基于Arduino的矿井多参数监测仪设计
基于arduino的物联人体健康监测系统
基于arduino的物联人体健康监测系统随着物联网技术的发展，人体健康监测系统在日常生活中逐渐得到了广泛应用。
本文将介绍一种基于Arduino的物联人体健康监测系统，该系统使用Arduino开发板和相关传感器实时监测人体的生理参数，并通过无线网络传输数据到云端，实现远程监控和分析。
下面将对系统的硬件设计、传感器选择及软件实现进行详细说明。
一、硬件设计在硬件设计方面，本系统主要使用Arduino UNO开发板作为核心控制器。
Arduino UNO是一款开源的微控制器平台，具有丰富的数字和模拟I/O接口，非常适合用于物联网设备的开发。
除了Arduino UNO开发板外，我们还需要选择一些传感器来监测人体的生理参数。
根据需求，我们选择了以下几种传感器：1. 心率传感器：用于监测人体的心率变化，采集心电信号。
2. 体温传感器：用于实时监测人体的体温，并将数据传输到系统中。
3. 血压传感器：通过测量人体的血压变化，提供血压值的数据。
4. 体重传感器：用于监测人体的体重变化，提供体重数据。
以上传感器将通过连接到Arduino UNO开发板上的数字或模拟接口进行数据采集。
二、传感器选择1. 心率传感器我们选择了一款基于光电测量原理的心率传感器。
该传感器通过贴片式传感器贴在人体皮肤上，利用光敏二极管和红外发光二极管实现心率的非侵入式测量。
通过测量血液中的皮肤反射光的变化，可以准确地得到心率的数值。
2. 体温传感器为了实时监测人体的体温变化，我们选择了一款数字温度传感器。
该传感器具有数字输出接口，可以直接与Arduino开发板进行连接。
通过将传感器贴在人体的关键部位，如腋下或耳朵，可以准确地测量人体的体温。
3. 血压传感器血压传感器是一种电子式测量仪器，可测量人体的收缩压和舒张压。
我们选择了一款带有气袖的血压传感器，使用时将气袖绑在上臂上，通过充气和放气的过程实现血压的测量。
传感器将采集到的数据通过模拟接口传输给Arduino开发板。
基于Arduino的智能楼宇无线多传感器监控系统设计
基于Arduino的智能楼宇无线多传感器监控系统设计向红标;巴简程;杨璐;黄战华;刘会平【摘要】针对传统楼宇传感器监控系统布线复杂、功能单一等缺点,利用Arduino 开源平台、无线模块Xbee、LEWEI50物联网开放平台搭建智能楼宇多传感器无线监控系统.系统以Arduino Uno为主控板,采用模块化设计,在局域网内部采用Xbee无线模块组网,实现对温湿度传感器、空气质量传感器、烟雾传感器、电能能耗传感器的数据采集和开关控制命令的传输,在外部通过W5100以太网模块实现互联网数据传输与监控.该系统实现对室内温度、湿度、空气质量指数、烟雾及电能等数据的无线实时采集;通过互联网、微信实现对传感器数据的远程实时监测;通过物联网开放平台实现微信、微博、短信等多种方式的报警功能;实现对智能楼宇开关的远程控制.实验结果表明,该系统无线通信距离远、实时性好、运行稳定、扩展性强.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2019(045)003【总页数】6页(P95-100)【关键词】Arduino主控板;智能楼宇;Xbee模块;无线通信;空气质量;物联网【作者】向红标;巴简程;杨璐;黄战华;刘会平【作者单位】天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津 300384;天津市机电工程国家级实验教学示范中心,天津300384;天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300372;天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津300384;天津市机电工程国家级实验教学示范中心,天津300384;天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津 300384;天津市机电工程国家级实验教学示范中心,天津300384;天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300372;天津生态城投资开发有限公司,天津 300467【正文语种】中文【中图分类】TP212.60 引言传统楼宇传感器设计一般采用有线布线方式，有诸多弊病，如资源浪费、线路易损、布线复杂、功能单一等。
基于STM32单片机的煤矿环境监测及预警系统设计
基于STM32单片机的煤矿环境监测及预警系统设计一、引言随着煤矿行业的发展，对煤矿环境的监测与预警需求不断增加。
本文基于STM32单片机，设计了一种煤矿环境监测及预警系统，旨在提高煤矿的安全性和生产效率。
二、系统架构本系统由传感器模块、STM32单片机、数据处理模块和预警模块组成。
传感器模块负责采集环境参数数据，如气体浓度、温度、湿度等；STM32单片机对采集到的数据进行处理和存储；数据处理模块负责对数据进行分析和处理；预警模块负责判断环境异常情况并触发相应的预警措施。
三、传感器模块设计1. 气体传感器：采用可靠的气体传感器，能够精确测量气体浓度，并能实时传输数据给STM32单片机。
2. 温湿度传感器：测量煤矿中的温度和湿度，保证环境参数的准确获取。
四、STM32单片机设计1. 数据采集：STM32单片机通过串口通信与传感器模块进行数据交互，实时采集传感器数据，并将数据以合适的格式进行存储。
2. 数据处理：利用STM32单片机强大的计算能力，对采集到的数据进行处理和分析。
通过设定的算法，判断环境参数是否超过安全阈值。
3. 数据存储：将处理后的数据存储在内部存储器或外部存储器中，以便进行后续的分析和查询。
五、数据处理模块设计1. 数据分析：对采集到的数据进行实时分析，如气体浓度是否超过安全范围、温湿度是否适宜等。
2. 数据显示：将处理后的数据以直观的方式展示给用户，可以通过液晶显示屏或其他合适的方式进行显示。
六、预警模块设计1. 预警策略：根据煤矿环境监测的特点，设置相应的预警策略，如当气体浓度超过安全范围时，触发声光报警器，通知工作人员采取相应的防护措施。
2. 报警记录：记录预警时刻、预警类型以及触发报警的具体传感器数据，以供后续分析和处理。
七、系统测试与性能评估通过对设计的煤矿环境监测及预警系统进行实际测试，评估其性能和可靠性。
1. 精度测试：对传感器模块进行精度测试，评估其测量精确度。
2. 稳定性测试：长时间运行系统，观察系统的稳定性和运行状态。
基于多参数的煤矿井下避难硐室传感器设计
基于多参数的煤矿井下避难硐室传感器设计莫志刚;李军;梁光清;张远征【摘要】针对煤矿井下避难硐室应配备独立的内外环境参数检测或监测仪器,而采用单一参数检测传感器存在布线复杂的问题,开发了一种可同时监测多种环境参数的煤矿井下避难硐室用多参数传感器.该传感器采用RS-485通信方式,可直接与监控系统分站或交换机通信,能够有效减少现场施工、布线的人力、物力成本,实现对避难硐室环境中甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氧气、温度、湿度、差压共7种参数的连续检测;可设定各参数超限报警值,具备声光报警功能,适用于需要检测环境工况的场所,如矿井、消防、有限空间等.传感器各敏感元件均采用集成化、模块化、数字化的创新性设计方案,在降低产品功耗的同时,有效提高了弱电信号抗干扰能力.此外,该传感器具备元件故障自诊断功能,保证了产品工作稳定性和可靠性.该设计为煤矿领域多参数传感器的研究与开发提供了参考.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2018(039)003【总页数】3页(P67-69)【关键词】煤矿;多参数;本安型;传感器;环境参数检测;RS-485【作者】莫志刚;李军;梁光清;张远征【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039【正文语种】中文【中图分类】TH702;TP2120 引言近年来，国家对煤矿井下避难场所(如井下移动式救生舱、避难硐室)越来越重视。
在狭小空间及配电条件有限的情况下，实时监测各环境参数对煤矿的安全生产与保障矿工的生命安全尤为重要。
国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局下发了《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》：“作为紧急避险设施的避难硐室应具备环境监测、通信等基本功能，在无任何外界支持的情况下，额定防护时间不低于96 h。
基于Arduino的便携式心电监护仪的设计
基于Arduino的便携式心电监护仪的设计发表时间：2019-05-13T15:58:34.443Z 来源：《知识-力量》2019年8月26期作者：连厚鑫李雪洪雪成[导读] 基于Arduino的便携式心电监护仪主要通过心电采集模块对人体的心电信号进行采集、滤波、放大并在相应处理后在屏幕上进行实时显示。
也通过蓝牙通信模块与智能手机相连来进行实时显示。
整体方案采用模块化设计，便于组装、调试、维修以及日后方案的更新。
（哈尔滨理工大学，山东省威海市 264300）摘要：基于Arduino的便携式心电监护仪主要通过心电采集模块对人体的心电信号进行采集、滤波、放大并在相应处理后在屏幕上进行实时显示。
也通过蓝牙通信模块与智能手机相连来进行实时显示。
整体方案采用模块化设计，便于组装、调试、维修以及日后方案的更新。
关键词：Arduino；便携式心电监护仪；AD8232引言随着我国快速步入老龄化社会，心血管疾病的发病率迅速上升。
这类疾病往往具有不易根治，发病突然，高死亡率等特点，已经成为中老年人群的致命杀手。
但此类疾病发作前，会引起心电信号的异常波动，如果能够在此时采取有效的治疗措施，患者将会有极大的概率能规避死亡风险。
可是当今市场上的心电监护仪大多价格昂贵，体积巨大，操作繁琐。
因此操作便利的家用心电监护仪的诞生刻不容缓。
便携式心电监护仪（以下简称“监护仪”）能够对患者进行全天监护，显示心电实时波形，并且能够在检测到心电信号异常时发出警报，方便患者独自在家使用，在一些危急的情况下，能够起到重要的作用。
1.监护仪的硬件设计监护仪由Arduino单片机、心电信号采集模块、液晶显示模块、蓝牙通信模块、电源处理电路等部分组成。
Arduino单片机将采集模块到的模拟信号经 A/D转换、处理后送入液晶模块及蓝牙模块上进行实时的显示。
由于该设计采用了Arduino mini单片机及AD8232心电信号采集模块，实现了监护仪的模块化设计，极大程度上减少了产品体积，降低了组装成本，符合便携式产品的设计要求。
基于arduino的室内环境监测报警系统设计与实现
摘要近些年雾霾愈演愈烈，环境问题逐渐受到人们的关注。
人们有将近90%的时间在室内渡过，室内环境自然成为人们关注的重点。
实现一套能够对自己室内环境状况进行监控，并对一些环境参数突破警戒线时做出报警的系统已经成为不少人的迫求。
本文利用“互联网”+“硬件”设计一套室内环境监测与报警系统，对一些人们普遍关注的室内环境数据进行监测。
系统主要包括数据采集端、服务端和移动客户端。
数据采集端以Arduino UNO R3为主控制板，搭载传感器模块，对室内温湿度、PM2.5值、烟雾浓度这些数据进行采集，再以传统互联网时代发展成熟的Netty框架搭建服务端，接收处理硬件端传感器的数据和客户端用户反馈的热舒适评估信息。
为了让用户能够随时随地查看室内环境状况和接收服务端报警信息，本文在Android 操作系统设计了一款App作为移动客户端，通过与硬件端设备id进行绑定，App就可以以形象简明的方式将硬件端采集的数据呈现给用户。
为了确保数据的安全性，服务端和移动客户端采用了HTTPS通信方式，对网络传输数据加密。
同时，为了确保警报信息能够实时推送到客户端，我们采用了极光推送在服务端和客户端建立长连接，并对客户端进程进行优化，减小客户端进程在后台被回收概率，确保用户能接受到警报信息。
本系统为了实现将来能够对室内环境调控设备自动控制，我们结合Fanger热舒适方程和支持向量机SVM算法对室内热舒适度进行评估计算。
本文在系统设计时，对各部分进行了多方案分析，在满足系统功能需求的同时，做到更加高效和友好。
关键词：室内环境监测Arduino Andorid互联网AbstractIn recent years,as the haze is getting worse,environmental problems have gradually attracted people’s attention.People spend nearly90%of their time indoors,the indoor environment has naturally become the focus of attention.People are logging for a monitoring system that can track the indoor environment conditions and alarm the users when in critical condition.This paper designs a set of indoor environment monitoring and alarm system based on Internet and hardware to monitor some of the indoor environmental data that people are generally concerned about.The system mainly consists of data acquisition hardware, server and mobile client.In this paper,Arduino UNO R3has taken as the main control board which equips sensor modules to collect indoor temperature,humidity,PM2.5value and smoke concentration data.Then the Netty framework which develops maturely in traditional Internet era is used to build the server client.The server client receives the data from the sensors in the hardware side and the thermal comfort evaluation information from the client.In order to enable users to view the indoor environment and receive alarm information from the server client at any time,in this paper,an App is designed on Android platform,which can be bound with the device id in hardware side.So that App can present the data from hardware side to the user in a concise way.To ensure the security of the data,the server and the mobile client use the HTTPS communication mode to encrypt the network transmission data.At the same time,in order to ensure that the alarm information can be pushed to the client in real time,we use the aurora push to establish long connections in the server and client and optimize the mobile client to reduce client process recovery probability in the background,so that users can receive alarm information.In order to control the indoor environmental control equipment automatically int the future,we use Fanger thermal comfort equation and SVM(support vector machine) algorithm to evaluate the indoor thermal comfort.To meet the functional requirements,the system is designed with comprehensive analysis of different schemes while the efficiency and friendliness are also considered. Key words：Indoor environment monitoring Arduino Android Internet目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论1.1课题研究背景及其意义 (1)1.2研究现状 (2)1.3论文研究主要内容及结构 (4)2相关技术介绍2.1Arduino介绍 (6)2.2服务端开发 (7)2.3Fanger热舒适方程 (9)2.4面向Android端推送技术介绍 (10)2.5本章小结 (11)3系统的总体设计 (12)3.1系统的需求分析 (12)3.2系统框架设计分析 (13)3.3系统设计方案 (14)3.4系统开发平台 (20)3.5本章小结 (21)4系统的具体实现4.1数据采集端实现 (22)4.2服务端实现 (27)4.3客户端实现 (40)4.4本章小结 (49)5系统测试5.1数据采集端测试 (50)5.2系统整体测试 (53)5.3本章小结 (56)6总结与展望6.1研究工作总结 (57)6.2未来展望 (57)致谢 (59)参考文献 (60)1绪论1.1课题研究背景及其意义随着中国经济的快速发展，在高品质的生活下人们已不再满足于温饱，更多的将眼光放在生活质量上面来，环境便是着重点[1]。
基于Arduino的智能环境监测
目录1 设计背景及概述 (2)1.1 研究目的和意义 (2)1.2 应用背景 (2)1.3 社会效益与经济效益 (3)2 项目设计原理 (4)2.1 原理概述 (4)2.2 硬件设计原理 (4)2.3 设计框图 (12)2.4 软件设计原理及思想 (12)3 操作流程、实验调试过程 (13)3.1 操作流程 (13)3.2 实验调试过程 (13)4 实验中出现的问题及解决情况 (13)5 附程序源代码参数设计 (14)6 设计达到的目标及参数 (15)7 完成情况及结果 (15)8 设计者对本设计的评述及通过设计的收获体会 (15)9 参考文献 (17)1 设计背景及概述1.1 研究目的和意义随着社会的发展，生产技术的更新，物联网理念如今已经逐渐深入人心，并随着传感器技术、通信技术和物联网技术的发展逐渐触及社会的每一个角落。
一个智能化的控制系统，不仅能够帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。
[1] 但很少有将这种物联网技术应用于大学生宿舍。
然而，随着各大高校的扩张，在校大学生的人数越来越多，学生宿舍的不稳定因素因素也越来越多，在当代社会信息化、智能化快速发展的背景下，基于这些因素，设计了“智慧宿舍”系统来对学生宿舍经行管理是有现实意义的。
1.2 应用背景自从1984年后，美国、欧洲等经济发达的西方国家和部分电子行业先进的东南亚国家，看到了智能家居存在的巨大的潜在市场价值后，纷纷投入人力物力进行相关研究。
由于西方等国家的经济实力和科学技术当时走在世界前列，他们在这方面的研究也相对深入。
人工智能是人类发展进步的重要环节，还在很早的时候，人们就开始在文学作品和影视作品中幻想着先进的智能控制技术，例如熟知的《巧啦Ａ梦》和《变形金刚》等，机器人和智能家居都是人工智能研究的重要方向，其目的都是为了极大的方便人类的生活，增强社会生产力，促进化会发展。
基于Arduino的土壤温湿度远程监测系统设计
基于Arduino的土壤温湿度远程监测系统设计作者：李戈琦，张燕，向伦伦来源：《湖北农业科学》 2015年第16期李戈琦，张燕，向伦伦（海南大学机电工程学院，海口５７０２２８）摘要：基于Ａｒｄｕｉｎｏ控制板，设计了一套时效性强、方便易用的土壤温湿度远程监测系统。
该系统以ＡｒｄｕｉｎｏＥｔｈｅｒｎｅｔ控制板为核心，采用ＤＨＴ１１高精度传感器为温湿度数据采集模块，通过网络将温湿度数据发布到物联网平台，并使用浏览器或者智能手机随时查看。
通过分析及试验表明，该系统精确度高、成本低，是一套可靠的监控系统，对农业机械化有极大的促进作用。
关键词：Ａｒｄｕｉｎｏ；温湿度；远程监控；物联网中图分类号：Ｓ７１４文献标识码：A文章编号：0439－８114（２０15）16－4060-03DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2015.16.059收稿日期：２０１４－０８－０８基金项目：海南省自然科学基金项目（３１４０６０）作者简介：李戈琦（１９９４－），女，山西晋城人，本科生，研究方向为传感器检测技术，（电子信箱）５０６９１５５８３＠ｑｑ．ｃｏｍ；通信作者，张燕（１９７８－），女，湖北鄂州人，副教授，硕士，研究方向为机电一体化，（电话）１３９７６９２８８９３（电子信箱）ｚ＿ｙｈｓ＠１６３．ｃｏｍ。
随着科学技术的快速发展，农业机械化、智能化及现代化已成为农业发展的趋势。
尤其近年来移动互联网的迅速发展，４Ｇ、Ｗｌａｎ、ＧＰＲＳ等无线通信的出现［１］，手持互联网终端的廉价化以及多样化、物联网等新概念的提出，都为实时状况监测提供了必要条件，使人们随时随地了解所需信息成为可能。
而土壤作为农业的根基，对作物生长有着深远的影响。
了解土壤的各项指标，才能把握住农业生产的良好时机并做出应对措施。
本设计利用硬件开源平台Ａｒｄｕｉｎｏ以及诸多程序代码以及免费的物联网平台来实现远程实时土壤温湿度监控，具有时效性强、成本低廉、结构简单的特点。
arduino毕业设计题目较容易的
arduino毕业设计题目较容易的
1. 温湿度监测和报警系统：使用Arduino传感器模块和LCD 显示屏，实时监测环境的温度和湿度，并在超出设定范围时发出警报。
2. 智能家居控制系统：利用Arduino和无线通信模块设计一个智能家居控制系统，包括控制灯光、窗帘、温度等各种设备，实现远程控制和自动化管理。
3. 植物生长监测系统：设计一个Arduino基于植物生长环境监测系统，包括土壤湿度、光照强度和温度等参数的监测，并通过手机App或电脑界面进行实时监控和控制。
4. 智能停车系统：利用Arduino和超声波传感器设计一个智能停车系统，帮助驾驶员找到最适合停车的位置，并通过显示屏提供实时指引。
5. 智能垃圾分类箱：利用Arduino和颜色传感器设计一个智能垃圾分类箱，可以自动识别并分辨垃圾的类别，并将其放入相应的分类箱中。
6. 无人机避障导航系统：利用Arduino和超声波/红外传感器设计一个自动避障的无人机导航系统，使无人机能够在遇到障碍物时自动躲避。
7. 智能无线充电器：设计一个使用Arduino和无线充电技术的智能无线充电器，可以实现多设备同时充电并提供智能管理功
能。
8. 智能健康监测系统：利用Arduino和心率/血压传感器设计一个智能健康监测系统，可以实时监测用户的心率、血压等参数，并通过手机App提供相应的健康建议。
这些都是相对较容易和实用的Arduino毕业设计题目，当然具体的题目还需要根据你的兴趣和实践能力进行选择。
基于Arduino的多参数室内空气质量监测系统研究
基于Arduino的多参数室内空气质量监测系统研究作者：杨洋杨亚东来源：《无线互联科技》2019年第07期摘; ;要：基于开源硬件Arduino，开发了一款多参数室内空气质量监测装置，实现了对室内一氧化碳、甲醛、灰尘和温湿度的实时检测和显示，并具有数据分析、超限报警等功能。
文章介绍的装置具有测量参数多、体积小、成本低和使用方便的特点，面向一般家庭用户使用，具有较强的应用前景。
关键词：空气质量监测;甲醛;一氧化碳;灰尘;报警1; ; 室内空气质量监测背景室内空气质量健康与否直接关系着居民的身体健康和儿童的生长发育。
有害气体、家庭煤气泄漏以及空气中的可吸入颗粒无处不在，不仅会引发呼吸道疾病、肺病等多种严重疾病，而且容易引发人身安全事故。
加之近年来我国各地雾霾天气的出现和加重，“绿色家居”和“智能家居”的新词语得到了高度重视，人们迫切需要一种可靠、实用的检测设备来监测室内的空气质量。
现如今，面市的检测室内空气质量的仪器普遍存在监测的参数比较单一、需要专业人员操作等缺点。
在这种情况下，设计开发一款操作方便的多参数室內空气质量监测系统对居民生活是十分有意义的。
本文基于开源硬件Arduino开发了一款室内空气质量监测系统，此系统旨在实现对一氧化碳、甲醛、可吸入颗粒、温湿度等多参数的实时测量，所测量的室内空气质量参数都是人们居家生活所普遍关心的参数，居民能随时了解室内空气质量状况，做好预防措施。
2; ; 系统总体设计本系统由下位机、通信模块和上位机3部分组成，组成框架如图1所示。
图中，下位机以Arduino开发板为核心构成，包括传感器模块、显示器和报警装置。
通信模块负责上位机与下位机间的通信，下位机传感器采集到的数据送给显示器显示的同时通过通信模块传给上位机，如PC机、笔记本电脑或智能手机等，上位机分析传感器数据，绘制和记录各空气参数的变化曲线图，当环境参数值超出国家标准规定的安全范围，系统会自动报警，并给出提示[1]。
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2017年36期众创空间
科技创新与应用
TechnologyInnovationandApplication
基于Arduino的矿井多参数监测仪设计
*
王晓丹，陈越超
*
（长春师范大学工程学院，吉林长春130032）
我国能源目前仍以煤碳资源为主，而且随着社会经济的
飞速发展，煤炭资源需求量也在不断增加，煤矿安全生产就显得尤为重要，能够实时准确地监测矿井下环境参数就显得尤为重要。煤炭开采过程中，甲烷、一氧化碳和粉尘等有害气体会不断积累，浓度不断增大，可能引起气体爆炸或人员中毒，造成安全隐患。如何有效、快速、精准地监测矿井下的各项环境参数的实时数值，从而对矿井的安全进行实时预警处理，已成为矿井安全生产的重要组成部分，本监测仪采用Arduino开发板实现矿井环境参数的采集与预警。Arduino是源自意大利的一个开源代码的硬件项目平台，该平台包括一块具备简单I/O功能的电路板以及一套程序开发环境软件。Arduino有“电子积木”之称，可以用来开发交互产品，比如可以读取大量的开关量和传感器信号，并且可以控制电灯、电机和其他物理量；Arduino也可以开发与PC相连的周边装置，也可以购买已经组装好的模块。Arduino的开发环境（ArduinoIDE）是完全免费而且是绿色开源的，无需安装，下载完成并解压后就可以直接打开使用，Arduino开发环境是基于Eclipse的软件平台，采用类C的语言进行编程，模块化的封装函数供程序开发者调用，同时开发者可使用USB将编写好的程序烧制到Arduino开发板，提高其灵活性。1设计原理本监测仪由Arduino控制模块、温湿度检测模块、甲烷浓度检测模块、一氧化碳检测模块显示模块等部分构成，系统总体框图如图1所示。Arduino控制模块采集各传感器模块检测信号，进行数据处理与分析，将实时监测数据在液晶屏中显示，并将实时监测数据与阈值进行比较，当某一个参数指标达到阈值，报警装置发出声光报警，同时将数据传输到控制室，有利于矿井管理人员及时了解矿井安全情况，对生产环境进行正确评估。图1系统总体框图2硬件设计本监测仪采用的ArduinoMega2560的核心处理器，具有
多达54路数字I/O口（其中16路可作为PWM输出），16路模
拟输入，一个电源插座，一个ICSPHeader和一个复位按钮
，
一个16MHz晶体振荡器，一个USB口（便于在线进行程序调
试），4路UART接口。同时能兼容为ArduinoUNO设计的扩
展板。本监测仪采用5V电压供电，将甲烷传感器
、一氧化碳传
感器、粉尘传感器检测的数据传给Arduino进行A/D转换、数
据处理与分析，采用DHT11采集温湿度数据，与Arduino数字
端口4相连，声光报警电路与数字端口5、6相连、显示电路采
用LCD12864串口方式与数字端口3、8和9相连，串口电路
与TX和RX相连，系统的硬件连接如图2所示
。
图2系统硬件接线图
2.1一氧化碳检测模块
一氧化碳传感器采用ME3-CO气体传感器，它是三电极
电化学传感器，由于电化学传感器的特性，在未上电时，传感
器的引脚会由于化学反应积攒电荷，因此，本设计选用P沟道
结型场效应管短接参考电极和敏感电极之间，进行放电
。
ME3-CO气体传感器输出为电流信号，且当一氧化碳浓
度从0ppm~500ppm变化时，电流的变化为0滋A~35滋A，属于
微小电流信号，单片机无法处理，因此信号处理电路设计了I/
V转换电路和电压放大电路两部分。一氧化碳检测模块电路
原理图如图3所示。
U1B完成电流-电压转换功能：
U1=I伊Rf-0.5
摘要：针对煤矿开采过程中，甲烷、一氧化碳和粉尘等有害气体会不断积累，浓度不断增大，引起爆炸或中毒，造成安全隐患。文章结合
传感器技术、单片机技术和通信技术等技术，设计一种基于Arduino的矿井多参数监测仪，实现对矿井下温度、湿度及粉尘、甲烷、一氧化碳等
气体浓度进行实时测量
、显示。
关键词：环境监测系统；Arduino；甲烷检测；一氧化碳检测
中图分类号院TD175文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2017冤36-0028-02
*基金项目院吉林省大学生创新创业训练计划项目野矿用环境实时检测系统的设计与开发冶渊编号院201710205071冤
*通讯作者：陈越超，男，实验师，主要从事检测技术与仪器研究
。
Arduino
控制模
块
甲烷传感器
一氧化碳传感器
温湿度传感器
粉尘传感器
显示
蜂鸣器
串口模块
检测模块
显示与报警模块
Arduino Mega2560
VCC电源5VA/D粉尘检测电路甲烷检测电路一氧化碳检测电路I/O温湿度传感器报警电路显示电路UART串口电路ROMEEPROMA0A1A245389TXRXGND电源地
28--
2017年36期众创空间
科技创新与应用
TechnologyInnovationandApplication
式中：I为传感器输出电流值；Rf为运算放大器U1B的反
馈电阻，且Rf=R6；U1为运算放大器U1B的输出电压。U1C完成电压放大功能：式中：Uo为运算放大器U1C的输出电压，即检测模块输出电压。2.2甲烷浓度检测模块甲烷传感器采用MJC4/3.0L气体传感器，它是催化燃烧式传感器，具有快速的响应和良好的重复性、选择性，桥路输出电压呈线性等特点，由于传感器输出信号较强，所以本设计采用一级放大电路对传感器输出信号进行放大。甲烷浓度检测模块电路原理图如图4所示。图中R4、R13与传感器的敏感元件、参考元件组成惠斯登电桥，输出电压分别为U12和U11，R3=R14，R7=R9，Uo1为甲烷浓度检测模块输出电压。Uo1=R3R7（U11-U12）+0.5图4甲烷浓度检测模块电路原理图3软件设计系统软件设计由上位机软件和下位机两部分组成
。
下位机软件设计
：
下位机采用“自上向下”“模块化”的程序设计思想对各模
块进行设计，实现过程如下图5所示，系统主程序包括初始化
模块、数据采集子模块
、数据处理子模块、显示及报警模块、通
信模块等，串口初始化和波特率设置构成初始化模块，数据采
集子模块包括通过AD采集甲烷、一
氧化碳、
粉尘气体浓度和数字温湿
度检测，数据处理子模块包括数字
滤波和补偿算法，显示及报警模块
包括LCD显示模块和声光报警模
块，通信模块包括数据接收和数据
发送等。
下位机软件设计使用Arduino
IDE编写，该软件基于C语言开放
环境。下位机软件包括各种传感器
的数据采集程序、数据处理程序
、显
示程序及串口发送程序。初始化程
序中设置波特率、端口模式，初始化
串口，运行EEPROM测试程序等
。
传感器测量程序测量温湿度、甲烷、一氧化碳和粉尘等环境信
息，对比个各参数的报警限，超出报警线，进行声光报警，最后
按照一定协议通过串口发送给上位机，数据发送的时间间隔
为30s。
上位机软件采用LabXIEW编写，通过接受串口数据，经
过解码协议进行解码，然后将数据在显示控件实时显示，绘制
成曲线图显示，超出报警线时可以发出报警。
LabXIEW（实验室虚拟仪器工程工作台）是NI（美国国家
仪器公司）推出的图形化开发软件。是一种用图标代替文本行
创建应用程序的图形化编程语言（G语言）。采用数据流的编
程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了函数的执行
顺序。图形化的编程方法使编程变得简单
、生动有趣并且易于
理解和掌握。LabXIEW软件开发的工作流程：确定功能要
求寅建立LabXIEW工程寅设计流程图寅设计前面板寅使用
虚拟串口和串口助手调试VI寅生成规范寅完成设计
。
4结束语
本监测仪与其他的监测系统存在较大的不同，它可以通
过粉尘浓度、甲烷浓度、一氧化碳浓度、温度、湿度的集成检测
完成矿井多参数检测；通过液晶显示器使矿井下工作人员能
够掌握实时参数数据，并在超出报警线时通过蜂鸣和指示灯
发出声光报警，发出安全警示，同时将检测数据通过网络传输
给控制室，对于提升矿井的实时安全状态评价具有一定的意
义
。
参考文献院
[1]张雪平，杨兴全.基于物联网的煤矿安全监
测系统研究[J].电子测试，2014：2240-2243.
[2]刘楚红，董震.基于Arduino的倒车雷达系
统设计[J].现代电子技术，2014，37（17）：148-
150.
[3]蔡睿妍.Arduino的原理及应用[J].电子设
计工程，2013，20（16）:155-157.
图3一氧化碳检测模块电路原理图
初始化模块数据采集子模块数据处理子模块显示及报警模块系统主程序串口初始化波特率设置AD气体检测温湿度检测数字滤波补偿算法显示模块报警模块通信模块
数据接收数
据
发
送
图5程序“自上向下”设计框图
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