基于STM32的医院空气净化系统

苏傲l 李玉丽2樊则琛3俞桦辉4

吉林建筑大学 吉林 长春 130118

摘要：随着医院空气污染问题的日益严重，保障患者和医护人员的健康安全已然成为迫切需求。本文介绍了一种基于STM32的医院空气净化系统，该系统通过集成多种传感器，包括温度、湿度、PM2.5 浓度和有害气体浓度等方面，能够实时监测医院室内空气质量参数。STM32 微控制器负责数据的采集、处理和控制，实现对空气净化设备的自动调节和运行管理。同时，该系统具备实时监测和报警功能，一旦检测到空气质量异常，系统会立即发出警报并记录相关信息。实验结果表明，该系统能够有效净化医院室内空气，提高空气质量，为医院环境管理提供了可靠的技术支持。

关键词：STM32 微控制器，医院空气净化系统，空气质量监测，实时监测

引言

在医院环境中，空气质量的重要性不言而喻。医院作为一个重要的公共场所，由于人员流动频繁的原因，导致病原体和污染物的传播风险较高。医院传统的通风系统存在着无法有效地去除空气污染物的问题，因此，医院空气净化系统的设计变得至关重要。近年来，随着科技的不断发展，基于STM32的医用空气净化系统得到了广泛应用。STM32 单片机具有处理能力强、功耗低、易于编程和控制等优点，能够实现对空气净化系统的智能化管理和监控。STM32 单片机通过与空气传感器、空气净化器和其他相关设备的集成，可以实现对空气质量的实时监测、控制和调节，提供更加安全和健康的医院环境。

1相关技术和理论

1.1空气净化技术

一般的空气质量处理方式有: 过滤吸附法、简单通风换气法以及净化机处理方法。过滤吸附法采用活性炭以及各种具有吸附性质的物质对空气进行病菌吸附，但材料消耗过大，性价比较低。而简单通风法，需要开窗通风，简单方便，省时省力，无需花费金钱，但会受到条件限制，例如房间无窗等。而净化机处理方式具有方便快捷、效率高等优点，适宜推广使用。在血液内科的采血、输血等护理中，空间消毒是保障血液安全的关键，都需要进行空气消毒净化，空气净化机能够有效地减少空气中的病菌，降低人员感染几率。

1.2 STM32 单片机的技术概论

该微控制器基于 ARMCortex－M3 内核，32 位处理器，工作频率为 72MHz，集成了 64K 字节的FLASH 型程序存储器和 64K 字节的内存存储器，内部集成有 A/D 转换、PWM 波输出等资源，功能强大，能满足复杂控制需求。

本研究基于 STM32 单片机，利用低功耗和高精度的金属氧化物气体传感器，设计了一种新型的医院空气质量监控系统，用于甲苯和甲醛等医院常见污染气体的实时检测。STM32 的核心是其微控制器，STM32 单片机由处理器、存储器、输入/输出接口和通信接口等组成。处理器是 STM32 的主要计算单元，负责执行用户编写的程序。存储器用于存储程序代码和数据。输入/输出接口模块用于与外部设备进行数据交换，例如连接传感器和执行器。通信接口模块则实现 STM32 与其他设备之间的数据传输。STM32 作为一款高性能、低功耗的微控制器，已广泛应用于智能家居、数据采集、工业控制等领域。

2系统设计与构建

空气净化系统硬件电路由 STM32控制系统及电源模块、温湿度采集模块、甲醛传感器模块、继电器控制电路、CO2 检测模块、PM2.5 传感器、ESP8266 通信电路、串口屏显示模块等组成。 同时，系统通过各个传感器模块来采集数据。STM32将处理后的数据通过 ESP8266 模块发送到 MQTT 服务器，由服务器将数据上传到微信小程序，实现人机交互。

3系统架构设计

图1空气净化系统示意图

设计一个医用空气净化系统，通过相关TVOC、CH2O、颗粒物等传感器检测数据能够正确采集，并传输至主控芯片，主控芯片对数据进行分析，实时监测空气质量指标，经过运算分析，控制消毒液的喷洒剂量和喷洒间隔时间，实现空气净化系统的自动控制。同时可通过人机交互模块进行远程控制，提高医疗场所空气质量的管理和卫生水平：

3 空气传感器的选择

    空气传感器是一种检测装置，将所监测到的被测量污染物信息按照一定的方式变换为电信号或其他所需信号的装置，具有一定的灵敏度。传感器在环境空气质量监测与污染治理中的应用，主要体现在对大气颗粒物 PM2.5 以及气态污染物( CO2、CO、SO2、 等) 进行检测。在选择适合的空气传感器时，需要综合考虑测量参数、精度、响应时间、可靠性、稳定性、耐用性、通信接口、尺寸和成本等因素，并且根据具体的应用需求和预算，选择最合适的传感器来满足医院空气净化系统的要求。

4 结语

本文介绍了一种基于 STM32的医用空气净化系统。通过该系统的设计和实现，医院能够有效改善室内空气质量，减少病原微生物和有害气体的传播，保障了患者和医护人员的健康安全。该系统采用了多种传感器实时监测空气质量参数，并通过 STM32 微控制器的控制和处理，自动调节空气净化设备的运行。同时，系统具备实时监测和报警功能，能够及时响应异常情况并采取相应的措施。实验结果表明，该系统在提高医院室内空气质量方面具有显著效果。同时本系统还有一些改进的空间，首先，可以进一步优化传感器的选择和布局，以提高监测的准确性和全面性。其次，可以考虑引入更多的智能算法和技术，如机器学习和人工智能，以提高系统的自适应性和智能化程度。此外，还可以考虑与其他医院设备和系统进行集成，实现更高效的信息共享和管理。总之，医院空气净化系统是保障医院环境质量和人员健康的重要技术手段。通过不断的研究和创新，我们可以进一步完善和提升该系统的性能，为医院提供更安全、健康的工作和治疗环境。

参考文献

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16526/j.cnki.11－4762/tp.2021.04.004

作者简介

苏傲 吉林建筑大学2021级本科学生 所学专业：电气工程及其自动化

李玉丽（1973-），女，高级实验师，硕士，主要从事电气工程教学工作。

本论文依托于吉林建筑大学大学生创新创业训练计划（项目编号：S202310191071）