随着现代科技的进步迅速,环境污染也已经进步非常快。尽可能多的技术的发展已经使许多人在他们的基本生活条件的食物,衣服,和住处,人们越来越意识到生活条件和质量开始投资实现清洁环境。

最简单的方法来监测环境的恶化是样本空气,土壤,水从污染区域,分析他们在实验室。但是这种方法经常花太多的时间和精力在取样和测试。为了解决这个问题,车辆装备测试系统可以发送到受污染的区域。然而,需要一个昂贵的特殊工具,这个解决方案涵盖了只有非常有限的地区。

由于最近各种传感器和通信技术的进步,各种监测站可以构建在指定的建筑物或者场所监测环境污染。测量数据可以发送到中央服务器和处理通过互联网向公众宣布,通过各种媒体。定位许多站在广阔的区域内,利用先进的通信技术,有效的监测环境污染可能会实现。然而,建立一个监测站需要购买昂贵的设备和安装空间笨重的设备。同时,每个车站所覆盖的区域是有限的只有它的位置附近。更好的实现有效的监测方法是开发一个便携式监测系统通过使用一个紧凑的传感器系统。在这项工作中,我们开发了一种低成本的便携式射频传感器系统测量空气污染和水污染除了实时位置信息( 1- - - - - - 5]。我们的工作包含原始概念将位置信息添加到环境污染从我们收集的信息科学设计的便携式系统。

我们建造了一个低成本的便携式监测系统通过结合传感器单元、中央处理单元、电源单元,GPS装置,射频单元。传感器单元测量空气和水的质量,中央处理单元的数据采集和处理,GPS装置的实时追踪RF-sensor的位置和射频单元的无线传输和接收数据。与GPS装置获得的位置信息是重要的确定受污染区域和管理分布的传感器单元。

图 1显示了射频传感器单元的框图,其中各种传感器(VOC, O₃,没有₂pH值,和粉尘传感器),全球定位系统(GPS)和无线收发器电路中。做传感器测量溶解氧含量(值),广泛用于确定水的质量,随着pH值测量。来自传感器的信息从射频接收机单位收集并传送到控制塔。可以看到,如图 1传感器单元包括单片机、电源电路、无线通信射频收发器电路( 6, 7]。

在这项工作中,我们选择了低成本的便携式传感器适用于空气污染和水污染的测量。挥发性有机化合物的选择;O₃;没有₂气体传感器和pH值;做传感器的选择,因为这些都是最常见的空气污染物在仁川Nam-dong工业区。由于浓度的小工厂在这个领域非常密集,我们设计了便携式系统有效地测量污染物。射频技术是用来方便地收集测量数据在这个草率的区域。

监控各种空气污染我们安装的VOC ,O₃,没有₂在单位,灰尘传感器。这些不同的传感器有自己的I / O端口将测量数据传输到单片机。单片机内部12位ADC将传感器输出值转换成数字值。最后加工信息转移到数据传输的射频收发器。远程中央服务器将收集这些数据,并使用它们进行进一步处理( 8]。

当我们使用小型射频芯片射频传感器系统,系统变得非常的大小小于系统用于车辆测试站和移动系统中使用指定车站。同时,有效设计系统的成本减少了一个数量级。低成本和系统的紧凑性可能允许我们安装系统更密集的位置并在便携式应用程序中使用该系统。传感器采用这个系统有足够好的规范用于空气污染预报系统。我们总结了射频传感器系统的硬件规格表 1。

图 2显示的图片制作的硬件射频传感器单元。图中可以看出,主要的部分构建硬件接口,电源,单片机,传感器部分。各种传感器可以安装在传感器部分和扩展部分包括多个传感器可以很容易完成。通常的商业产品可能使用泵收集空气中的气体使用传感器和分析它们。我们可以很容易地将微型泵添加到我们的便携式系统。然而,我们得到好的结果直接暴露我们单位合理的被污染的空气和得出结论,我们的方法是在污染环境面积足够好。我们从这种方法得到了系统性能的尺寸、成本和功耗。

我们还安装了SD记忆卡来保存数据,以防数据迷失在无线数据通信。通过这种方式,我们可以获得可靠的数据和使用目前的设计为进一步开发商业计划。我们使用400 MHz射频收发器实现温和的沟通距离1公里。安装了全球定位系统(GPS)为我们提供了当前实时位置信息时,传感器检测各种污染元素。

图 3显示捕获的屏幕的虚拟仪器开发控制和监测射频传感器系统。从不同传感器获得的数据显示在屏幕上,和传感器单元的状态可以在屏幕上监控。我们从国家仪器使用虚拟仪器软件( 9- - - - - - 11]。

图 4显示了测试的地图位置和移动的车辆,我们的传感器单元安装和操作。射频单元可以看到在公共汽车上窗口。在这项工作中,我们测量了空气质量在Songrim-dong Seo-gu,韩国仁川。我们将我们的数据与数据从已经获得装备笨重且昂贵的商业设备专业汽车。

图 5显示了没有₂从我们的便携式气体检测结果射频传感器单元。在图 5,我们也提出了₂气体检测结果与标准商业单位。最大值与我们的测量单位是0.1 ppm,最小值为0.01 ppm。测量是在1小时的时间完成的。当我们两个单位的平均值相比,平均测量值是0.045 ppm的便携式射频传感器系统和0.045 ppm的商业标准单位,导致相同的值。数据收集率2阅读/秒。因此,从150年的平均每个测量测量。他们很可再生的。

图 6显示了啊₃从我们的便携式气体检测结果射频传感器单元。在图 6,我们也提出了O₃气体检测结果与标准商业单位。相比没有₂气体检测的结果,两个单位同意的值好多了。最大值与我们的测量单位是0.05 ppm,最小值为0.037 ppm。平均测量值超过1小时是0.044 ppm的便携式射频传感器单元和0.044 ppm的商业标准单位,导致相同的值。数据收集率2阅读/秒。因此,从150年的平均每个测量测量。他们很可再生的。

数据 7和 8显示测试结果,pH值的校准测量传感器。pH值测试中,我们使用标准缓冲溶液从Shinyo纯化学品有限公司有限公司的水平轴代表数字的值对应于pH值。这些数字值都被转移到单片机数据的任何进一步的处理。在这个实验中,这些数字数据转换为pH值和值根据线性数据拟合线。我们的系统现在在商业用途监控一个蓄水池。

我们设计了便携式射频传感器系统来监测空气污染通过测量VOC的内容,O₃,没有₂和粉尘。它还被用来监测水污染通过测量水的pH值,。我们也制造和测试系统。性能测试的单位都是O₃也没有₂相比,气体和商业标准单位用于预测城市空气污染状况的在韩国仁川。从我们的便携式RF-sensor精度测量系统与商业标准单位。建立监测站可以花费100000 - 200000美元/台。然而,我们的便携式单位可能成本小于单位只有2000美元。低成本和适应无线通信可以使构建更稠密的空气污染监测网络。我们的系统的性能可以通过提高安装更高性能的传感器。