地下車庫CO濃度自動監(jiān)測及通風(fēng)智能控制系統(tǒng)

PAGEPAGE5地下車庫CO濃度自動監(jiān)測及通風(fēng)智能控制系統(tǒng)摘要一氧化碳（CO）是一種不易察覺對人體有害的氣體。經(jīng)過對有通風(fēng)與無通風(fēng)設(shè)施的地下車庫各10處進(jìn)行監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果與地面停車點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果分別進(jìn)行對照發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有地下車庫不同程度地存在著一氧化碳超標(biāo)現(xiàn)象。基于這一問題，本課題設(shè)想并制作了此地下車庫一氧化碳濃度自動化測量以及報(bào)警通風(fēng)的風(fēng)機(jī)智能控制系統(tǒng)，其目的在于有效節(jié)能，使排風(fēng)系統(tǒng)更安全可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。在有關(guān)技術(shù)人員及專家的輔導(dǎo)下，本課題設(shè)計(jì)了C語言程序，制作了誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器選擇合適的單片機(jī)?，F(xiàn)發(fā)明的智能控制系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試運(yùn)用，已初步證明能通過一氧化碳探測器聯(lián)網(wǎng)探測地下車庫中空氣中的一氧化碳的濃度，當(dāng)?shù)叵萝噹靸?nèi)一氧化碳達(dá)到或超過一定的指標(biāo)時(shí)，該系統(tǒng)會自動啟動報(bào)警功能，并自動開啟智能誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)排氣通風(fēng)功能，有效降低有害氣體的濃度。關(guān)鍵詞:地下車庫一氧化碳（CO）監(jiān)測排氣通風(fēng)智能控制系統(tǒng)1.課題提出背景隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，汽車已進(jìn)入尋常百姓家庭，許多商務(wù)樓盤和新型住宅小區(qū)地下車庫已經(jīng)成為房地產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的必需配套設(shè)施。按相關(guān)規(guī)定地下車庫都應(yīng)配置送、排風(fēng)系統(tǒng)，以送入新鮮空氣排出地下車庫污染的空氣，但在一些建設(shè)時(shí)間較早的小區(qū)，地下停車庫根本沒有排風(fēng)設(shè)備，而在一些新建小區(qū)地下停車庫雖然有排風(fēng)系統(tǒng)，一般也存在開啟排風(fēng)系統(tǒng)量不足或根本就不排風(fēng)的問題。它導(dǎo)致的直接后果是，汽車進(jìn)出車庫排放的尾氣不易排出，在地下停車庫內(nèi)大量聚集大量的有毒有害氣體，車庫內(nèi)彌漫著嗆鼻的氣味，令人無法忍受。這一現(xiàn)象嚴(yán)重惡化了車庫內(nèi)的空氣質(zhì)量，小車司機(jī)及隨行人員成為直接的受害者。一氧化碳是汽車尾氣的主要成分，一氧化碳在大氣中的存留時(shí)間很長，一般可存留2～3年。因此，這是一種數(shù)量大、積累性強(qiáng)的大氣污染物。一氧化碳隨空氣進(jìn)入人體后，經(jīng)肺泡進(jìn)入血液循環(huán)，能與血液中紅細(xì)胞里的血紅蛋白、血液外的肌紅蛋白和含二價(jià)鐵的細(xì)胞呼吸酶等形成可逆性結(jié)合。高濃度一氧化碳可引起急性中毒，中毒者常出現(xiàn)脈弱，呼吸變慢等反應(yīng)，最后衰竭致死。慢性一氧化碳中毒會出現(xiàn)頭痛、頭暈、記憶力降低等神經(jīng)衰弱癥狀。而經(jīng)過調(diào)查及研究，關(guān)于一氧化碳的釋放量計(jì)算，由于地下車庫的汽車類型和各種類型汽車的數(shù)量較難準(zhǔn)確確定，需要投入大量的人力資源來測量和處理地下車庫的一氧化碳濃度超標(biāo)問題，對于小區(qū)的物業(yè)管理以及大型停車場的車庫管理來說，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。在這種情況下，如果能發(fā)明一種智能控制系統(tǒng)，將其安裝在地下車庫，自動監(jiān)測一氧化碳含量，并在含量超標(biāo)時(shí)自動啟動排風(fēng)功能，是一種較為合理的選擇。2.課題研究的目的了解當(dāng)前車庫中一氧化碳排放和風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況設(shè)計(jì)c語言程序、選擇單片機(jī)和制作誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)地下車庫CO濃度的自動化檢測與處理3.研究內(nèi)容、過程和方法3.1研究內(nèi)容3.1.1相關(guān)數(shù)據(jù)收集及實(shí)地考察3.1.2設(shè)計(jì)和制作c語言程序和誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器3.1.3系統(tǒng)試運(yùn)行3.2研究過程3.2.1數(shù)據(jù)采集與分析階段根據(jù)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局/國家環(huán)保總局/衛(wèi)生部頒布的《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T18883-2002的要求，監(jiān)測停車庫空氣中CO含量（我國現(xiàn)行的各類公共場所衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)較多，但沒有地下停車庫空氣質(zhì)量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。只能參照《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T18883-2002進(jìn)行評價(jià)）。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，制定當(dāng)一氧化碳含量在100ppm（即萬分之一）時(shí)開啟風(fēng)機(jī)為風(fēng)機(jī)開啟是否合理的標(biāo)準(zhǔn)。在對長寧區(qū)部分住宅小區(qū)地下車庫進(jìn)行調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇有通風(fēng)與無通風(fēng)設(shè)計(jì)的地下車庫各10處進(jìn)行監(jiān)測。并選取住宅小區(qū)地面停車點(diǎn)為對照，發(fā)現(xiàn)如預(yù)想的那樣，風(fēng)機(jī)使用極為不規(guī)范，其中有一處風(fēng)機(jī)開啟太過頻繁，有八處風(fēng)機(jī)開啟頻率太低或根本不開啟，僅有一處開啟較為合理。3.2.2嘗試、學(xué)習(xí)和制作階段嘗試進(jìn)行C語言程序設(shè)計(jì)及單片機(jī)、誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器設(shè)計(jì)。在Intel公司技術(shù)人員的培訓(xùn)后，將C語言程序進(jìn)一步完善，實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。走進(jìn)交大教授實(shí)驗(yàn)室，接受有關(guān)單片機(jī)、誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器運(yùn)行原理及相關(guān)知識的傳授。對此系統(tǒng)的構(gòu)想進(jìn)一步完善，并制作單片機(jī)、誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制器?！?.2.3試運(yùn)行階段調(diào)試此系統(tǒng)，以證明此系統(tǒng)的使用必要性及設(shè)計(jì)合理性。4.設(shè)計(jì)成果通過一氧化碳探測器聯(lián)網(wǎng)探測地下車庫中空氣中的一氧化碳的濃度，當(dāng)達(dá)到或超過一定的指標(biāo)時(shí)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，并自動開啟智能誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)排氣通風(fēng)功能，降低有害氣體的濃度，全自動聯(lián)網(wǎng)探測。當(dāng)風(fēng)機(jī)控制箱處于自動狀態(tài)時(shí)，如果車庫內(nèi)一氧化碳超標(biāo)，控制器就會發(fā)出報(bào)警信號并自動輸出控制命令，按照程序指令啟動單臺或多臺誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)，進(jìn)行排風(fēng)以降低某分區(qū)的廢氣的濃度；通過CO濃度、溫度以及時(shí)段的智能控制完成室內(nèi)空氣的調(diào)節(jié)，提高空氣質(zhì)量，同時(shí)可以較大幅度地降低電能消耗，節(jié)約能源降低運(yùn)行成本，并延長通風(fēng)設(shè)備的使用壽命。當(dāng)一氧化碳濃度不超標(biāo)時(shí)，在系統(tǒng)復(fù)位后可以自動停機(jī)或是由人工手動停機(jī)；當(dāng)風(fēng)機(jī)控制箱處于手動狀態(tài)時(shí)，管理人員可以按照車庫的當(dāng)前狀況手動操作風(fēng)機(jī)的啟與停。4.1示意圖及實(shí)物圖上位機(jī)正面下位機(jī)（B）其中紅色裝置為CO傳感器，右上角為數(shù)碼管顯示，中間兩排焊點(diǎn)為單片機(jī)（單片機(jī)在背面）。4.2操作方法4.2.1進(jìn)入自動監(jiān)控在上位機(jī)啟動后，系統(tǒng)會自動計(jì)時(shí)十分鐘，在這十分鐘里，系統(tǒng)完成預(yù)熱CO檢測頭的工作。十分鐘后，屏幕顯示A-:02，表示系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入自動狀態(tài)。后面的02代表本機(jī)號，不同的下位機(jī)的機(jī)號不同。A代表auto。如果在自動狀態(tài)下系統(tǒng)檢測到CO濃度超標(biāo)，則自動啟動風(fēng)機(jī)。同時(shí)屏幕顯示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。系統(tǒng)運(yùn)行10分鐘以后，如果檢測到CO濃度正常則回到自動狀態(tài)。如果CO依然超標(biāo)，則系統(tǒng)向上位機(jī)發(fā)送區(qū)域啟動要求。也就是，申請上位機(jī)起動區(qū)域內(nèi)全部風(fēng)機(jī)。屏幕顯示02代表機(jī)器號碼，第三位是指示方向符。H代表host主機(jī)。發(fā)送完成后系統(tǒng)進(jìn)入自動狀態(tài)。等待上位機(jī)的區(qū)域啟動命令。當(dāng)命令來臨時(shí)。系統(tǒng)啟動10分鐘，同時(shí)屏幕顯示運(yùn)行時(shí)間。到時(shí)后。系統(tǒng)自動進(jìn)入自動監(jiān)控狀態(tài)。4.2.2上位機(jī)鍵盤說明16鍵分布如上圖。當(dāng)使用者在輸入錯誤或系統(tǒng)錯誤是按下復(fù)位鍵即可恢復(fù)系統(tǒng)到最初狀態(tài)。每個命令的發(fā)布都需要按下確認(rèn)鍵才能真正起作用。4.2.3上位機(jī)使用流程系統(tǒng)屏幕顯示good，等待用戶輸入命令。這時(shí)如果使用者選擇按下單機(jī)命令，則顯示即是call命令。主機(jī)有3個單機(jī)命令，用戶按上下翻頁鍵就可在屏幕上循環(huán)顯示他們。屏幕顯示call時(shí)用戶按下確認(rèn)鍵。系統(tǒng)則要求用戶輸入下位機(jī)機(jī)號。顯示用戶輸入兩位地址后按下確認(rèn)顯示這時(shí)系統(tǒng)正在同下位機(jī)聯(lián)絡(luò)，發(fā)送用戶的命令。成功后顯示：四個對勾表示成功。如果失敗，顯示四個E，表示通訊有錯誤。其他兩個單機(jī)命令的顯示過程與call類似，命令界面分別是單機(jī)停止：s代表single，單機(jī)的意思。后面的cl是close，關(guān)閉。單機(jī)啟動：OP代表，open，啟動。如果用戶選擇多機(jī)命令按鈕。則屏幕顯示此時(shí)的狀態(tài)為全局手動開啟。A代表all，全部。Op開啟。當(dāng)用戶按下確定按鈕以后，分區(qū)內(nèi)所有分機(jī)開啟，運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)用戶按上下按鈕時(shí)，可以選擇全局關(guān)閉和全局恢復(fù)自動。具體屏幕顯示如下A全局，cl為close關(guān)閉。au為automation自動。5．誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)智能控制器原理圖說明5.1數(shù)據(jù)采集部分圖中MQ采用的是高靈敏度，高穩(wěn)定性的CO濃度傳感器，通過它把現(xiàn)場CO濃度采集進(jìn)來并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的測量信號供控制部分使用。5.2誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)控制部分控制器芯片采用的是Atmel89S系列，價(jià)格便宜且性能穩(wěn)定，最重要的是它足以滿足我們的系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的要求，控制部分先對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后輸出顯示并控制風(fēng)機(jī)采取相應(yīng)的措施。5.3誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)通信部分在通信部分有兩種選擇，可以采用485有線通信，還可以直接把單片機(jī)串口與無線通信模塊連接，則可以使控制器間進(jìn)行無線通信。5.4誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)顯示部分誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)顯示部分我們采用數(shù)碼管顯示，控制部分用相應(yīng)的顯示告訴客戶現(xiàn)場的情況如何，從而采取相應(yīng)的措施。相應(yīng)的顯示說明可查看控制器使用說明部分。6.系統(tǒng)特點(diǎn)有一定的技術(shù)含量,將工程及電腦技術(shù)成功結(jié)合成本較小輕松實(shí)現(xiàn)地下車庫CO濃度的自動化檢測與處理通過CO濃度、溫度以及時(shí)段的智能控制完成室內(nèi)空氣的調(diào)節(jié)，提高空氣質(zhì)量，同時(shí)可以較大幅度地降低電能消耗，節(jié)約能源降低運(yùn)行成本，并延長通風(fēng)設(shè)備的使用壽命。參考文獻(xiàn)：1、匡芳．噴流導(dǎo)引系統(tǒng)在地下車庫通風(fēng)中的應(yīng)用『JI．有色金屬設(shè)計(jì)，2002，29(1)2、殷平．無風(fēng)道誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)研究[A]．全國暖通空調(diào)制冷2002年學(xué)術(shù)論文集[C]．363～3663、王偉，誘導(dǎo)通風(fēng)方式在地下車庫通風(fēng)工程中的應(yīng)用探討，空調(diào)暖通技術(shù)，2005年第三期4、孫思梅、趙秋、潘國峰，基于89S51的TiO2氧敏傳感器測量電路，微計(jì)算機(jī)信息，2006年09Z期5、宣玲娟、張愛鳳、趙衛(wèi)平，住宅小區(qū)地下汽車庫通風(fēng)設(shè)計(jì)，安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006年14卷4期6、韓泳，新型車庫通風(fēng)方式——誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)與研究雜志，2005年1期7、曹志萍王建民，急性一氧化碳中毒后遲發(fā)腦病臨床與CT表現(xiàn)，基層醫(yī)學(xué)論壇，2006年10卷11期8、張?zhí)禊i，電化學(xué)一氧化碳傳感器研究，艦船防化，2003年1期9、李朝青．PC機(jī)及單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000，10、匿名、RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)，PopularUtilizationofElectricity，2006年4期11、ZHUPEIGEN，ZHOUYONGHONG．TestandresearchinthecivilairdefenceundergroundgarageinNanjing[A]．The4thinternationalSymposiumOHHVACBeijing[C]．China，200312、BayH．W，BlurtonK．F．，LiH．C，eto1．Electrochemicalrreasurementofcarbonmonoxide[J]．AIner。Lab。，l972，4(7)：57—58。13、A．B