一種基于多傳感器的車內(nèi)空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及安全和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于多傳感器的車內(nèi)空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，我國(guó)汽車市場(chǎng)不斷發(fā)展，但車內(nèi)空氣質(zhì)量令人堪憂。根據(jù)多次對(duì)不同地區(qū)展開的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，存在車內(nèi)空氣污染物超標(biāo)的車輛所占比例都超過(guò)80%。由于駕駛員和乘客直接地、長(zhǎng)期地與車內(nèi)空氣接觸，其污染會(huì)對(duì)人員的健康和安全造成直接的危害。車內(nèi)污染物種類主要有揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)、一氧化碳、二氧化碳、可吸入顆粒物等。其中VOC由于其致癌性引起人們廣泛的重視，已有大量相關(guān)研宄。但一氧化碳、二氧化碳因?yàn)槲：Τ潭认鄬?duì)較低，相關(guān)研宄較少。但其影響也不容忽視，濃度較高的一氧化碳會(huì)使人頭暈眼花，甚至窒息死亡；長(zhǎng)期接觸3%的二氧化碳會(huì)使人乏力、疼痛、感覺異常，短期接觸較高濃度的二氧化碳容易導(dǎo)致疲勞駕駛、眩暈、呼吸困難，甚至死亡。一氧化碳和二氧化碳由于無(wú)色無(wú)味、不良反應(yīng)不明顯，其車內(nèi)濃度常處于超標(biāo)狀態(tài)，但車內(nèi)人員卻不知情。因此有必要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警。
[0003]目前用于改善車內(nèi)氣體環(huán)境的裝置大致分為4種。
[0004]第一種是只進(jìn)行檢測(cè)。該類設(shè)備內(nèi)置VOC傳感器，通過(guò)藍(lán)牙與手機(jī)連接，同時(shí)搭配官方App，為車主提供車內(nèi)空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)檢測(cè)信息。其特點(diǎn)是體積小，功能強(qiáng)大；可提供污染超標(biāo)警報(bào)、一氧化碳中毒警報(bào)、車內(nèi)自燃預(yù)警、提供車內(nèi)環(huán)境改善建議，甚至還能實(shí)現(xiàn)對(duì)車的生命周期追蹤。但其也有一些缺點(diǎn)，例如由于體積小，沒有電池，需要依賴汽車內(nèi)的USB口供電；只能為車主發(fā)出報(bào)警信息，之后的改善通風(fēng)等操作還需車主自行完成。
[0005]第二種是不進(jìn)行檢測(cè)，直接對(duì)車內(nèi)進(jìn)行持續(xù)凈化。例如汽車氧吧產(chǎn)品，主要通過(guò)產(chǎn)生和釋放臭氧和負(fù)氧離子來(lái)消除空氣異味和殺菌。該種產(chǎn)品由于輸出功率有限，對(duì)空氣循環(huán)過(guò)濾不完全，凈化效果不明顯；另外功能單一，只具備殺菌效果，并不能對(duì)一氧化碳、二氧化碳等氣體進(jìn)行監(jiān)控。
[0006]第三種是檢測(cè)空氣質(zhì)量并在車內(nèi)凈化。該種類產(chǎn)品可將車內(nèi)空氣質(zhì)量信息用前端的LED燈顯示，并通過(guò)等離子發(fā)生、負(fù)離子發(fā)生、光觸媒或多重濾網(wǎng)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)車內(nèi)污濁空氣的凈化。其特點(diǎn)是凈化效果好，可有效去除甲醛、甲苯等有機(jī)化學(xué)氣體，還能吸附病菌、PM2.5顆粒。但缺點(diǎn)是缺少對(duì)一氧化碳、二氧化碳濃度的監(jiān)控；并且售價(jià)較高，通常在千元以上。
[0007]第四種是檢測(cè)空氣質(zhì)量并通過(guò)通風(fēng)進(jìn)行改善。例如一款車用二氧化碳檢測(cè)控制模塊，將其安裝在客車車廂內(nèi)部，在車輛行駛過(guò)程中，模塊實(shí)時(shí)地對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)車內(nèi)二氧化碳濃度超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，模塊能夠自動(dòng)打開汽車送氣系統(tǒng)，向車內(nèi)提供新鮮空氣；當(dāng)車內(nèi)二氧化碳濃度達(dá)到設(shè)定的安全值后，模塊能夠自動(dòng)關(guān)閉送風(fēng)系統(tǒng)。該模塊的應(yīng)用對(duì)象是客車。對(duì)于小汽車，臺(tái)灣的一項(xiàng)研宄成果是監(jiān)測(cè)車內(nèi)特定氣體濃度，當(dāng)濃度大于特定的警戒值時(shí)自動(dòng)打開車窗或是對(duì)外發(fā)送求救信號(hào)和定位信號(hào)。這些產(chǎn)品均能對(duì)汽車的空調(diào)或是車窗實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制，為司機(jī)提供了方便，但是缺乏對(duì)駕駛員意見的征求。例如開啟空調(diào)外循環(huán)會(huì)增加汽車的油耗，開啟車窗可能會(huì)對(duì)個(gè)人隱私、財(cái)產(chǎn)造成侵害，考慮到這些因素，有時(shí)候雖然車內(nèi)空氣環(huán)境惡化了，但是司機(jī)希望再短暫地忍耐一段時(shí)間，而上述設(shè)備就無(wú)法滿足這樣的需求。此外這種設(shè)備都只能在汽車啟動(dòng)的情況下發(fā)揮作用，熄火后無(wú)法工作。事實(shí)上，由于熄火后在車內(nèi)睡覺，車內(nèi)二氧化碳濃度不斷上升使人缺氧致死的悲劇時(shí)有發(fā)生。為了避免這種情況的發(fā)生，必須在汽車熄火后也對(duì)車內(nèi)氣體環(huán)境進(jìn)行不間斷的監(jiān)測(cè)，并及時(shí)發(fā)出提醒或警告，讓車內(nèi)人員注意通風(fēng)或離開汽車。
[0008]以往的研宄成果主要集中在對(duì)VOC的處理上，對(duì)一氧化碳和二氧化碳較少涉及，產(chǎn)品的交互模式存在缺陷，對(duì)車輛熄火后車內(nèi)有害氣體含量缺乏監(jiān)控，存在較大安全隱患。
[0009]公開號(hào)為CN103344743A的中國(guó)專利公開了一種車內(nèi)空氣檢測(cè)裝置，該裝置包括觸發(fā)電路、二氧化碳傳感器、氮氧化物傳感器、第一比較器、第二比較器、或運(yùn)算芯片、繼電執(zhí)行器，實(shí)時(shí)檢測(cè)空氣中二氧化碳、氮氧化物的濃度，在濃度超標(biāo)時(shí)打開車窗換氣，在檢測(cè)空氣質(zhì)量的同時(shí)保持車內(nèi)空氣清新。但是該專利所述的裝置無(wú)法檢測(cè)一氧化碳的濃度，也無(wú)法在車熄火后繼續(xù)監(jiān)測(cè)，安全風(fēng)險(xiǎn)高。
[0010]公開號(hào)為CN103389359A的中國(guó)專利公開了一種汽車用空氣檢測(cè)裝置，該裝置包括電源模塊、空氣檢測(cè)儀、CPU信息處理模塊、輸出模塊和報(bào)警器；所述空氣檢測(cè)儀和CPU信息處理模塊分別連接電源模塊；所述空氣檢測(cè)儀連接CPU信息處理模塊；所述輸出模塊和報(bào)警器分別連接CPU信息處理模塊。但是該專利并不能檢測(cè)所有的車內(nèi)污染物，并且無(wú)法自動(dòng)檢測(cè)車內(nèi)是否有人，熄火后也無(wú)法正常工作，凈化效果差，危險(xiǎn)系數(shù)高。
[0011]公開號(hào)為CN202720217U的中國(guó)專利公開了一種汽車用空氣檢測(cè)裝置，該裝置包括電源電路、溫濕度傳感器、碳氧化合物傳感器、氮氧化合物傳感器、氟利昂傳感器、灰塵傳感器、數(shù)據(jù)采集電路、單片機(jī)、報(bào)警電路和擴(kuò)展電路；其中溫濕度傳感器、碳氧化合物傳感器、氮氧化合物傳感器、氟利昂傳感器和灰塵傳感器分別通過(guò)數(shù)據(jù)采集電路與單片機(jī)連接，單片機(jī)分別與報(bào)警電路、擴(kuò)展電路連接；電源電路提供電源。但是該裝置在車內(nèi)污染物濃度超標(biāo)時(shí)僅能發(fā)出報(bào)警提醒車內(nèi)人員，不能采取行動(dòng)降低車內(nèi)污染物濃度，自動(dòng)化程度低且操作不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種首創(chuàng)對(duì)比機(jī)制、安全可靠、交互方式智能化、人性化的基于多傳感器的車內(nèi)空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。
[0013]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0014]一種基于多傳感器的車內(nèi)空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括車載中控器、檢測(cè)感應(yīng)裝置、執(zhí)行器和UPS，所述的車載中控器設(shè)置在車體內(nèi)部，并且分別與檢測(cè)感應(yīng)裝置和執(zhí)行器連接，所述的UPS分別與車載中控器、檢測(cè)感應(yīng)裝置和執(zhí)行器連接，所述的檢測(cè)感應(yīng)裝置包括車內(nèi)檢測(cè)感應(yīng)組件和車外檢測(cè)感應(yīng)組件，所述的車內(nèi)檢測(cè)感應(yīng)組件和車外檢測(cè)感應(yīng)組件均包括分別與車載中控器連接的一氧化碳檢測(cè)器、二氧化碳檢測(cè)器和VOC檢測(cè)器。
[0015]所述的一氧化碳檢測(cè)器為MQ-9傳感器，所述的二氧化碳檢測(cè)器為mgSll型二氧化碳傳感器，所述的一氧化碳檢測(cè)器和二氧化碳檢測(cè)器分別設(shè)置在車內(nèi)和進(jìn)氣格柵處。
[0016]所述的車載中控器包括單片機(jī)、語(yǔ)音報(bào)警器和液晶顯示器，所述的單片機(jī)分別與語(yǔ)音報(bào)警器、液晶顯示器、檢測(cè)感應(yīng)裝置和執(zhí)行器連接。
[0017]所述的執(zhí)行器包括車窗開關(guān)和車載空調(diào)開關(guān)。
[0018]所述的檢測(cè)感應(yīng)裝置還包括與單片機(jī)連接的座位壓力傳感器。
[0019]一種基于多傳感器的車內(nèi)空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟:
[0020]I)通過(guò)座位壓力傳感器獲取座位上的壓力信息并判斷車內(nèi)是否有人，若是，則進(jìn)行步驟2)，若否，則返回步驟I);
[0021]2)通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)裝置檢測(cè)車內(nèi)的一氧化碳、二氧化碳及VOC的濃度，并判斷該濃度是否超過(guò)警戒值，若是，則語(yǔ)音報(bào)警，并進(jìn)行步驟3)，若否，則返回步驟2);
[0022]3)通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)裝置檢測(cè)車外的一氧化碳、二氧化碳及VOC的濃度，并與車內(nèi)的濃度比較，若車內(nèi)濃度大于車外濃度，則控制車窗打開，若車外濃度大于車內(nèi)濃度，則控制車窗關(guān)閉，控制車載空調(diào)打開，進(jìn)入內(nèi)循環(huán)模式，并返回步驟2)。
[0023]所述的步驟2)中的警戒值分為三級(jí)警戒，當(dāng)車內(nèi)濃度達(dá)到三級(jí)警戒時(shí)，則每隔30s進(jìn)行一次報(bào)警，并強(qiáng)制打開車窗和空調(diào)進(jìn)行處理。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]—、首創(chuàng)車輛內(nèi)外空氣質(zhì)量綜合對(duì)比運(yùn)行機(jī)制:現(xiàn)有技術(shù)或僅檢測(cè)車外空氣質(zhì)量，防止?jié)舛冗^(guò)高的污染物進(jìn)入車內(nèi)，或僅檢測(cè)車內(nèi)空氣質(zhì)量，當(dāng)污染嚴(yán)重時(shí)采取措施，僅檢測(cè)車外空氣質(zhì)量而忽略車內(nèi)空氣質(zhì)量顯然不合理，；僅檢測(cè)車內(nèi)空氣質(zhì)量可能出現(xiàn)車外空氣污染比車內(nèi)更為嚴(yán)重，卻提醒加強(qiáng)通風(fēng)，導(dǎo)致車內(nèi)污染進(jìn)一步加劇，本發(fā)明基于安裝在進(jìn)氣格柵和車內(nèi)的檢測(cè)器所采集的車外和車內(nèi)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行綜合對(duì)比分析，只有當(dāng)車外空氣質(zhì)量?jī)?yōu)于車內(nèi)時(shí)，才采取加強(qiáng)通風(fēng)的方式凈化車內(nèi)空氣質(zhì)量，保證了通風(fēng)措施的有效性。
[0026]二、采用全時(shí)段檢測(cè)技術(shù)，更加安全可靠:現(xiàn)有技術(shù)在熄火后即結(jié)束對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量的檢測(cè)，存在嚴(yán)重的