多参数手持式作业环境测试系统研究

摘要

作业环境是人们接触最多的环境之一，作业环境品质与工作人员的身体状态和工作效率息息相关。长期处于不舒适的作业环境下，会导致病态建筑综合症(SBS)症状加剧，加重人体疲劳感。热舒适度是评价作业环境品质的重要指标，因此，实时监测影响热舒适度指标的环境参数，改善作业环境品质，不仅有益于工作人员的身心健康，也有利于提高工作效率。
　　本文深入研究了作业环境的热舒适度评估理论，以人体与环境的热交换过程为基础，分析了PMV(Predicted Mean Vote)和PPD(Predicted Percentage ofDissatisfied)热舒适度评估模型，确定了影响作业环境品质的参数类型及其测量方法。该参数主要包括环境变量和人为因素两个方面，环境变量包括温度、相对湿度、空气流速、平均辐射温度，人为因素包括服装热阻和人体新陈代谢量。
　　完成了多参数手持式作业环境测试系统的开发和研制。该系统主要包括:多参数环境测量模块和手持式智能仪器。测量模块主要完成温度、相对湿度、空气流速、平均辐射温度四个PMV参数测量和数据处理，拓展了二氧化碳测量模块;手持式智能仪器以16位的MSP430超低功耗单片机作为主处理器，通过Modbus网络与各测量模块实时通信获得环境参数，并通过USB接口导出各测量数据，利用Micro-SD卡FAT32文件系统实现大容量数据的可移动存储。
　　开发了上位机环境监测平台，通过USB接口与手持式智能仪器通信，接收环境参数测量数据，实现了多参数的集中化管理。该作业环境测试系统具有工作稳定、准确可靠、携带方便等特点，对改善作业环境品质具有指导意义。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 热环境舒适度评估研究现状

1．2．2 环境监测系统研究现状

1．3 课题研究的主要内容

2 热舒适度评估模型

2．1 人体与环境的热交换研究

2．1．1 人体基本热平衡方程

2．1．2 辐射热交换和对流换热

2．2 热平衡方程参数分析

2．2．1 人体与环境的辐射换热

2．2．2 人体与环境的对流换热

2．2．3 稳态热舒适方程的建立

2．3 PMV-PPD模型热舒适度指标

2．3．1 PMV模型热舒适度评估

2．3．2 PPD模型预测不满意百分率

2．4 本章小结

3 测试系统的总体设计

3．1 系统总体方案设计

3．1．1 测试系统的硬件设计

3．1．2 测试系统的软件设计

3．2 环境测试系统的主要功能和特点

3．2．1 测试系统的主要功能

3．2．2 MSP430低功耗性能

3．3 本章小结

4 手持式作业环境测试系统设计

4．1 环境参数测量模块设计

4．1．1 传感器选型

4．1．2 风速测量模块

4．2 基于MSP430的手持式智能仪器的开发

4．2．1 LCD液晶人机交互界面

4．2．2 RS485和USB通信接口设计

4．2．3 AT45DB321D存储功能实现

4．2．4 DS1302Z时钟模块

4．3 Micro-SD可移动数据存储功能设计

4．3．1 Micro-SD工作原理

4．3．2 Micro-SD存储功能软件设计

4．4 基于Modbus的测试系统通信功能设计

4．4．1 Modbus通信网络的工作原理

4．4．2 Modbus通信软件设计

4．6 本章小结

5 上位机环境监测平台设计及系统功能调试

5．1 监测系统实现的主要功能

5．2 作业环境监测平台软件设计

5．2．1 WPF体系结构

5．2．2 DataGridView主界面设计

5．2．3 监测平台软件功能实现

5．3 测试系统的调试及实物展示

5．3．1 测量模块实物展示

5．3．2 手持式智能仪器实物展示

5．3．3 测量模块误差分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简历

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