【文章摘要】汽车行业正面临着一个高速发展的时代，而由汽车带来的种种安全隐患也常常受到各大媒体的报道，比如由于长时间暴晒导致缺氧或者是驻车时开着空调，造成车厢内废气倒灌而致死、致伤的案件层出不穷。特别是家中有年幼儿童或是乘客为儿童的校车更是不能忽略这一点。为解决这一安全隐患，通过分析隐患发生的条件，设计出车内空气质量检测及主动短信预警系统从而防止此类事故的发生。
【关键词】气体检测；车内预警；短信预警
引言
随着私家车车的普及，人们更多选择汽车出行，而在夏天和冬天，密闭车厢里长时间使用空调易导致一氧化碳中毒，特别是在午饭后，驾驶员很容易出现疲劳的状态，很多驾驶员会开着空调睡觉，汽车在停止状态下开空调，车厢内的空气难以流动，发动机运转排出的一氧化碳会逐渐通过车厢缝隙和空调进入车内并聚集，加之车内人员呼吸耗氧而排出二氧化碳，时间一长，车内氧气减少，车内人员会不知不觉中毒而失去知觉[1]。据世界卫生组织（WHO）统计，每年因为车内一氧化碳中毒致死人员达9700多人。据不完全统计，每天因为车内的危害气体污染，而引发的各类病变达个460多起，全年因为其污染而至死达6000多起。本系统可以实时掌控空气质量，提前控制预防，杜绝CO中毒。所以有必要研发一套系统来避免此类悲剧的发生。
1.核心系统组成
本系统由89c52单片机、气体检测装置、GSM模块、蜂鸣器和车窗电机组成。宏晶STC公司的STC89C52芯片有32个（I/O）口，控制功能强、扩展灵活可应用于控制各种元器件，为嵌入式控制应用系统提供灵活、有效的解决方案，有着很好的应用性和经济性。气体传感器由红外二氧化碳探测器和一氧化碳检测模块组成，二氧化碳阈值设置为2000ppm，一氧化碳阈值设置为1000ppm。GSM模块可以在车内气体超标时第一时间通知车主，让车主作出反应，解救车内人员，防止悲剧的发生。蜂鸣器发出声音进行预警，在实际产品中可以连接汽车音响设备。
2.原理
车载电瓶为系统提供电源。传感器时时采集车内或待测空间内的气体中的二氧化碳、一氧化碳等气体的百分含量。传感器模块将采集得的数据传入至微处理器中，当气体超过预设阈值后，系统内蜂鸣器报警，并将何种气体超标通过显示屏显示。在达到特定条件以后将信号传至通信模块。由通信模块发送短信提醒车主，让车主主动采取一定的措施，防止悲剧的发生。后期我们设想加入开窗功能，当车主回复“开窗”后，反馈信息将由微处理器处理后指示连接汽车车窗电控系统的电机做出相应反应，适度打开天窗或车窗为车辆换气。
3.设计改进
3.1有关加入GPS模块设想利用本系统模块化设计的特点，加入GPS模块，在车辆发生危险时，将车辆内GPS模块采集到的坐标信息通过GSM模块发送到指定手机上，使得救援力量能更快找到目标车辆，解救车内人员。在我国北斗GPS卫星调试完成，面向市场后，我们将选用北斗GPS，利用其本身自带的短信发送功能发送短信，相当于将GSM模块与GPS模块相互整合，使得本系统体积更小，更加高效完成主动预警。3.2有关加入主动开窗功能设想由于在车内气体浓度超过阈值，而车主又不在车内的情况下，GSM模块将主动向车主发送预警短信，但是车主存在距离车辆距离过远，无法第一时间采取有效措施的情况。所以，设想在本系统中加入主动开窗的功能，与车内中控系统相连，在车主收到预警短信后，由车主回复开窗，反馈信息将由微处理器处理后使连接汽车车窗电控系统的电机做出相应反应，适度打开天窗或车窗为车辆换气。
4.优势与难点
4.1产品优势①拥有独创的车内气体检测系统，市场上还没有类似产品。②产品使用便捷，容易被消费者接受。③通过警告模块，可以使驾驶员能够在发生有害气体过量的情况下，提前做出措施，预防悲剧的发生。④无需对车辆做大规模改动，也无需厂商预制特殊设备。可以简单地安装。4.2产品的难点目前产品模型采用的一氧化碳探测器和二氧化碳探测器为半导体一氧化碳传感器，功耗比较大，需要预加热，而且普遍有效期为两年，后续维护成本较高。目前使用的一氧化碳和二氧化碳传感器大致分为：半导体传感器、电化学传感器、NDIR传感器等。电化学传感器体积小，零功耗，灵敏度高，稳定性好，线性和重复性较好，响应速度快，分辨率一般可以达到1ppm，寿命较长。但是不同厂家的传感器工艺差别巨大，价格相差很大，而且不能互相替代[2]。红外传感器量程宽、精度高、不会产生气体中毒现象，但是红外传感器成本较高，维护难度较大。所以在本系统中，传感器的选择至关重要，也关乎着产品的稳定性、使用成本和后期的维护成本。
5.车内空气质量检测及主动短信预警系统发展前景
随着中国私家车数量逐年递增，车内空气污染问题逐步显现。2008年3月1日我国开始实施由国家环保总局组织有关科研机构制定的《车内空气污染物浓度限值及测量方法》，这是我国第一部关于车内污染的标准．它的实施标志着我国在防治车内空气污染、改善车内环境质量方面迈出了艰难的第一步[3]。也就是说，车内环境问题正越来越受国家的重视，因此，我们的作品作为一个实时检测车内有害气体的装置，具有广泛的市场前景。
6.结论
车内空气质量检测及主动短信预警系统是一款模块化处理的实用系统，作为国内独创的系统，对于解决因车内空气质量问题而引发的一系列安全问题有积极意义。本系统利用一氧化碳和二氧化碳检测仪为主要测量探头收集数据，并有微处理器对收集到数据进行分析后，做出预警。在不改变车辆本身结构的情况下，安装简便，有极高的实用价值。
【参考文献】
[1]舒敬华.汽车衍生物的中毒预防[J].人民长江，2008，07:87-88.
[2]史晓军.电化学气体传感器在烟气监测中的应用[J].中国仪器仪表，2009，06:90-文学期刊92.
[3]杨莉，王磊，于深华.基于数据融合的车内空气质量控制系统的研究[J].机电一体化，2009，05:46-49.
作者：刁欣炜 黄冰逸 吴佳宸 单位：上海海事大学海洋科学与工程学院安全工程系
