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目 录

引言 1

1 臭氧监测的结构设计 2

1.1臭氧监测方法的介绍 2

1.2其他臭氧检测仪器介绍 2

1.3设计要求与设计思路 3

2 系统硬件介绍 4

2.1 臭氧传感器模块 4

2.2臭氧传感器数据采集模块 6

2.3臭氧数据远程传输模块 7

3 系统软件介绍 8

3.1配置臭氧通讯模块 9

3.2臭氧数据采集中断 10

3.3臭氧数据发送 11

3.4臭氧数据远程展示平台 12

4 远程数据显示 13

5 功能扩展的设想 14

6 结论 15

参考文献 16

致谢 17

臭氧探测系统及无线传输技术研究

万泽润

，China

Abstract: Along with the rapid development of the economy, people's living quality is getting better and better, and demands of the atmospheric quality gain day by day either. This paper proposes a ozone sounding instrument based on a hardware system which combines MQ131 ozone sounding sensor, STM32 MCU and ESP8266.The concentration of the environmental ozone can be measured by a electrochemical sensor, and through AD converter the voltage can be converted into digital signal which will be collected by STM32.Through ESP8266 the real-time data will be transmitted to OneNET cloud platform, the final result will be present on the website. This instrument is light enough for a sonde to carry. The modular design enables this instrument to expand its function.

Keywords:STM32F103RB; ESP8266; MQ131 ozone sounding sensor; OneNET

引言

臭氧是地球大气中重要的气体，在地球的气候变化中有着比较重要的影响。约有90%的臭氧集中在10km至30km的平流层当中。平流层臭氧因其对太阳紫外辐射有强烈的吸收，从而可以起到保护地球生物圈的作用。而在对流层中，臭氧既是一种重要的温室气体又是污染性气体。地面臭氧浓度的增加会导致人体健康及动植物的生长中的一系列负面影响，甚至严重威胁生态系统的平衡。对流层臭氧是一种寿命很短的痕量气体，其主要来源为平流层的下传或者对流层自然和人为的光化学反应^[1]。

臭氧对地球的气候效应对流层臭氧是一种重要而特殊的温室气体，可以吸收地球长波辐射，具有温室效应，因此对流层臭氧的增加会引起地表和低层大气温度的上升。平流层臭氧是产生平流层加热的主要大气气体，对平流层的热结构具有重要影响，而平流层热结构的改变将影响对流层—地面气候系统。平流层臭氧的减少将造成平流层大气对太阳辐射吸收的减少，导致平流层温度的下降。平流层臭氧的减少又使更多的紫外和可见辐射到达对流层—地表系统，从而产生增暖效应。另一方面，平流层臭氧的减少及其导致的平流层温度的降低使得到达对流层的热辐射将减少，这又会引起冷却效应。因此，地表和低层大气的温度变化取决于二者的净效应^[2]。

随着经济发展，人们对生活环境的空气质量有了越来越高的需求。臭氧作为日常生活中的一种污染气体，其在环境中浓度的大小也值得人们注意。臭氧能造成人的神经中毒，头晕，头痛，视力减弱，记忆力下降等健康问题。臭氧会破坏人体皮肤中的维生素E，导致人的皮肤起皱，出现黑斑。臭氧还会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老，致使孕妇生畸形儿。超标的臭氧会强烈刺激人的呼吸道，造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿。

在农业生产方面，土壤中浓度过高的臭氧会对农作物造成腐蚀性的损坏，影响农作物的正常生长及产量。同时，臭氧可以对农作物的光合作用及呼吸作用，叶片膜保护系统，气孔反应和新陈代谢等产生影响，使农作物的叶片出现“点斑”和“雀斑”等情况，加速农作物叶片的老化，造成农作物减产。

因此臭氧监测在我们当今的生活中有越来越重要的意义。在气象学中，臭氧与地球的气候息息相关，足够丰富而准确的臭氧数据资料，可以为人们对臭氧在大气物理、大气化学等大气过程中的作用进行充分的研究提供基础。而在日常生活中，一方面臭氧监测可以用于水消毒、食品贮藏保鲜、杀菌净化和医疗卫生方面，可以为人们创造良好的生活环境；另一方面，臭氧监测可以为臭氧发生的质量检验提供依据，保障其质量符合技术标准，从而为保障人们的身体健康打下坚实的基础^[3]。

本文基于STM32F103RB单片机与ESP8266Wifi模块，将臭氧传感器检测的实时的臭氧含量发送到OneNET物联网平台，用户可以通过终端查看当前浓度和历史数据，实现一种实时的臭氧监测。

1 臭氧监测的结构设计

1.1臭氧监测方法的介绍

目前常见的臭氧浓度检测方法大致有“化学法”、“物理法”、“电化学法”等等几种方法。

　　化学法中，碘量法是最常用的臭氧测定方法。其原理为强氧化剂臭氧与碘化钾水溶液反应生成游离碘，臭氧还原为氧气，游离碘根据在水中浓度由低至高呈浅黄至深红色。利用硫代硫酸钠标准液滴定，游离碘变为碘化钠，并且以完全褪色作为反应终点。碘量法优点为显色直观、不需要贵重仪器。缺点是易受其它氧化剂的干扰，在重要检测时应消去其它氧化物质的影响。

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