一種基于多傳感器的車內空氣環境監測系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及安全和環境科學領域，尤其是涉及一種基于多傳感器的車內空氣環境監測系統及方法。
【背景技術】
[0002]近年來，我國汽車市場不斷發展，但車內空氣質量令人堪憂。根據多次對不同地區展開的調查數據顯示，存在車內空氣污染物超標的車輛所占比例都超過80%。由于駕駛員和乘客直接地、長期地與車內空氣接觸，其污染會對人員的健康和安全造成直接的危害。車內污染物種類主要有揮發性有機物(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，已有大量相關研宄。但一氧化碳、二氧化碳因為危害程度相對較低，相關研宄較少。但其影響也不容忽視，濃度較高的一氧化碳會使人頭暈眼花，甚至窒息死亡；長期接觸3%的二氧化碳會使人乏力、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色無味、不良反應不明顯，其車內濃度常處于超標狀態，但車內人員卻不知情。因此有必要對其進行監測和預警。
[0003]目前用于改善車內氣體環境的裝置大致分為4種。
[0004]第一種是只進行檢測。該類設備內置VOC傳感器，通過藍牙與手機連接，同時搭配官方App，為車主提供車內空氣質量實時檢測信息。其特點是體積小，功能強大；可提供污染超標警報、一氧化碳中毒警報、車內自燃預警、提供車內環境改善建議，甚至還能實現對車的生命周期追蹤。但其也有一些缺點，例如由于體積小，沒有電池，需要依賴汽車內的USB口供電；只能為車主發出報警信息，之后的改善通風等操作還需車主自行完成。
[0005]第二種是不進行檢測，直接對車內進行持續凈化。例如汽車氧吧產品，主要通過產生和釋放臭氧和負氧離子來消除空氣異味和殺菌。該種產品由于輸出功率有限，對空氣循環過濾不完全，凈化效果不明顯；另外功能單一，只具備殺菌效果，并不能對一氧化碳、二氧化碳等氣體進行監控。
[0006]第三種是檢測空氣質量并在車內凈化。該種類產品可將車內空氣質量信息用前端的LED燈顯示，并通過等離子發生、負離子發生、光觸媒或多重濾網技術等實現對車內污濁空氣的凈化。其特點是凈化效果好，可有效去除甲醛、甲苯等有機化學氣體，還能吸附病菌、PM2.5顆粒。但缺點是缺少對一氧化碳、二氧化碳濃度的監控；并且售價較高，通常在千元以上。
[0007]第四種是檢測空氣質量并通過通風進行改善。例如一款車用二氧化碳檢測控制模塊，將其安裝在客車車廂內部，在車輛行駛過程中，模塊實時地對車內空氣質量進行監測，當發現車內二氧化碳濃度超過設定的閾值時，模塊能夠自動打開汽車送氣系統，向車內提供新鮮空氣；當車內二氧化碳濃度達到設定的安全值后，模塊能夠自動關閉送風系統。該模塊的應用對象是客車。對于小汽車，臺灣的一項研宄成果是監測車內特定氣體濃度，當濃度大于特定的警戒值時自動打開車窗或是對外發送求救信號和定位信號。這些產品均能對汽車的空調或是車窗實現自動化的控制，為司機提供了方便，但是缺乏對駕駛員意見的征求。例如開啟空調外循環會增加汽車的油耗，開啟車窗可能會對個人隱私、財產造成侵害，考慮到這些因素，有時候雖然車內空氣環境惡化了，但是司機希望再短暫地忍耐一段時間，而上述設備就無法滿足這樣的需求。此外這種設備都只能在汽車啟動的情況下發揮作用，熄火后無法工作。事實上，由于熄火后在車內睡覺，車內二氧化碳濃度不斷上升使人缺氧致死的悲劇時有發生。為了避免這種情況的發生，必須在汽車熄火后也對車內氣體環境進行不間斷的監測，并及時發出提醒或警告，讓車內人員注意通風或離開汽車。
[0008]以往的研宄成果主要集中在對VOC的處理上，對一氧化碳和二氧化碳較少涉及，產品的交互模式存在缺陷，對車輛熄火后車內有害氣體含量缺乏監控，存在較大安全隱患。
[0009]公開號為CN103344743A的中國專利公開了一種車內空氣檢測裝置，該裝置包括觸發電路、二氧化碳傳感器、氮氧化物傳感器、第一比較器、第二比較器、或運算芯片、繼電執行器，實時檢測空氣中二氧化碳、氮氧化物的濃度，在濃度超標時打開車窗換氣，在檢測空氣質量的同時保持車內空氣清新。但是該專利所述的裝置無法檢測一氧化碳的濃度，也無法在車熄火后繼續監測，安全風險高。
[0010]公開號為CN103389359A的中國專利公開了一種汽車用空氣檢測裝置，該裝置包括電源模塊、空氣檢測儀、CPU信息處理模塊、輸出模塊和報警器；所述空氣檢測儀和CPU信息處理模塊分別連接電源模塊；所述空氣檢測儀連接CPU信息處理模塊；所述輸出模塊和報警器分別連接CPU信息處理模塊。但是該專利并不能檢測所有的車內污染物，并且無法自動檢測車內是否有人，熄火后也無法正常工作，凈化效果差，危險系數高。
[0011]公開號為CN202720217U的中國專利公開了一種汽車用空氣檢測裝置，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、數據采集電路、單片機、報警電路和擴展電路；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數據采集電路與單片機連接，單片機分別與報警電路、擴展電路連接；電源電路提供電源。但是該裝置在車內污染物濃度超標時僅能發出報警提醒車內人員，不能采取行動降低車內污染物濃度，自動化程度低且操作不便。
【發明內容】
[0012]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種首創對比機制、安全可靠、交互方式智能化、人性化的基于多傳感器的車內空氣環境監測系統及方法。
[0013]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0014]一種基于多傳感器的車內空氣環境監測系統，包括車載中控器、檢測感應裝置、執行器和UPS，所述的車載中控器設置在車體內部，并且分別與檢測感應裝置和執行器連接，所述的UPS分別與車載中控器、檢測感應裝置和執行器連接，所述的檢測感應裝置包括車內檢測感應組件和車外檢測感應組件，所述的車內檢測感應組件和車外檢測感應組件均包括分別與車載中控器連接的一氧化碳檢測器、二氧化碳檢測器和VOC檢測器。
[0015]所述的一氧化碳檢測器為MQ-9傳感器，所述的二氧化碳檢測器為mgSll型二氧化碳傳感器，所述的一氧化碳檢測器和二氧化碳檢測器分別設置在車內和進氣格柵處。
[0016]所述的車載中控器包括單片機、語音報警器和液晶顯示器，所述的單片機分別與語音報警器、液晶顯示器、檢測感應裝置和執行器連接。
[0017]所述的執行器包括車窗開關和車載空調開關。
[0018]所述的檢測感應裝置還包括與單片機連接的座位壓力傳感器。
[0019]一種基于多傳感器的車內空氣環境監測方法，包括以下步驟:
[0020]I)通過座位壓力傳感器獲取座位上的壓力信息并判斷車內是否有人，若是，則進行步驟2)，若否，則返回步驟I);
[0021]2)通過檢測感應裝置檢測車內的一氧化碳、二氧化碳及VOC的濃度，并判斷該濃度是否超過警戒值，若是，則語音報警，并進行步驟3)，若否，則返回步驟2);
[0022]3)通過檢測感應裝置檢測車外的一氧化碳、二氧化碳及VOC的濃度，并與車內的濃度比較，若車內濃度大于車外濃度，則控制車窗打開，若車外濃度大于車內濃度，則控制車窗關閉，控制車載空調打開，進入內循環模式，并返回步驟2)。
[0023]所述的步驟2)中的警戒值分為三級警戒，當車內濃度達到三級警戒時，則每隔30s進行一次報警，并強制打開車窗和空調進行處理。
[0024]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0025]—、首創車輛內外空氣質量綜合對比運行機制:現有技術或僅檢測車外空氣質量，防止濃度過高的污染物進入車內，或僅檢測車內空氣質量，當污染嚴重時采取措施，僅檢測車外空氣質量而忽略車內空氣質量顯然不合理，；僅檢測車內空氣質量可能出現車外空氣污染比車內更為嚴重，卻提醒加強通風，導致車內污染進一步加劇，本發明基于安裝在進氣格柵和車內的檢測器所采集的車外和車內空氣質量數據，對其進行綜合對比分析，只有當車外空氣質量優于車內時，才采取加強通風的方式凈化車內空氣質量，保證了通風措施的有效性。
[0026]二、采用全時段檢測技術，更加安全可靠:現有技術在熄火后即結束對車內空氣質量的檢測，存在嚴重的