周皓冉

摘要

隨著社會(huì)科技、經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們生活水平越來越好，汽車逐漸走進(jìn)了千家萬戶，雖然目前汽車對(duì)外排放氣體的處理較以前有了很明顯改觀，但汽車內(nèi)部的環(huán)境問題卻又出現(xiàn)在我們的面前，因?yàn)槲覀儑夷壳斑€沒有對(duì)汽車內(nèi)環(huán)境問題有明確的指標(biāo)，所以大多數(shù)汽車制造廠忽略了這個(gè)影響我們身體健康的問題，因此本文就汽車內(nèi)微環(huán)境的監(jiān)測以及報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開討論。

【關(guān)鍵詞】汽車內(nèi)微環(huán)境 監(jiān)測 報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 汽車內(nèi)微環(huán)境問題主要來源及危害

目前汽車走進(jìn)千家萬戶，人們對(duì)于汽車內(nèi)環(huán)境的要求越來越嚴(yán)格，目前汽車內(nèi)的危害主要來源于以下幾個(gè)方面：

1.1 新車內(nèi)的各種配件

目前汽車供應(yīng)商在供貨新車時(shí)，只保證了車的新穎卻沒有保證車內(nèi)環(huán)境，雖然新車中的座椅、內(nèi)飾、保溫材料等都是全新的，但是廠家沒有對(duì)其進(jìn)行危害物檢測，像一些紡織類、皮革類的裝飾物，在汽車的使用中會(huì)散發(fā)大量甲醛。

1.2 汽車生產(chǎn)時(shí)用的化合物

在汽車生產(chǎn)中都會(huì)用到稀釋劑、膠水、油漆等等高污染苯類化合物，而這些也會(huì)散發(fā)出對(duì)人體有危害的氣體。

1.3 汽車行駛時(shí)產(chǎn)生的CO

雖然在汽車表面我們看見發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣管與車內(nèi)進(jìn)行了密封、隔檔。但是有的汽車密封沒有做到位，使汽車產(chǎn)生的CO進(jìn)入汽車內(nèi)部，造成人員CO中毒。

長時(shí)間的暴露在這些有害氣體中，會(huì)使人產(chǎn)生呼吸不通暢、CO中毒、眼睛刺痛、頭暈、支氣管等疾病，并且苯對(duì)人體有麻痹作用，使人無法安全駕駛，慢性中毒，這些TVOC長時(shí)間作用人體，會(huì)讓人免疫力下降，影響我們的神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等。

2 汽車內(nèi)微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 汽車內(nèi)微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)硬件構(gòu)成

在微環(huán)境系統(tǒng)的硬件構(gòu)成上大致可以分為單片機(jī)、PM2.5傳感器、溫濕度傳感器、甲醛傳感器、CO傳感器、CO₂傳感器、語音報(bào)警模塊、液晶屏、安全控制器等。

在單片機(jī)的選擇上我們可以選擇一款進(jìn)口單片機(jī)比如Kinetis系列的K60DN512，這類單片機(jī)能夠達(dá)到我們的要求而且成本不高，它具有高速處理、耗能低、防止外界干擾等特點(diǎn)，支持DSP指令和可選的單個(gè)精密浮點(diǎn)單元，具有器件充電檢測功能的USB OTG（全速、高速），多達(dá)32通道DMA，還高達(dá)16KB高速緩存，256KB到1MB閃存。高達(dá)256KB的SRAM。32KB到512KB FlexMemory。多達(dá)4個(gè)可配置16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，支持片上PGA10/10OBaseT以太網(wǎng)MAC，帶有支持IPV6的堆棧硬件加密加速器。另外Kinetis系列的K60DN512單片機(jī)還具有高精度晶體時(shí)鐘源。

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)我們可以選擇高對(duì)比度顯示屏，這樣可以清晰、詳細(xì)的觀測到汽車內(nèi)各個(gè)監(jiān)測物質(zhì)的含量，屏幕可以采用5536色、26萬色、1600萬色中的一種。

在PM2.5傳感器的選擇上，可以用Honeywell的HPMH115SO系列車載傳感器，它的工作原理是通過濾網(wǎng)先將空氣進(jìn)行第一步篩選，排除大體積空氣顆粒，再通過光學(xué)傳輸進(jìn)行空氣內(nèi)PM2.5的測量，并且還具有壽命長的特點(diǎn)可以滿足20000小時(shí)的連續(xù)工作，并且在精度方面，對(duì)于>100μg/m³的環(huán)境，保證±15%的精度，對(duì)于<100μg/m³，保證±15μg/m³的精度。對(duì)于甲醛傳感器來說可以使用四方光電的CB-HCHO型號(hào)傳感器，它具有進(jìn)口膜片設(shè)計(jì)，內(nèi)置MCU和先進(jìn)算法、支持對(duì)甲醛數(shù)值輸出、支持甲醛及酒精的標(biāo)定。對(duì)于車內(nèi)CO和CO2的測量時(shí)，可以選擇敢為科技的GW-3000B型氣體傳感器，它的測量原理是通過紅外吸收（NDIR），穩(wěn)定性達(dá)到<0.1ppm/24小時(shí)（0-100%），精度達(dá)到<±2%FS。

車內(nèi)微環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)可以選擇ISD1820芯片，通過與單片機(jī)的引腳的對(duì)接，就可以將傳感器所感應(yīng)到的車內(nèi)微環(huán)境進(jìn)行語音播報(bào)，并且這類芯片具有錄音的引腳，將其引腳與單片機(jī)連接后我們就可以通過對(duì)微環(huán)境的變化進(jìn)行錄音，時(shí)刻記錄車內(nèi)環(huán)境的變化。

2.2 汽車內(nèi)微環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)軟件構(gòu)成

在軟件開發(fā)工具的選擇上可以考慮IAREmbedded Workbench，之后我們可以通過使用C語言對(duì)編寫后的程序進(jìn)行編譯以及調(diào)試。通過IAR Embedded Workbench編寫出可用的代碼后，就可以來模擬一下車類各類微環(huán)境作用時(shí)，軟件的反應(yīng)效果，當(dāng)然在剛開始可能無法做到一次性通過，可能在效果上出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)等問題，但是我們能夠從問題中找到代碼中的錯(cuò)誤源頭，不斷修改代碼，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，如果程序最終成功運(yùn)行，能夠讓大家滿意，就可以直接生成二進(jìn)制文件等待運(yùn)用到硬件當(dāng)中。

在軟件的設(shè)計(jì)當(dāng)中我們應(yīng)該清楚軟件的構(gòu)架。Z-Stack的軟件中，我們應(yīng)該知道它的main函數(shù)的主要作用可以分為兩個(gè)，一個(gè)是能夠讓系統(tǒng)進(jìn)行初始化，另一個(gè)就是能夠進(jìn)行操作系統(tǒng)的實(shí)施運(yùn)行。初始化設(shè)計(jì)可以保證在我們想重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，能夠快捷地對(duì)己有數(shù)據(jù)進(jìn)行清理。

3 汽車內(nèi)微環(huán)境系統(tǒng)研究意義

在目前國內(nèi)汽車數(shù)量、使用人數(shù)的不斷上升中，一個(gè)好的汽車內(nèi)環(huán)境，對(duì)于人的駕駛有重要的意義。首先、內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可以測量汽車內(nèi)密封性是否完好，能夠防止汽車排放的一氧化碳進(jìn)入車內(nèi)被人吸入人體，幫助駕駛?cè)藛T不會(huì)在車內(nèi)中毒昏迷，完成安全駕駛，這既能夠保障自己的生命安全，還對(duì)路上行人的生命安全負(fù)責(zé)。其次汽車內(nèi)的溫濕度適宜，可以使得駕駛?cè)藛T安全舒適駕駛，提高駕駛?cè)藛T的注意力，另外一些車內(nèi)PM2.5等環(huán)境的測量可以幫助對(duì)灰塵過敏性人員的駕駛，防止在駕駛過程中，對(duì)汽車內(nèi)的灰塵過敏，影響駕駛安全。

4 結(jié)語

生活慢慢的離不開汽車，人們對(duì)于汽車的喜愛程度也越來越加劇，所以保障車內(nèi)的微環(huán)境達(dá)標(biāo)是我們應(yīng)該重視的地方。在微環(huán)境的監(jiān)測及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要考慮多種對(duì)人體健康有影響或危害的因素，通過系統(tǒng)擁有的高效采集能力，使得我們精確了解車內(nèi)的環(huán)境變化，幫助我們做出合適的應(yīng)對(duì)措施。

參考文獻(xiàn)

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