智能家居空气质量监测实战：ESPHome + PMS5003/ENS160 监测 PM2.5、CO₂ 与 TVOC 并联动新风净化

摘要： 装修异味、晨起头晕、孩子总咳嗽——室内空气质量常常被忽视。本文用 ESPHome 把 PMS5003（PM2.5/PM10）、ENS160（TVOC/eCO₂）与 SHT40（温湿度）三类传感器接入 Home Assistant，搭建实时看板并自动联动新风与空气净化器，同时给出校准与布点要点。

一、为什么要在家做空气质量监测

我们一天约 80% 时间在室内，但甲醛、PM2.5、二氧化碳、TVOC 这些都是"看不见的敌人"。靠鼻子判断极不可靠：甲醛在 0.08mg/m³ 以下几乎无味，而 CO₂ 超过 1000ppm 就会让人注意力下降、犯困。

监测的意义不只是"看数字"，更是为了驱动自动化：CO₂ 高了自动开新风，PM2.5 爆表自动开净化器，TVOC 超标推送提醒开窗。把空气指标变成可执行的动作，才是智能家居该有的样子。

二、传感器选型：三类指标怎么分工

一套完整的室内空气质量，至少需要覆盖四类参数，我用三颗传感器解决：

PMS5003（攀藤）：激光颗粒物传感器，输出 PM1.0/PM2.5/PM10。优点便宜（二三十元）、即用；缺点风扇有寿命（约 8000 小时），建议用 update_interval 配合 sleep 指令间歇工作延长寿命。
ENS160（ScioSense）：TVOC 与等效 CO₂（eCO₂）传感器，I²C 接口。它不直接测 CO₂ 分子，而是用 VOC 算法估算，适合看趋势，不适合当精确浓度。
SHT40（Sensirion）：高精度温湿度，I²C，给 PMS5003 做温度补偿参考，也能单独做舒适度判断。

想测真实 CO₂ 浓度（比如怀疑通风不足），建议再加一颗 SCD40/SCD41（光电 NDIR 原理），它测的是真实 ppm，比 ENS160 的 eCO₂ 准得多。本文先用 ENS160 演示，进阶可替换。

三、ESPHome 固件配置与接线

ESP32 一块板子带三颗传感器，I²C 总线共用 SDA/SCL（ESP32 默认 GPIO21/22），PMS5003 走串口（UART）。

i2c:
  sda: 21
  scl: 22
  scan: true

uart:
  tx_pin: 17
  rx_pin: 16
  baud_rate: 9600

sensor:
  - platform: pmsx003
    type: PMSX003
    pm_2_5:
      name: "客厅 PM2.5"
    pm_10_0:
      name: "客厅 PM10"
  - platform: ens160
    co2:
      name: "客厅 eCO2"
    tvoc:
      name: "客厅 TVOC"
  - platform: sht4x
    temperature:
      name: "客厅温度"
    humidity:
      name: "客厅湿度"

烧录后用 sleep 指令让 PMS5003 每 5 分钟才转一次风扇：on_time 里调用 pmsx003 的 sleep/wake action。这样既能采样又不伤风扇。

四、接入 Home Assistant 做看板与历史曲线

ESPHome 设备通电后会自动通过 API 或 MQTT 出现在 Home Assistant 的"实体"列表里。在 HA 里用 History 卡片就能看到 PM2.5 和 CO₂ 的 24 小时曲线——一眼能看出"夜里关门睡觉 CO₂ 飙升到 1800ppm"这种规律。

建议建一个 仪表盘视图，把四个实体排成网格，并加一张 statistics 长期统计图，观察装修后甲醛/TVOC 的衰减趋势。数据可以接 InfluxDB 长期留存（思路可参考本站 NAS 系列的数据持久化文章）。

五、自动化联动：超标自动开新风/净化器

核心是把"指标越限"变成"动作"。在 HA 的自动化里：

automation:
  - alias: CO2超标开新风
    trigger:
      - platform: numeric_state
        entity_id: sensor.ke_ting_eco2
        above: 1000
    action:
      - service: switch.turn_on
        target:
          entity_id: switch.xin_feng

同理设 PM2.5 > 75 开净化器、TVOC > 1.0mg/m³ 推送"请开窗通风"通知。注意加滞回（hysteresis）：用 for: "00:02:00" 要求越限持续 2 分钟才触发，避免开门瞬间波动误动作。联动新风时最好同时判断门窗传感器，开窗时就别开新风，否则白白耗能。

六、校准与布点避坑

布点高度：呼吸带高度约 1.2–1.5 米，别放地上也别贴天花板；远离空调出风口和厨房油烟。
PMS5003 进风口 别被外壳堵死，留通风间隙；首月每天用压缩空气吹一次防尘网。
ENS160 需要 48 小时老化才能稳定，出厂后第一次上电算法在自适应，前期数值偏高属正常。
eCO₂ 不能当真值，真要控通风看 SCD40；ENS160 用于"趋势+联动"足够。
多房间 建议客厅、儿童房各放一个，卧室可省，用平均值判断全屋。

小结

用 ESPHome + PMS5003/ENS160/SHT40 搭一套室内空气质量监测，硬件成本不到一百元，却能让你第一次"看见"家里的空气。更重要的是把它接入 Home Assistant 做自动联动：CO₂ 高开新风、PM2.5 高开净化器，把冰冷的 ppm 数字变成真实可感的呼吸健康。布点时避开风口、给传感器留足老化时间，数据可信度会高很多。