ADI化学分析及环境监测资源都在这里啦

化学分析及环境监测技术资料大放送（上）

分析及环境监测技术资料大放送（下）

我来做第一个！

我觉得这个问题提的非常好，保护环境刻不容缓，监测环境也不应当落后。

一、现有环境监测的问题

1. 分布不足。气象局部署的高精度环境监测装置部署仍然不足，以长春市为例，仅有10个监测点，北京市有13个监测点，对于中国大型城市而言，如此少的环境监测分布显然不能满足人们对于数据的需求。仅仅对于车流量较大的主车道和相隔一街的辅助车道而言，各项环境参数均不一样，因此想要改进当前的环境监测方式，首先当从增加监测点出发。

2. 监测延迟。当前环境监测每1小时更新一次数据。对于信息化时代，如此低频率的信息更新显然不能满足需求，应当实现每当人们查询环境信息时，均能显示附近10分钟以内的信息。

3. 分析种类少。一般而言，人们查询环境信息时主要关注PM2.5等空气环境信息。然而不同地区环境不同，可能存在轻微环境污染型企业，可能会排放甲烷、一氧化碳、硫化氢等有毒有害气体，这些环境污染因素也应当作为环境综合评价指标向公众公开。然而某些环境监测站可能不含该项监测项目，就更不要提公开了。

二、我的构想

        因此，综合以上问题，我构想设计一整套可移动式环境监测站，该监测站由四轴飞行器+可拆卸式编写监测仪组成，可以高精度的监测PM2.5、一氧化碳、甲烷、硫化氢、二氧化碳等气体成分，还可以监测雨水中pH值、电导率等指标。

三、创新点

1. 可移动。以四轴飞行器为载体，搭载监测装置，以城市4G网络为信息传输方式，可以高速、精准的分析和实时上传数据。飞行器按照GPS规划路径高速飞行，多种传感器同步采样，相当于每隔数米采样一次环境信息，如同将环境监测站遍布于城市的各个角落。针对某些排污型企业，可以随时针对其附近区域进行专项检测，保证企业不会偷排偷放。

2. 高实时性。同上文所述，通过4G网络随时更新数据，人们在网页上即可看到飞行器飞行状况，如同雷达一样扫描城市，真正做到高实时性。

3. 高度模块化。空气环境监测和雨水监测分别为两种不同可拆卸监测仪，可以随时在这两种模块间切换，甚至更换其他功能模块，如摄像头模块、城市噪音分析模块等。

四、实现方式

1. 飞行模块。飞行模块可以采用已有的飞行器及其主控模块，实现GPS自主巡航，自主稳定飞行等常规功能。

2. 主控模块。主控模块可以低功耗高性能的精密模拟微控制器ADuCM361实现，搭载4G数传模块，包含传感器数据传输接口（包含模拟接口和数字接口）部分以及电源管理部分，监测管理四轴飞行器电池以及耗电情况。包含无线充电模块，可以在某些安全区域实现无线充电，达到真正无人管理的效果。

3. 传感器模块1：空气环境监测模块。包含 “基于NDIR和PID的ADI气体检测解决方案”中的传感器、滤波器、ADC转换器部分，包含PM2.5监测模块，实现主要空气质量参数的测量。上述传感器及相关监测电路功耗低、体积小，非常适合应用到本构想的项目中。

4.传感器模块2：水质监测模块。包含“双光束分光光度计解决方案中”光路、放大、AD采样以及微机械结构部分。当四轴飞行器飞行至水样上空时，飞行器可以在人为控制下悬停并放下监测模块。使得水样收集盒侵入水样中，待分析数据收集完毕后升起模块飞行至下一采样点采样。

综上所述，可移动式环境监测站可以构想为以下结构：

五、应用

1. 应用构想1：全城市使用100台这种监测站，每次使用50台监测站在固定GPS路线上巡航，其余50台设备在无线充电点充电以及休息。实现对全城市的雷达扫描式监测，人们可以随时打开手机或电脑查看自己周围的空气环境状况，精准且及时，甚至可以实时看到飞行器飞行位置。

2. 应用构想2：在人为操控下，随时监测空气污染型企业的上空的空气环境状况，监测是否有有毒有害或超标排放。在某些事故地点（例如前一阵PX项目生产企业大火），也可以使用移动监测站监测火点上方的空气环境。

3. 应用构想3：城市雨水监测。在人为操控下对多个位置的雨水情况进行检测，查看是否存在酸雨或酸雨程度如何。

4. 应用构想4：水库水样监测。在设置好GPS坐标后，可以对大型水库的多个位置进行自动水样检测，并实时回传数据。

六、感想

      从构想到写完大概有近2个小时，想起了以前做大学生创新实验项目的过程，虽然很艰难但也是收获最多的时候。今天看到了官博的微博就立马进来关注一下了~从《你好，放大器》开始也陆续参加过一些活动了~手握彩印版《你好放大器》和小米手环的我今天就要问一问小编：敢不敢把Analog Discovery套件砸向我！！！

（悄悄地说，小编你觉得哪写的还不合格我可以改O(∩_∩)O）

1、便携式一氧化碳报警器现状

我国北方冬季相对较为寒冷，由于各种条件限制，农民常采用炭火、煤火和煤气取暖，在通风不好的情况下，煤燃烧极易产生有毒的一氧化碳气体，一氧化碳是无色无味的有毒气体，经常有人在不知不觉中吸入人体内，一氧化碳会与人体中的血红蛋白结合，造成人体缺氧而中毒，而农民文化程度有限且安全意识较为薄弱，我国每年都发生多起室内一氧化碳中毒死亡事故，其他各种室内一氧化碳中毒事故也频繁发生，一氧化碳已成为危害人们身体健康的一大杀手。少量一氧化碳中毒的症状并不明显，很多人开始以为自己得了感冒，但长期如此，就会造成积蓄性的中毒，出现头晕、乏力、恶心等症状。就市场上来看用于工业的一氧化碳报警器（图一）精度一般满足要求，但价格在1500以上且体积较大，功耗较高且不易携带，家庭用的低端产品（图二、图三）价格30-120元不等，就某宝来看需求量大，但是家庭用的低端产品多采用混合型的半导体可燃气体传感器（图四），品质差，成本低（通常整机成本不超10元）。实际上比较好的是电化学传感器的，30元的价格连传感器都买不到。如费加罗传感器价格在50左右，炜盛的30元左右，但国内商家不会拿这么高级的玩意来做产品的，即便是燃气公司的报警器，也都是那种廉价的半导体传感器。因此，针对目前的实际需要，一种超低功耗、高可靠性、高适应性、高灵敏性、低成本性的便携式一氧化碳报警器已成为急需的设备。

  图一 工业用   

图二 家庭用

图三 家庭用常用功能 

                                                                      图四 半导体可燃气体传感器

2、我的创新产品思路

放大器的方案采用“基于电化学传感器的微功耗有毒气体检测解决方案”结合熟悉的低功耗微处理器实现。超低功耗、高可靠性、高适应性、高灵敏性、低成本性的一氧化碳报警器。

图五 原理框图

3、后记

我看了一下“基于电化学传感器的微功耗有毒气体检测解决方案”http://www.analog.com/cn/design-center/landing-pages/002/apm/gas-detection-and-analysis-solution-2012.html方案里面的电子元器件价格还是比较便宜的，估计加上电化学传感器的话总价150左右，如果做批量的话应该能够控制在100元以内，搞得我都想DIY一个来试一下了ADIForum支持一下噻

4、未完待续

我也来一个！

一切从幻想开始！一个人在河边游玩，发现空气气味不对，水中呈现怪相，这时我拿出我的“神奇魔盒”，放在空气里面游走几分钟，在放在水里泡几分钟，之后拿出我常用的智能手机，细细查看我身边的空气成分和水质状况，发现是汽车喷涂污染了空气，医药厂偷排污水，有机物含量极高。于是我赶紧收拾好魔盒回家了，当然我所看到的这些东西的相片，经纬度，时间和具体检测含量都已经上传到了我们的大后方了。

现目前环境监测仪器特点：

分为两类：一类是实验室分析仪器，一类是在线分析仪器，这些仪器都是为专业人士服务的，同样他们使用仪器进行测量都是有目的和有规划的，这样就不具备环境监测的实时性和随机性，在我们大国的制度下更容易出现每次监测都是准备好了再监测的情况，没有实际的意义。

那么，在大数据时代，我们对环境的监测更应该结合大数据和智能终端的优势，将广大知识青年，社会生活中的每一个人的力量结合起来，做到人人参与监测，人人参与监督和人人参与治理。

创新内容：

设计一款环境监测终端，能与我们智能手机互联（蓝牙或者其他无线方式），将最终的监测数据通过手机APP发送到我们的综合服务器平台，对实时、随机的测量点进行统计规划。最终呈现出类似于google街拍神奇最终能体现给用户的多维具体的信息，记录每个地方，每个监测点的环境情况，方便我们进行环境监督和审查。

创新技术难点：

仪器的小型化

现目前的环境监测仪器，特别是成分分析仪器个头都比较大，要做到设计环境监测仪器的面面俱到是不可能的。我们需要选择其中的一些人们关心，或者与我们健康密切关联的参数进行针对性测量，如空气中的PM2.5，CO，甲醛等参数，水中的硝态氮、水质五参数等。

技术方案：

大系统框架：设计一款环境监测终端，能与我们智能手机互联（蓝牙或者其他无线方式），将最终的监测数据通过手机APP发送到我们的综合服务器平台，对实时、随机的测量 点进行统计规划。最终呈现出类似于google街拍神奇最终能体现给用户的多维具体的信息，记录每个地方，每个监测点的环境情况，方便我们进行环境监督和 审查。

具体仪器：环境监测终端

如双光束法检测硝态氮：

总结：

硝态氮采用双光束紫外吸收的方法进行测量，在环境监测设备中具有一定的先进性和通用性，即可采用相同的设备方案，不同的光源进行测量不同的参数。

你以前做过这个硝态氮检测设备？我曾经想做个简易的光谱仪但是感觉光路部分太难做了就暂时搁置了。

另外问下版主《你好放大器》什么时候出版啊，我手头上这本彩印版的都舍不得做笔记......ADIForum

抱歉~~目前市面上还买不到哦……

       环境监测产品应具备的特点：低成本、低功耗、实时性、高可靠性。

       若要对环境质量进行全局的掌控，需要大量不同种类的探测器和探测设备，成本和功耗直接决定了单位时间内所能获取的环境信息量。环境质量监测的实时性无可厚非，但是，该实时性具有可伸缩性，亦即：可以通过长期监测，确定合理的信号采集时间间隔。可靠性无法保证，大量的环境监测设备部署根本不可能。

       环境监测可以分为野外环境监测和市区环境监测。两种设备的设计应该有所区别。市区环境监测设备，可以开发片上环境监测芯片，将该芯片嵌入手机等移动设备，让用户可以向服务器发送环境数据。考虑人工成本，野外环境监测设备应当最大程度地智能化。设计专门的风能、太阳能等能量转换装置对设备进行供电。ADI在新能源方面的解决方案在这里可以大展身手。野外环境数据基站可以和运行商的基站结合。在基站周边部署的检测设备具有无线收发模块，可以向基站实时发送实时环境数据。控制芯片必须具备可程控休眠和唤醒功能以最大程度减少功耗。ADI的芯片和无线解决方案在这里可以派上用场。

        结合我的新能源构想，可以在http://www.analog.com/en/applications/markets/energy/metering-and-energy-monitoring.html找到ADI新能源的相关技术支持和应用案例参考。ADI在新能源方面有广泛的应用案例和解决方案。如：风能：ADI助力Northern Power Systems的风轮机产生清洁能源；太阳能：http://www.excelpoint.com.cn/pdf/solutions/solar_solution_cn.pdf 等。

     在野外数据基站方面，ADI的无线传感网络方案（ADI无线传感器网络 (WSN)解决方案 | 亚德诺半导体）可以作为设计参考。

     以上谈到的都是方案性的设计，对于具体设备的设计，ADI也有类似的参考设计：http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/technical-articles/MS-2200.pdf。

     我所构想的不是单一的环境探测设备的设计，而是对整个环境监测网络的远景规划，它实质上是一个涵盖传感器和新能源的物联网。创业者可以从具体设备切入市场。ADI提供了器件级到系统级的软硬件设计支持。这种设计方式并不局限于环境监测，还适用于工业物联网和智能家居等智能网络设计。

土壤酸碱度测量仪

      随着生产和生活越来越工业化、现代化，环境对我们人类的影响问题也变得很突出！

大家认识到加大力度保护空气、水、土地、森林等宝贵资源刻不容缓!

      民以食为天，粮食是宝贝，生产粮食的土地是宝中宝！现在的农业生产由于大量使用化肥和农药使得土壤的

酸碱度偏高或偏低，部分改变了土壤的结构，不利于农作物的生长，导致了粮食和庄稼的减产。

     传统的PH测量采用化学试纸办法，效率低，测量误差较大；同类的电子产品稳定性不太好，精度不高，功耗大，功能单一。

     因此我想设计一款能测量土壤酸碱度的仪器，需要精度高，稳定可靠，低功耗，可以通过物联网共享测量数据和交流，根据测量的酸碱度数据选择合适的办法来改良土壤增产增收，以适应现代化农业生产模式，绿色环保安全，有不错的市场前景，值得推广！

主要芯片选型：

一.MCU选择ADI的ADuCM360

ADuCM360属于cortex M3内核，128K Bflash,烧写次数10000次，8k Bsram,

1 个uart,1 个i2c,2个spi, 六路 16 bit PWM适合电机控制,内部带有晶振，为保证低功耗最高主频率16Mhz。

在线仿真调试接口:标准swd,另外也可以通过uart  bootloader方式烧写用户代码

工作电压1.8v-3.6v

工作温度：-40—+125度（这项指标与其它公司芯片比较，很有竞争力！）

选择ADuCM360主要是因为内部带24bit adc,可以测量12路外部模拟信号，可配置为单端模式或者差分模式，

内部带可编程增益放大电路，另外还有内部可编程电流源！

可以说ADuCM360芯片模拟和数字功能结合得相当完美！

二．放大器AD8626和基准电压ADR291

放大器AD8626具有低偏置电流和低失调电压、低噪声；

ADR291不仅具有良好的低漂移和低噪声特性，而且在很宽的温度范围内提供低迟滞特性；

三．蓝牙BLE4.0模块

蓝牙BLE4.0模块选用cc2540f256芯片，和ADuCM360芯片串口通信，把测量的数据通过蓝牙芯片发送到智能手机，

实现物联网共享测量数据和交流。

四．电源模块

采用锂电池供电，同时用太阳能电池备用充电，电源管理芯片用ADP2503和ADP160。

土壤酸碱度测量仪工作过程：

获取土壤样本液体,通过PH传感器得到小的电压信号，

放大器射随模式作为缓冲器，信号最后进入内部Σ-Δ ADC采样并求平均值，同时测量温度

给予补偿，蓝牙BLE4.0模块和ADuCM360芯片串口通信，把测量的数据通过蓝牙芯片发送到智能手机，

实现物联网共享测量数据和交流。

工作流程框图：

这个活动主题非常好，必须支持！

具体准备测什么数据呀？野外监测防盗有没有什么想法？