及檢測的方式等進行如下介紹。

室內環境空氣污染多來源于各類人造板材，涂料、油漆、膠、粘合劑等。采樣的方法為篩選法，此方法采樣前關閉門窗12h，采樣時關閉門窗。

第二章、常規檢測的污染物

2.1甲醛 

(化學分子式HCHO，分子量：30.03)，是一種無色，有強烈刺激性氣味的氣體。易溶于水、醇和醚。甲醛在常溫下是氣態，通常以水溶液形式出現。其40％的水溶液稱為福爾馬林，此溶液沸點為19℃,故在室溫時極易揮發，隨著溫度的上升揮發速度加快。標準值:≤0.10mg/m3

2.2苯

（benzene， C6H6)有機化合物，是組成結構簡單的芳香烴，在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體，并具有強烈的芳香氣味。可燃，有毒，為IARC*類致癌物。苯難溶于水，易溶于有機溶劑，本身也可作為有機溶劑。標準值:≤0.11mg/m3

2.3甲苯

（分子式：C7H8），是一種無色，帶特殊芳香味的易揮發液體。甲苯是芳香族碳化合物的一員，它的很多性質與苯很相像，在現今實際應用中常常替代有相當毒性的苯作為有機溶劑使用，還是一種常用的化工原料，可用于苯甲酸、染料、合成樹脂及滌綸等。同時它也是汽油的一個組成成分。標準值:≤0.20mg/m3

2.4二甲苯

（dimethylbenzene）為無色透明液體；是苯環上兩個氫被甲基取代的產物，存在鄰、間、對三種異構體，在工業上，二甲苯即指上述異構體的混合物。二甲苯具特臭、易燃，在水中不溶。沸點為137～140℃。二甲苯毒性中等，也有一定致癌性。二甲苯的污染主要來自于合成纖維、塑料、燃料、橡膠，各種涂料的添加劑以及各種膠粘劑、防水材料中.標準值:≤0.20mg/m3

2.5揮發性有機物

TVOC是一種或多種碳原子組成。容易在室溫和正常大氣壓下蒸發的有機物的總稱，他們是存在于室內環境中的無色氣體。室內環境中的VOC可能從室外空氣中進入，或從建筑材料、清洗劑、化妝品、蠟制品、地毯、家具、粘合劑以及油漆中散發出來。總揮發性有機化合物（TVOC）的毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味性，會影響皮膚和黏膜，對人體產生急性損害。世界衛生組織（WHO）、國家研究理事會（NAS/NRC）等機構一直強調TVOC是一類重要的空氣污染物。標準值:≤0.60mg/m3

2.6 PM2.5

細顆粒物指環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于 2.5 微米的顆粒物。它能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴重。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。

2.7 PM10

可吸入顆粒物，通常是指粒徑在10微米以下的顆粒物，又稱PM10。可吸入顆粒物在環境空氣中持續的時間很長，對人體健康和大氣能見度的影響都很大。通常來自在未鋪的瀝青、水泥的路面上行駛的機動車、材料的破碎碾磨處理過程以及被風揚起的塵土。可吸入顆粒物被人吸入后，會積累在呼吸系統中，引發許多疾病，對人類危害大。[1]  可吸入顆粒物的濃度以每立方米空氣中可吸入顆粒物的毫克數表示。國家環保總局1996年頒布修訂的《環境空氣質量標準（GB3095-1996）》中將飄塵改稱為可吸入顆粒物，作為正式大氣環境質量標準。

第三章 其他影響人體健康的環境因素

3.1空氣溫度

  在我們的生活中溫度對于我們的生活是非常重要的，好室溫和睡眠溫度為20。對于在春秋季，使室溫保持在20度，是讓人覺得舒適的。如果是辦公室，溫度好恒定在17度，這是適合人類思考的環境溫度，也是好學習溫度。

    對于室溫如果超過25度，人體就會開始從外界吸收熱量，你會感到心跳加快、血液循環加速，頭昏腦漲，全身不適和疲勞，有想睡的感覺。相反，如果當室溫低于4度，你會感到寒冷，當溫度在8-18時，人體就會向外散熱。除了溫度本身外，人們感受到的冷熱還和溫度有關。氣象專家統計，當相對溫度30%時，氣溫在31度就會中暑。但如果到了寒冷的冬天和炎熱的夏天，想維持恒定的室溫那是有些困難的。一般來說，冬天室內溫度不要低于16度，好在18-20間。夏天室內溫度不要低于23度，好在25-27之間。這樣的溫度就可以保證舒適，也不至于室內外溫差過大，導致生病。

3.2空氣濕度

  在任何氣溫條件下潮濕的空氣對人體都是不利的。

  研究表明，溫度過大時，人體中一種叫松果腺體分泌出的松果激素量也較大，使得體內甲狀腺素及腎上腺素的濃度就相對降低，細胞就會“偷懶”，人就會無精打采，萎靡不振。長時間在濕度較大的地方工作、生活，還容易患濕痹癥；濕度過小時，蒸發加快，干燥的空氣容易奪走人體的水分，使皮膚干燥、鼻腔粘膜受到刺激，所以在秋冬季干冷空氣侵入時，極易誘發呼吸系統病癥。此外，空氣濕度過大或過小時，都有利于一些細菌和病毒的繁殖和傳播。科學測定，當空氣濕度高于65%或低于38%時，病菌繁殖滋生快，當相對濕度在45%－55%時，病菌死亡較快。

    相對濕度通常與氣溫、氣壓共同作用于人體。現代醫療氣象研究表明，對人體比較適宜的相對濕度為：夏季室溫25℃時，相對濕度控制在40%－50%比較舒適；冬季室溫18℃時，相對濕度控制在60%－70%。夏季三伏時節，由于高溫、低壓、高濕度的作用，人體汗液不易排出，出汗后不易被蒸發掉，因而會使人煩燥、疲倦、食欲不振；冬季濕度有時太小，空氣過于干燥，易引起上呼吸道粘膜感染，患上感冒。據科學試驗，在氣溫日際變化大于3℃、氣壓日際變化大于10百帕，相對濕度日際變化大于10%時，關節炎的發病率會顯著增加。

    人體致死的高溫指標與空氣濕度也有很大關系。當氣溫和濕度高達某一極*，人體的熱量散發不出去，體溫就要升高，以致超過人體的耐熱極限，人即會死亡。因此，我國規定災害性天氣標準為，長江以南高氣溫高于38℃，或者高氣溫達35℃，同時相對濕度高于61%；長江以北地區高氣溫達35℃，或者高氣溫達30℃，同時相對濕度高于64%。

    夏季，濕度增大，水汽趨于飽和時，會抑制人體散熱功能的發揮，使人感到十分悶熱和煩躁。冬天，濕度增大時，則會使熱傳導加快約20倍，使人覺得更加陰冷、抑郁。關節炎患者由于患病部位關節滑膜及周圍組織損傷，抵抗外部刺激的能力減弱，無法適應激烈的降溫，使病情加重或酸痛加劇。如果濕度過小時，因上呼吸道粘膜的水分大量喪失，人感覺口干舌燥，甚至出現咽喉腫痛、聲音嘶啞和鼻出血，并誘發感冒。調查研究還表明，當相對濕度達90%以上，26℃會讓人感覺31℃似的。干燥的空氣能以與人體汗腺制造汗液的相等速度將汗液吸收，使我們感覺涼快。可是濕度大的空氣卻由于早已充滿水分，因而無力再吸收水分，于是汗液只得積聚在我們的皮膚上，使我們的體溫不斷上升，同時心力不勝負荷

3.3空氣中二氧化碳含量

二氧化碳對人體的危害主要的是刺激人的呼吸中樞,導致呼吸急促,煙氣吸入量增加,并且會引起頭痛、神智不清等癥狀.

二氧化碳在新鮮空氣中含量約為0.03％.人生活在這個空間,不會受到危害,如果室內聚集著很多人,而且空氣不流通.或者室內有煤氣、液化石油氣及煤火爐燃燒,使空氣中氧氣含量相對減少,產生大量二氧化碳,室內人員就會出現不同程度的中毒癥狀.關于二氧化碳在室內空氣中大允許含量,各國尚無統一規定,日本規定室內空氣中二氧化碳含量為0.15％時為換氣標準.

下表為空氣中CO2含量對人體的影響. 空氣中CO2的含量/% 癥狀 經數小時無任何癥狀

無意識地呼吸次數增加，出現局部刺激癥狀 ，吸量增加，呼吸困難，意識不清,不久導致死亡，數秒后癱瘓,心臟停止跳動

3.4空氣中氧氣含量

人是靠吸取氧氣而吐出二氧化碳生存的。氧氣在身體里開始循環補充內臟的機能，在各種酶的作用下產生身體所需要的各種養分來維持生命。

氧氣對于健康人是不需要的，有空氣就夠了，除非是在特殊條件下。氧氣對于病人的搶救是必需的，它有神奇的挽救生命的功用。如對垂危病人、非典病人以及呼吸不暢缺氧的病人。

氧氣對亞健康的人有一定的改善。對人類有好處，同時又有壞處。

我們的身體向各個組織器官提供氧氣，人們也在盡力避免過量的氧氣對身體帶來的傷害——氧化損傷。這種損傷和人們衰老過程有著緊密的。如果我們呼吸的空氣氧氣濃度過高，這對人體是具有毒性的。

吸氧過度，會造成對氧氣的依賴。

3.5噪音/噪聲

1.噪聲對聽力機構的損傷噪聲對人體的直接危害就是聽力損害。據統計,當今世界上有7000多萬耳聾者,其中相當部分是由噪聲所致。專家研究證明,家庭室內噪音是造成兒童聾啞的主要原因,若在85分貝以上噪聲中生活,耳聾者可達5 %。

2噪聲對交談、通訊的影響噪聲妨礙人們之間的交談、通訊。通常,人們正常談話時的強度為60～70dB ,打的環境噪聲在60dB時可以聽清對方的意思,噪聲超過70dB就無法使用。

3噪聲對人體生理的影響噪聲對人的生理有嚴重的影響。在強噪聲的作用下,大腦皮層的興奮與抑制平衡失調,導致條件反射,損害腦血管張力和腦電位圖的改變,嚴重的可以引起滲出性出血灶。噪聲導致的生理變化短時間內(24小時之內)是可以恢復,但如果得不到及時的恢復就會形成牢固性的興奮灶,產生頭疼、腦脹、多夢、失眠、心慌、降低神經行為能力和全身疲乏無力等臨床癥狀。也會出現心悸、易怒、記憶減退等癥狀。

4噪聲對人心理的影響噪聲使人產生煩惱,容易疲勞,心情煩躁,從而影響人的注意力和工作效率,特別是對那些要求注意力高度集中的復雜作業,影響更大。研究發現噪聲超過85分貝,會使人感到心煩意亂,無法專心工作,降低工作效率。噪聲也能夠引起疲勞,且高頻噪聲更容易引起疲勞。

5噪聲對人們正常生活的影響安靜是人們正常休息、睡眠、社交活動中很重要的環境要素,但在各種噪聲的干擾下安靜環境越來越少。理想的睡眠環境噪聲級在35dB以下,當噪聲超過50dB ,約有15 %的人正常睡眠受到影響。休息和睡眠是人們消除疲勞、恢復體力和維持健康的必要條件,但噪聲使人心態緊張,呼吸急促,久而久之,就會得神經衰弱癥,表現為失眠、耳鳴、疲勞。

6噪聲對視力的損害噪聲還能影響視力。試驗表明:當噪聲強度達到90分貝時,人的視覺細胞敏感性下降,識別弱光反應時間延長,噪聲為95分貝時,有40 %的人瞳孔放大,視模糊,而噪聲達到115分貝時,多數人的眼球對光亮度的適應都有不同程度的減弱。所以長時間處于噪聲環境中的人很容易發生眼疲勞、眼痛、眼花和視物流淚等眼損傷現象。

第四章、主要監測點

4.1對校園環境以及周邊環境（大氣、污水、噪聲）進行污染的初步統計和分析；

4.2監測校園內環境、教室、食堂、宿舍內環境。

第五章、監測依據（相關法律法規）

（1）《環境空氣質量標準》（GB3095-1996）；

（2）《聲環境質量標準》（GB 3096-2008）

（3）《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）；

（4）《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）

（5）《污水綜合排放標準》—(GB8978-1996) ；

（6）《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2001)； ;

（7）《地表水和污水監測技術規范》(HJ_T91-2002)；

第六章、具體方案設計

6.1概述

空氣質量監測系統是生產的新型環境監測系統。本系統可同時監測多種環境參數，可對粉塵、氣體等進行監測，具有測量范圍寬、使用壽命長、操作方便等特點。并可根據用戶需求，將數據同時呈現在LCD\\LED顯示屏上。本系統通過激光散射單元分析環境中的粉塵，利用氣體監測儀監控SO2及氮氧化物氣體濃度。

粉塵監測模塊以激光為光源，通過激光光散射原理監測分析粉塵顆粒物數量。能夠實時在線監測，通過光學原理達到更快的響應速度。以激光為光源，使質量濃度轉換系數不受顆粒物顏色的影響，保證了測量的準確度。

 氣體檢測模塊采用了*的傳感技術，可通過檢測探頭對設定的氣體進行連續檢測，響應時間快，工作可靠穩定。

系統監控平臺軟件為全中文操作語言，具有記錄、存儲、顯示、數據處理、輸出、打印、故障維護指示及有線/無線傳輸功能。通過網絡通訊技術為以后多個子站點向中心站數據匯總預留了擴展空間，具有較強的實用性。監測軟件可任意添加包括：粉塵、噪聲、溫濕度、風速風向、負氧離子、大氣壓力、氣體等參數（需定制），還可將監測數據形成報表并打印上報遠程數據。

6.2主要終端產品

方案所包含的主要終端產品有：溫濕度傳感器、噪音傳感器、二氧化碳傳感器、VOC傳感器、氧氣傳感器、甲醛傳感器等，根據不同的地區和不同的需求可進行定向選擇。

所有傳感器放置于校園內各個監測點，通過RS485總線、RJ45以太網或者無線方式進行數據傳輸，所有數據均發送至監控中心，在監控中心所有數據均可實時顯示，對數據進行超標預警設置。

6.3系統建設目的

本系統組建現場端到監控平臺的一個局域網，實現各監控點與監控平臺的連接，可同時在監控平臺電腦及LCD\LED顯示屏上顯示相關數據。現場端設備按照國家相關技術協議，將各監控點的實時粉塵監測濃度信號傳輸到監控平臺，當監控數據滿足部門設定的報警條件時，啟動報警設施，監控平臺對監控數據進行存儲、統計、分析、處理，為空氣質量管理提供數據支持和決策依據。

第七章、軟件介紹

系統采用HB-V系列專業工業組態監測軟件，軟件方便操作，可同時對上千路的各種參數同時進行采集處理。期穩定的運行提供了保證，是一款功能豐富、性能穩定的溫濕度監測軟件。

軟件主要功能介紹：

即裝即用：軟件安裝方便，直接點擊“Setup.exe”運行完成安裝，無需其它設置，即可使用，真正的即裝即用。

多種界面：具有實時數顯、實時曲線、歷史曲線、數據報表、組態報表等多種數據顯示方式。

組態靈活：畫面、文字及曲線根據測量需要，靈活組態，畫面具體生動。

數據存儲：數據自動存儲、數據導出（另存）Excel、TXT等格式。

數據打印：支持報表打印、歷史曲線打印及在Excel里打印。

數據查詢：通過輸入查詢時間，即可查詢所需被測點對應時間內的數據記錄和曲線記錄。

監測報警：當監測數值達到報警條件時，以改變相應數據顏色并閃爍方式發出警報。同時通過聲卡音箱輸出報警聲音。

穩定準確：軟件運行穩定，抗干擾能力強，數據采集準確度高，滿足高標準數據監測要求。