1. 研究目的与意义
伴随着科学技术的飞速发展，人民的物质和文化水平得到了显著提升，对生活质量的要求不再是仅仅满足于物质水平的充足，人们有超过70%的时间在室内环境中度过，对室内环境质量和室内舒适度的要求更是越来越高[1]。因此探索清楚导致室内空气受污染的影响因素，并有针对性地提出改善室内空气质量品质策略具有重要意义。厨房作为人们生活中必需的重要功能房间，也是室内主要的污染物散发地，由于人员烹饪活动散发的污染物，其持续时间较长，一般采取通风的方式对厨房内污染物进行稀释，因此如果通风不畅将使得污染物沉积在室内。烹饪油烟是室内空气颗粒物和厨房中污染物的主要来源，烹饪油烟成分复杂，含有大量细颗粒物和挥发性有机气态污染物（烟气vocs），在油炸烹饪中，其颗粒物散发强度约为1014个\h，持续时间在5到15分钟之间，其散发的颗粒物90%为超细颗物，数量浓度的峰值粒径为0.06um，严重污染室内空气，危害人体健康[2]。在实际住宅中，由于烹饪油烟的传播作用导致其他房间受污染影响现象越来越明显，有资料显示[3]，在一个没有吸烟的家庭住宅中，烹饪产生的污染物占20%以上。尤其对于中式烹饪，我国传统饮食习惯上烹饪时间久，使用食用油量大，使得这一比例更大。烹饪油烟中含有多种对人体有害的物质，其中的一些具有致癌性，对家庭烹饪人员的身体健康有着较大的威胁。目前对于烹饪油烟成分的研究较多，研究也已经相当成熟，已经得出了不少科学性的结论。然而这些研究只关注在油烟本身上，对于油烟传播、如何消除等问题并没有过多涉及。并且，传统的厨房通风装置通常由抽油烟机组成，需要认为手动控制开启与关闭，没有实现智能自动操作。
基于以上背景，本文设计一种基于arduino uno的家用通风控制系统，实现当有人在厨房工作的时候，能够自动开启通风系统，人离开时排风系统智能关闭，同时实现通风系统能够依据油烟浓度自动调节档位，保证厨房的空气质量。其次，能够实现系统对厨房24小时无人值守，一旦出现燃气泄漏或者油烟堆积时，也能够自动开启系统保持通风换气，并且当出现明火时能够通过蜂鸣器报警[4]。
厨房油烟在现代家居生活中是一个不可忽视的问题，已经越来越得到重视，家用智能通风控制系统能够实现智能的通风控制，保障家庭环境特别是厨房的空气质量，同时监控厨房火情和燃气泄漏，防止发生严重的火灾和燃气中毒事件，对厨房使用者的身心健康具有重要的积极意义。
2. 研究内容与预期目标
本课题通过arduino uno作为控制芯片，通过烟雾传感器、红外传感器[5]收集厨房信息，包括油烟污染以及有害气体泄露等等，主要研究内容包括：
（1）传感器模块的选型。本系统中需要收集厨房空气中的油烟等有害气体含量，是否有人等厨房信息，拟采用烟雾传感器检测是否有油烟堆积和燃气泄漏，热释电红外传感器检测是否有人进入厨房；
（2）通风模块的设计。拟采用直流电机模拟排风扇，同时拟设计使用继电器来接受arduino控制信号并完成对电机的控制[6]，从而使系统具有可移植功能。
3. 研究方法与步骤
1、完成烟雾传感器模块设计，本次设计中，选择 mq-2 烟雾传感器[6]，mq-2 常使用于家庭或工厂环境的气体泄漏，包括液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等的检测。mq-2 型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式 n 型半导体。处于 200~300 摄氏度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化，就会引起表面导电率的变化[7]。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大。
2、完成红外传感器模块设计，拟采用 rb-02s022a 红外火焰传感器完成对火焰的检测。红外光线是波长介于微波与可见光波之间的电磁波，波长在 760 纳米到 1 毫米之间，是波形比红光更长的不可见光，自然界的一切物体只要温度高于绝对零度（-273.15℃），其表面就会辐射红外线。燃烧的火焰的辐射具有明显的红外线特征[8]，我们可以利用这一点，把红外传感器作为火焰传感器来使用。
3、完成通风模块设计。本模块包括直流电机和电机驱动板（l298n）。
4. 参考文献
[1].基于arduino的环境检测设备识别功能设计.房鑫坤.[j]电子技术与软件工程.2021，11：99-101
[2].基于单片机的智能通风控制系统设计.王洪志.[j].机械装备研发.2020,9:68-69
[3].基于proteus的单片机可视化软硬件仿真.林志琦.北京航空航天大学出版社
5. 工作计划
一：3 月 1 号-3 月 15 号，查阅资料，开题，上网学习 arduino
二：3 月 16 号-4 月 15 号，学习并完成电路设计
三：4 月 16 号-5 月 15 号，完成程序编写，并在电脑上完成仿真验证
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