智能車載氣體監(jiān)控系統(tǒng)

辛中未　周嫣嫣　梁智深

【摘 要】汽車在陽光直曬下，汽車內(nèi)部會散發(fā)出有毒氣體，如果不及時去除，人體長期吸入就會致癌。而且新車具有一股刺鼻的氣味，對于人體有傷害也是必然的。并且有時候車主購買的皮革物品中不乏出現(xiàn)劣質(zhì)產(chǎn)品，產(chǎn)品中也會散發(fā)出一氧化碳、苯、甲醛、甲苯或者二甲苯等有害氣體，特別是在陽光的照射下以及其他高溫環(huán)境中，這些有害氣體長時間的吸入會對人體造成不可恢復(fù)的損害。因為這些很多毒氣是無色無味，人們靠感覺難以及時發(fā)現(xiàn)，所以這些成為了我們健康隱形的殺手。而且甲醛這種物質(zhì)在車內(nèi)的皮革也會經(jīng)常運用到，所以想要完全杜絕甲醛這種有毒氣體是不可能的，我們能做的是怎么在用車前，把它稀釋或者驅(qū)散出車外。特別是經(jīng)常開車和坐車的人，更應(yīng)該保護車主自己、乘客以及家人的健康。針對這個現(xiàn)象，我們研發(fā)了這款智能氣體監(jiān)控系統(tǒng)。利用MQ7一氧化碳傳感器、CO濃度報警器探頭、MP-503半導(dǎo)體甲醛傳感器模塊以及溫濕度傳感器分別檢測一氧化碳氣體、甲醛氣體、苯氣體、甲苯氣體、二甲苯氣體濃度以及車內(nèi)氣體的溫濕度，并且配合DS1302 實時時鐘模塊、LCD液晶屏、5110液晶屏顯示模塊和Risym ISD1820錄音語音模塊并進行實時時鐘顯示、車內(nèi)氣體的溫濕度顯示以及以一氧化碳氣體、甲醛氣體、苯氣體、甲苯氣體、二甲苯氣體以及TVOC濃度的顯示并根據(jù)國標規(guī)定的濃度進行對比后進行播報，并且會在濃度超標時會有蜂鳴器進行報警，提醒車主需要開窗通風，以保護身體健康。

【關(guān)鍵詞】汽車；氣體；一氧化碳、苯、甲醛、甲苯/二甲苯氣體；檢測；報警

1 項目簡介

本項目研究的是通過氣體傳感器對汽車內(nèi)部空氣進行檢測，包括一氧化碳、苯、甲醛、甲苯和二甲苯等有害氣體以及溫濕度等參數(shù)的檢測，在車內(nèi)氣體超標時做出報警提示并根據(jù)車內(nèi)空氣質(zhì)量自動通知車主進行通風排氣，或者通過檢測開窗后車內(nèi)氣體質(zhì)量降低提醒車主關(guān)窗已達到保護車內(nèi)人身體健康的目的。

2 研究背景意義

有關(guān)部門曾經(jīng)進行過一次有關(guān)汽車內(nèi)環(huán)境污染情況調(diào)查活動。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，測試結(jié)果觸目驚心：在接受測試的1175輛汽車中，全部檢測項目均達到標準的車輛僅為52輛，占已測總數(shù)的6.18%。這些問題車中不乏一些國際知名品牌轎車。隨著汽車的普及，車內(nèi)空氣的質(zhì)量也日益讓人擔憂。由于汽車空間窄小，車內(nèi)空氣量本來就不多，加上汽車密閉性好，因此，汽車內(nèi)有害氣體超標比室內(nèi)有害氣體超標對人體的危害程度更大。尤其是甲醛，對人的神經(jīng)有麻痹作用，容易引起頭暈、胸悶，影響人的情緒，從而容易造成安全隱患。汽車的車箱狀況跟室內(nèi)有很大差異，比如夏天車內(nèi)材料在驕陽下封閉暴曬幾個小時后，有害物質(zhì)大量揮發(fā)，濃度可能會增加數(shù)倍。

根據(jù)資料顯示，甲醛超標會使人感到頭暈、乏力、喉嚨不適；苯超標會引發(fā)白血病；甲苯/二甲苯超標會導(dǎo)致障礙性貧血、生殖功能受影響，導(dǎo)致胎兒先天性缺陷；TVOC超標會引起頭暈、頭痛、嗜睡、無力、胸悶等癥狀；一氧化碳超標會引起頭暈、發(fā)沉、四肢無力。這些都對人體會造成不可修復(fù)的身體摧殘。而且以前有過小孩子在車內(nèi)因為高溫和窒息而死亡的事故，車內(nèi)安全問題迫在眉睫，為了車主以及乘車人的健康以及減少某些安全事件的發(fā)生，我們研發(fā)了這個智能氣體檢測系統(tǒng)。

3 實驗材料、實驗流程及實驗原理

3.1 實驗材料

MQ7一氧化碳傳感器、CO濃度報警器探頭、MP-503半導(dǎo)體甲醛傳感器模塊以及溫濕度傳感器、Risym ISD1820錄音語音模塊

3.2 實驗流程

利用MQ7一氧化碳傳感器、CO濃度報警器探頭、MP-503半導(dǎo)體甲醛傳感器模塊以及溫濕度傳感器測量車內(nèi)氣他的濃度，采集的數(shù)據(jù)在LCD液晶屏以及5110液晶屏顯示，對比國家GB/T18883-2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》后檢驗用是否發(fā)生警報。如果超標蜂鳴器就會發(fā)生警報，關(guān)窗情況下提醒車主進行開窗通風，如果是開窗情況下，提醒車主關(guān)窗，躲避周圍的污染空氣，以達到保護身體健康的目的。車內(nèi)的溫濕度檢測模塊也會根據(jù)舒適程度進行實時監(jiān)控車內(nèi)的溫濕度情況并進行提醒和建議。

3.3 實驗原理

3.3.1 項目研究目標和內(nèi)容

本項目采用多種氣體傳感器對車內(nèi)空氣進行實時檢測，包括一氧化碳、苯、甲醛、甲苯/二甲苯等有害氣體，以及溫度、濕度，并對數(shù)據(jù)進行儲存、分析，在車內(nèi)空氣污染超標時發(fā)出警報并自動控制車窗、排氣裝置自動打開，對車內(nèi)進行排氣換氣，改善空氣質(zhì)量。

3.3.2 擬解決途徑

如下圖1是本項目的系統(tǒng)框架圖，用于指導(dǎo)整個項目的開發(fā)。系統(tǒng)以單片機為主控，通過對一氧化碳、苯、甲醛、甲苯和二甲苯和溫濕度傳感器的電信號進行采集、處理分析，智能判斷空氣質(zhì)量。為了讓用戶實時獲取車內(nèi)空氣質(zhì)量情況，項目擬采用LCD液晶屏以及5110液晶屏實時顯示空氣質(zhì)量參數(shù)，并分時采樣對數(shù)據(jù)進行存儲，分析計算空氣質(zhì)量的時間關(guān)系，方便用戶獲取空氣質(zhì)量變化曲線圖。在空氣質(zhì)量過于惡劣的情況下，系統(tǒng)以聲光方式進行報警。

圖1 系統(tǒng)整體功能框架圖

4 特色與創(chuàng)新點

現(xiàn)階段的汽車電子領(lǐng)域在智能氣體監(jiān)控方面的發(fā)展還比較緩慢，對于車內(nèi)空氣還停留在依靠車內(nèi)空調(diào)進行換氣，以減少車內(nèi)的有毒氣體。而本項目是基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計理念，可實現(xiàn)自動檢測、預(yù)警和調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車電子領(lǐng)域應(yīng)用嘗試。應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)，智能檢測和數(shù)據(jù)分析比對，并進行語音播報。避免了人們長期在車內(nèi)收到危險氣體的侵蝕而毫不知情的尷尬局面，實現(xiàn)了“病”前診斷和預(yù)防，對人體的健康具有巨大的積極作用。而且利用可錄音的模塊進行可自由錄音，可用于孩子的聲音提醒以及其他自己喜愛的人的聲音就行錄音播放，更加具有趣味性，而且更能起到不一樣的說服和教育意義。

【參考文獻】

[1]王青云.基于單片機的溫度測量系統(tǒng)[J].2010（05）.

[2]彭立，張建洲，王少華.自適應(yīng)溫度控制系統(tǒng)的研制[J].東北師大學報（自然科學版），1994（01）.

[3]Jack Shandle.即將來臨的32位浪潮——ARM構(gòu)架在32位微控制器領(lǐng)域的應(yīng)用[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2004（03）.

[4]何立民.從Cygnal 80C51F看8位單片機發(fā)展之路.單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用[M].2002（5）：P5-8.

[5]Goldman JM， Petterson MT， Kopotic RJ， Barker SJ.Masimosignal extraction pulse oximetry[J].J Clin Monit Comput，2000，16（7）：7 5-83.

[6]D. Tulone. On the feasibility of global time estimation under isolation conditions in wireless sensor networks.

[責任編輯：朱麗娜]