智能车载气体监控系统

辛中未　周嫣嫣　梁智深

【摘 要】汽车在阳光直晒下，汽车内部会散发出有毒气体，如果不及时去除，人体长期吸入就会致癌。而且新车具有一股刺鼻的气味，对于人体有伤害也是必然的。并且有时候车主购买的皮革物品中不乏出现劣质产品，产品中也会散发出一氧化碳、苯、甲醛、甲苯或者二甲苯等有害气体，特别是在阳光的照射下以及其他高温环境中，这些有害气体长时间的吸入会对人体造成不可恢复的损害。因为这些很多毒气是无色无味，人们靠感覺难以及时发现，所以这些成为了我们健康隐形的杀手。而且甲醛这种物质在车内的皮革也会经常运用到，所以想要完全杜绝甲醛这种有毒气体是不可能的，我们能做的是怎么在用车前，把它稀释或者驱散出车外。特别是经常开车和坐车的人，更应该保护车主自己、乘客以及家人的健康。针对这个现象，我们研发了这款智能气体监控系统。利用MQ7一氧化碳传感器、CO浓度报警器探头、MP-503半导体甲醛传感器模块以及温湿度传感器分别检测一氧化碳气体、甲醛气体、苯气体、甲苯气体、二甲苯气体浓度以及车内气体的温湿度，并且配合DS1302 实时时钟模块、LCD液晶屏、5110液晶屏显示模块和Risym ISD1820录音语音模块并进行实时时钟显示、车内气体的温湿度显示以及以一氧化碳气体、甲醛气体、苯气体、甲苯气体、二甲苯气体以及TVOC浓度的显示并根据国标规定的浓度进行对比后进行播报，并且会在浓度超标时会有蜂鸣器进行报警，提醒车主需要开窗通风，以保护身体健康。

【关键词】汽车；气体；一氧化碳、苯、甲醛、甲苯/二甲苯气体；检测；报警

1 项目简介

本项目研究的是通过气体传感器对汽车内部空气进行检测，包括一氧化碳、苯、甲醛、甲苯和二甲苯等有害气体以及温湿度等参数的检测，在车内气体超标时做出报警提示并根据车内空气质量自动通知车主进行通风排气，或者通过检测开窗后车内气体质量降低提醒车主关窗已达到保护车内人身体健康的目的。

2 研究背景意义

有关部门曾经进行过一次有关汽车内环境污染情况调查活动。据数据显示，测试结果触目惊心：在接受测试的1175辆汽车中，全部检测项目均达到标准的车辆仅为52辆，占已测总数的6.18%。这些问题车中不乏一些国际知名品牌轿车。随着汽车的普及，车内空气的质量也日益让人担忧。由于汽车空间窄小，车内空气量本来就不多，加上汽车密闭性好，因此，汽车内有害气体超标比室内有害气体超标对人体的危害程度更大。尤其是甲醛，对人的神经有麻痹作用，容易引起头晕、胸闷，影响人的情绪，从而容易造成安全隐患。汽车的车箱状况跟室内有很大差异，比如夏天车内材料在骄阳下封闭暴晒几个小时后，有害物质大量挥发，浓度可能会增加数倍。

根据资料显示，甲醛超标会使人感到头晕、乏力、喉咙不适；苯超标会引发白血病；甲苯/二甲苯超标会导致障碍性贫血、生殖功能受影响，导致胎儿先天性缺陷；TVOC超标会引起头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等症状；一氧化碳超标会引起头晕、发沉、四肢无力。这些都对人体会造成不可修复的身体摧残。而且以前有过小孩子在车内因为高温和窒息而死亡的事故，车内安全问题迫在眉睫，为了车主以及乘车人的健康以及减少某些安全事件的发生，我们研发了这个智能气体检测系统。

3 实验材料、实验流程及实验原理

3.1 实验材料

MQ7一氧化碳传感器、CO浓度报警器探头、MP-503半导体甲醛传感器模块以及温湿度传感器、Risym ISD1820录音语音模块

3.2 实验流程

利用MQ7一氧化碳传感器、CO浓度报警器探头、MP-503半导体甲醛传感器模块以及温湿度传感器测量车内气他的浓度，采集的数据在LCD液晶屏以及5110液晶屏显示，对比国家GB/T18883-2002《室内空气质量标准》后检验用是否发生警报。如果超标蜂鸣器就会发生警报，关窗情况下提醒车主进行开窗通风，如果是开窗情况下，提醒车主关窗，躲避周围的污染空气，以达到保护身体健康的目的。车内的温湿度检测模块也会根据舒适程度进行实时监控车内的温湿度情况并进行提醒和建议。

3.3 实验原理

3.3.1 项目研究目标和内容

本项目采用多种气体传感器对车内空气进行实时检测，包括一氧化碳、苯、甲醛、甲苯/二甲苯等有害气体，以及温度、湿度，并对数据进行储存、分析，在车内空气污染超标时发出警报并自动控制车窗、排气装置自动打开，对车内进行排气换气，改善空气质量。

3.3.2 拟解决途径

如下图1是本项目的系统框架图，用于指导整个项目的开发。系统以单片机为主控，通过对一氧化碳、苯、甲醛、甲苯和二甲苯和温湿度传感器的电信号进行采集、处理分析，智能判断空气质量。为了让用户实时获取车内空气质量情况，项目拟采用LCD液晶屏以及5110液晶屏实时显示空气质量参数，并分时采样对数据进行存储，分析计算空气质量的时间关系，方便用户获取空气质量变化曲线图。在空气质量过于恶劣的情况下，系统以声光方式进行报警。

图1 系统整体功能框架图

4 特色与创新点

现阶段的汽车电子领域在智能气体监控方面的发展还比较缓慢，对于车内空气还停留在依靠车内空调进行换气，以减少车内的有毒气体。而本项目是基于物联网设计理念，可实现自动检测、预警和调节的闭环控制系统，是物联网技术在汽车电子领域应用尝试。应用现代技术，智能检测和数据分析比对，并进行语音播报。避免了人们长期在车内收到危险气体的侵蚀而毫不知情的尴尬局面，实现了“病”前诊断和预防，对人体的健康具有巨大的积极作用。而且利用可录音的模块进行可自由录音，可用于孩子的声音提醒以及其他自己喜爱的人的声音就行录音播放，更加具有趣味性，而且更能起到不一样的说服和教育意义。

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[责任编辑：朱丽娜]