智能車載氣體監控系統

辛中未　周嫣嫣　梁智深

【摘 要】汽車在陽光直曬下，汽車內部會散發出有毒氣體，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劣質產品，產品中也會散發出一氧化碳、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境中，這些有害氣體長時間的吸入會對人體造成不可恢復的損害。因為這些很多毒氣是無色無味，人們靠感覺難以及時發現，所以這些成為了我們健康隱形的殺手。而且甲醛這種物質在車內的皮革也會經常運用到，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，把它稀釋或者驅散出車外。特別是經常開車和坐車的人，更應該保護車主自己、乘客以及家人的健康。針對這個現象，我們研發了這款智能氣體監控系統。利用MQ7一氧化碳傳感器、CO濃度報警器探頭、MP-503半導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濃度的顯示并根據國標規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的檢測，在車內氣體超標時做出報警提示并根據車內空氣質量自動通知車主進行通風排氣，或者通過檢測開窗后車內氣體質量降低提醒車主關窗已達到保護車內人身體健康的目的。

2 研究背景意義

有關部門曾經進行過一次有關汽車內環境污染情況調查活動。據數據顯示，測試結果觸目驚心：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，車內空氣的質量也日益讓人擔憂。由于汽車空間窄小，車內空氣量本來就不多，加上汽車密閉性好，因此，汽車內有害氣體超標比室內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有很大差異，比如夏天車內材料在驕陽下封閉暴曬幾個小時后，有害物質大量揮發，濃度可能會增加數倍。

根據資料顯示，甲醛超標會使人感到頭暈、乏力、喉嚨不適；苯超標會引發白血病；甲苯/二甲苯超標會導致障礙性貧血、生殖功能受影響，導致胎兒先天性缺陷；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、發沉、四肢無力。這些都對人體會造成不可修復的身體摧殘。而且以前有過小孩子在車內因為高溫和窒息而死亡的事故，車內安全問題迫在眉睫，為了車主以及乘車人的健康以及減少某些安全事件的發生，我們研發了這個智能氣體檢測系統。

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半導體甲醛傳感器模塊以及溫濕度傳感器測量車內氣他的濃度，采集的數據在LCD液晶屏以及5110液晶屏顯示，對比國家GB/T18883-2002《室內空氣質量標準》后檢驗用是否發生警報。如果超標蜂鳴器就會發生警報，關窗情況下提醒車主進行開窗通風，如果是開窗情況下，提醒車主關窗，躲避周圍的污染空氣，以達到保護身體健康的目的。車內的溫濕度檢測模塊也會根據舒適程度進行實時監控車內的溫濕度情況并進行提醒和建議。

3.3 實驗原理

3.3.1 項目研究目標和內容

本項目采用多種氣體傳感器對車內空氣進行實時檢測，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，并對數據進行儲存、分析，在車內空氣污染超標時發出警報并自動控制車窗、排氣裝置自動打開，對車內進行排氣換氣，改善空氣質量。

3.3.2 擬解決途徑

如下圖1是本項目的系統框架圖，用于指導整個項目的開發。系統以單片機為主控，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，智能判斷空氣質量。為了讓用戶實時獲取車內空氣質量情況，項目擬采用LCD液晶屏以及5110液晶屏實時顯示空氣質量參數，并分時采樣對數據進行存儲，分析計算空氣質量的時間關系，方便用戶獲取空氣質量變化曲線圖。在空氣質量過于惡劣的情況下，系統以聲光方式進行報警。

圖1 系統整體功能框架圖

4 特色與創新點

現階段的汽車電子領域在智能氣體監控方面的發展還比較緩慢，對于車內空氣還停留在依靠車內空調進行換氣，以減少車內的有毒氣體。而本項目是基于物聯網設計理念，可實現自動檢測、預警和調節的閉環控制系統，是物聯網技術在汽車電子領域應用嘗試。應用現代技術，智能檢測和數據分析比對，并進行語音播報。避免了人們長期在車內收到危險氣體的侵蝕而毫不知情的尷尬局面，實現了“病”前診斷和預防，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。

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[責任編輯：朱麗娜]