3.6 环境监测
什么是环境监测？
监测室内、外环境中的相关数据，实现用户对室内、室外环境的感知和了解以及危险情况的快速应对，避免发生人身财产不必要的损失。为用户提供一个舒适、安全、高效的生活环境，优化人们的生活质量。
一套完备的环境监测系统包括：环境信息采集，环境信息分析，控制和执行机构三个部分，其系统组成包括：空气质量传感器，温湿度传感器，太阳辐射传感器，室外风速探测器，无线噪声传感器和雨滴传感器等。
环境监测系统从目前的智能家居的发展和未来趋势看，应该主要包括以下几个方面：
1）室内温湿度监测：通过一体化温湿度传感器采集室内温湿度，为空调、地暖等改变室内环境温湿度的设备提供控制依据。
2）室内空气质量监测：通过空气质量传感器、无线PM2.5探测器等采集室内空气的污染信息，为空气净化器、电动开窗器等提供依据，进行自动换气或去污染控制。
3）室外气候监测：通过太阳辐射传感器、室外风速探测器、雨滴传感器等采集室外气候信息，为电动窗帘、电动开窗器等提供依据。
4）室外噪声监测：通过无线噪声传感器等采集室外噪声信息，为电动开窗器或背景音乐控制提供依据。
环境监测所需产品性能如下：
1. 空气质量传感器
空气质量传感器的作用是监测室内有害气体的浓度，如：氨气、硫化物、甲醛等污染气体的浓度以及PM2.5的含量。空气质量传感器的主要参数及相关的空气质量传感器外观如图3-26所示。
图3-26 空气质量传感器外观
该模块采用微机械金属氧化物半导体技术探测一定范围内挥发性有机化合物，并且直接关联房间里的二氧化碳含量。检测物质类型：醇类、醛类、甲醛等、脂肪族烃、有机胺、芳香烃、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、液化石油气（Liguefied Petroleum Gas，LPG）、酮类和有机酸。
技术参数：
尺寸：118mm×70mm×70mm；
重量：139g；
通信方式：Wi-Fi；
工作电压：DC 5V；
测试方法：进风式；
温度范围：0～50℃；
湿度范围：20%～90%RH；
温度最小精度：1℃；
湿度最小精度：1%RH；
甲醛浓度测量范围：0～6.13mg/m3；
甲醛分辨率：0.001mg/m3或0.001ppm；
测定对象：大气环境各类浮游粉尘、工业粉尘、空气温湿度及甲醛浓度。
2. 温湿度传感器
温湿度一体传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。
多功能温湿度变送器的主要参数及相关的温湿度传感器外观如图3-27所示。
图3-27 温湿度传感器外观
技术参数：
输出信号：RS485信号；
电源：DC 9～36V/USB：5V；
测量范围（湿度）：0～99.9%RH；
测量范围（温度）：-40～80℃；
湿度精度：±2%RH（30%～90%RH）；
温度精度：±0.3℃（25℃）；
分辨率：温度为0.1℃，湿度为0.1%RH；
衰减值（温度）：＜0.1℃/年；
衰减值（湿度）：＜0.5%RH/年；
传感器：电容式湿度传感器；
响应时间：温度为5s，湿度为5s；
显示屏LED：红光，蓝光；
外壳塑料：PC塑料；
重量：596.7g。
3. 太阳辐射传感器
太阳辐射有两种方式到达地球表面：直射和散射或反射。大约50%的短波太阳辐射被地表面吸收并转变为热红外辐射，直接太阳辐射是用太阳辐射传感器来测量。
FSP10太阳辐射表是一种应用于太阳辐射观测的短波总辐射传感器。
工作原理：FSP10太阳辐射表利用热电偶传感器上的黑色涂层吸收太阳辐射，辐射转换成热能进入传感器内部，在热电偶两端产生温差，从而产生一个与太阳辐射成正比的电压输出信号。
太阳辐射传感器的主要参数及外观如图3-28所示。
图3-28 太阳辐射传感器外观
技术参数：
光谱选择性：±5%（305～2000nm）；
温度响应（在50℃的间隔内）：在±4%内（-10～40℃）；
光谱范围：305～2800nm（50%的透过点）；
达到95%响应的响应时间：5s；
建议校准周期：每两年一次；
传感器阻抗：在100～150Ω（无微调）；
包括5m电缆的重量：0.9kg；
预期电压输出：在自然太阳辐射下的应用：-0.1～50mV；
工作温度：-40～80℃。
4. 室外风速探测器
工作原理：风速传感器的感应元件是三杯风组件，由三个碳纤维风杯和杯架组成。转换器为多齿转杯和狭缝光电耦合器。当风杯受水平风力作用而旋转时，通过活轴转杯在狭缝光电耦合器中转动，输出频率信号。
风速传感器的主要参数及风速传感器外观如图3-29所示。
图3-29 风速传感器外观
技术参数：
测量范围：0～70m/s、0～45m/s可选；
准确度：±［（0.3+0.03）V］m/s（V表示风速示值）；
分辨率：0.1m/s；
起动风速：≤0.3m/s；
最大回转半径：90mm；
工作电压：5V、12V、24V可选；
输出信号：脉冲信号；
电流：4～20mA；
电压：0～5V；
网络通信接口：RS232/RS485、TTL信号；
负载能力：电流型输出阻抗≤600Ω；
电压型输出阻抗：≥1kΩ；
工作环境：温度为-40～50℃，湿度≤100%RH；
防护等级：IP45；
产品重量：≤0.5kg。
5. 无线噪声传感器
无线噪声传感器结合物联网技术、云技术、移动互联网技术、太阳能技术，每天24h实时监测环境的噪声数据，为用户改善居住环境提供参考。
无线噪声传感器的通信方式为ZigBee，通信距离为100m（可视距离），电源采用太阳能。其外观如图3-30所示。
6. 雨滴传感器
雨滴传感器（雨量传感器、降水传感器）用于检测是否下雨及雨量的大小。可通过雨滴传感器检测出雨量将转换后的信号发送给主机控制电动窗户的打开和关闭。雨滴传感器外观如图3-31所示。
图3-30 无线噪声传感器外观
图3-31 雨滴传感器外观