工厂粉尘管理系统

帖一帆,张海波,李楠,孙建梅

   摘要

觅尘——工厂粉尘管理系统。本文。介绍了一种智慧烟尘管理系统的设计方案，其目的是为了减少人力成本，自动化地监测工厂烟尘排放情况，并提供实时警报和记录，以达到更高的烟尘管理水平。该系统采用多个MQ-2烟雾温湿度传感器，DHT11温湿度传感器和烟雾蜂鸣器对工厂进行广泛覆盖，实现了烟尘排放情况的动态反应和较短间隔信息的采集和更新。同时，该系统采用了多个同系列的烟尘监测器进行组网，实现了数据的集成化管理。此外，该系统还可以自动警报和换气，以保障员工安全。最后，该系统将数据上传至移动端页面，实现实时监测和记录烟尘浓度，方便员工获取和分析数据，同时也为后续的烟尘处理提供依据。综上所述，该智慧烟尘管理系统具有智能化、自动化和高效性的特点，可以有效地减少人力成本，提高工厂的烟尘管理水平。

关键字：智慧工厂，传感器，自动化

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

随着现代工业的发展，工厂排放的废气、烟尘等污染物对环境和人体健康产生了越来越大的影响，烟尘治理已成为了一个紧迫的问题。传统的烟尘监测方式需要大量人力和时间，且监测面积有限，无法全面准确地了解工厂的排放情况。为此，我们开发了一套智能化的烟尘监测管理系统，采用多个烟尘传感器对工厂进行覆盖，通过组网和集成化管理实现了自动化监测和数据记录。同时，该系统能够根据国家标准和危险程度标准，及时发出警报并实现自动换气，确保了工厂环境的安全。通过移动端页面，用户可以实时了解工厂烟尘排放的情况，及时采取措施，从而降低了环境污染和健康风险，具有重要的社会意义和经济价值。

1.2本文主要研究内容

本文主要研究内容是基于智慧烟尘管理系统，针对工厂烟尘监测问题，使用多传感器覆盖、组网及数据集成的方式实现。具体内容如下：

第一章，绪论。介绍了烟尘对环境和人类健康的影响，以及传统烟尘监测方式存在的问题。引入智慧烟尘管理系统的概念和研究背景，并介绍系统实现的软硬件整体方案和作用。

第二章，总体方案设计。详细介绍了智慧烟尘管理系统的硬件设计，包括传感器的选择、布置和组网，以及终端设备的选择和配置。同时，介绍了各个模块的功能，如烟尘传感器、温度传感器、数据传输模块等。

第三章，产品软件功能及服务。介绍了智慧烟尘管理系统的软件设计，包括数据采集、数据处理、数据展示和数据存储等功能。同时，介绍了系统提供的服务，如烟尘浓度警报、自动换气等。

第四章，总结与展望。对智慧烟尘管理系统的优点和不足进行了总结，并对未来的工作做出了展望。同时，提出了一些改进和优化的建议，以进一步提升系统的性能和可靠性。

本文通过研究智慧烟尘管理系统的设计和实现，提供了一种新的、全面的解决方案，以解决工厂烟尘监测问题。同时，本文的研究成果可为智慧制造业的可持续发展提供技术支持，具有重要的实际应用价值。

第二章总体方案设计

2.1产品研究思路

我们收集与项目相关的空气质量检测传感器、智能控制系统、移动APP等

空气质量检测传感器：使用高精度传感器来检测室内和室外的PM2.5、PM10、CO、CO2等空气质量指标，并将数据传输到设备或手机APP上，以实现实时监测和数据记录。

智能控制系统：利用专业算法分析监测到的空气质量数据，自动控制空气净化器、新风系统等设备的开关，以维持室内空气的健康水平。该系统还可以通过语音播报系统向用户提供当前空气质量状况的实时提示。

移动端APP：通过与设备连接，用户可以随时了解室内和室外空气质量指标的实时变化，并远程控制空气净化器、新风系统等设备的开关。同时，用户还可以查看历史数据和分析报告，以帮助用户更好地了解空气质量状况。

2.2结构分析

觅尘——工厂粉尘管理系统

1. 减少人力成本，自动化。将接收到的数据传送至终端，实现传感器信息的集成化，不再为单个个体。
2. 对烟尘浓度达到危险之后的警报。通过烟雾监测传感器与温度传感器监测所处环境中的烟尘气体浓度，与国家标准和危险程度标准进行比对后，若当前空气中烟尘气体达到阈值时发出危险警告信息，并实现自动换气，
3. 实时烟尘浓度的自动总结记录和简单分析，将接收到的数据传送至移动端，

本系统的监测方式不同于传统的烟尘监测方式，为了节省人力和时间成本，因为烟尘监测传感器价格比较低廉，所以我们选择用多个烟尘传感器对工厂进行覆盖，既避免了传统的监测面积不够广的问题

监测机制：不同于单个监测传感器的监测机制，我们选择对多个同系列的烟尘监测器进行组网，组成一个烟尘监测管理系统，既可以通过每个传感器获取的数据将其上传至终端，以较短间隔进行信息的采集和更新，能动态反应该工厂每个时刻，每个阶段的烟尘排放情况。

2.3.硬件设计

2.3.1 STM32嵌入式微控制器

本产品系统采用STM32嵌入式微控制器作为主要的控制处理模块。STM32是一款由ARM公司开发的32位闪存微控制器，具备先进的Cortex-M3内核。产品主要采用STM32F103增强型产品系列，其工作频率为72MHz，并带有片内RAM和丰富的外设，可满足各种显示、声音、存储和高级远程控制等应用需求。此外，STM32F101基本型产品系列与STM32F103增强型产品系列拥有相同的片内处理器和闪存设计选项，在远程控制软件和引脚的封装设计方面可以完全兼容。

2.3.2 传感器技术

本自动检测系统采用自动传感器技术开发基本感知端功能。自动传感器是一种能够自动检测信息的装置，它是实现物体信息自动检测和自动控制的关键组成环节。常见的自动传感器可分为十大类，包括热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和其他味敏元件。

2.3.3 数据芯片模块

对数据进行存储、分类和查询而专门设计的芯片。存储器具有存储的功能，对数据的查询等操作要依靠处理器和相应的软件共同来完成。主要分为三个功能：

1、存储数据，数据芯片是在存储器内设置可以查询的部分。

2、查询数据。数据芯片对其内部的数据查询过程由内部的查询单元完成，不依赖于外部的处理器。并且是并行查询。

3、数据分类。数据芯片内部的查询单元可独立完成对数据的分类。不依赖于外设的处理器，并行执行过程。

2.3.4 硬件综述

我们的产品，包括一块stm32开发板为基底，连接esp8266作为WiFi模块，感知层包括MQ-2烟雾温湿度传感器，DHT11温湿度传感器和烟雾蜂鸣器作为感知层，另加一个小风扇作为下行设备。

孔进行设置。

第三章产品软件功能及服务

3.1软件功能

烟尘监测：使用多个MQ-2烟雾温湿度传感器和DHT11温湿度传感器，广泛覆盖工厂，实现了烟尘排放情况的动态反应和较短间隔信息的采集和更新。

数据集成化管理：采用多个同系列的烟尘监测器进行组网，实现了数据的集成化管理，提高了数据的整合和利用效率。

自动警报和换气：可以自动进行警报和换气，保障员工安全。

数据上传和实时监测：将数据上传至移动端页面，实现实时监测和记录烟尘浓度，方便员工获取和分析数据，同时也为后续的烟尘处理提供依据。

3.2产品服务

1.提供智慧烟尘管理系统的销售和安装服务，为客户提供高效的烟尘管理解决方案。

2.为客户提供烟尘数据分析服务，协助客户了解工厂烟尘排放情况，并提供相关的改进建议。

3.提供烟尘处理服务，为客户提供可持续的、环保的烟尘治理方案。

4.开展烟尘管理培训课程，提高员工的烟尘安全意识和管理技能。

项目信息：本文系“大连科技学院2022年校级大创项目“成果，项目编号：X202213207061。

作者简介：帖一帆（2001.01），男，汉族，新疆乌鲁木齐人，本科生在读

张海波（1981.8），女，汉族，辽宁大连，讲师

李楠（1980.3），女，汉族，辽宁大连，副教授

孙建梅（1978.2），女，汉族，辽宁大连，教授