客車車載智能空氣質量監(jiān)控器的設計與研究

楊宏波 張策

摘要：城市客車交通運輸大多采用密封的結構，長時間運輸以及人流不斷聚集，導致車內空氣質量急劇下降。為了進一步提高車內空氣質量，確保乘員的安全性。本文針對客車車內空氣質量監(jiān)控問題，設計研究了一種車載智能空氣質量監(jiān)控系統(tǒng)。

1、前沿

公共交通泛指所有向大眾開放、并提供運輸服務的交通方式，在公共交通中，大多數(shù)公共交通工具都是采用密封的結構，導致交通工具中的空氣與外界空氣的循環(huán)能力較差，從而導致了交通工具中的空氣質量較差，并且由于交通工具中的使用者較多，所以需要對工具內的空氣進行監(jiān)測，防止有害氣體過多的問題。

2、研究現(xiàn)狀

根據(jù)調研分析，目前我國車內空氣質量監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩種形式，一種是新風換氣，該方式相對較為簡單，主要是利用排氣扇加強車內與外界空氣的交換。而另一種是車內空氣質量監(jiān)控方法及監(jiān)控裝置。該裝置是通過獲取車內空氣質量指數(shù)Q、車外空氣質量指數(shù)、車內的溫度參數(shù)和濕度參數(shù)等，并依據(jù)溫度參數(shù)和濕度參數(shù)計算露點差值T。依據(jù)空氣質量指數(shù)Q內、車外空氣質量指數(shù)Q外和露點差值T調節(jié)風門，在內循環(huán)和外循環(huán)之間轉換，使得車內空氣質量為優(yōu)或者車內空氣質量優(yōu)于車外空氣質量，并且避免玻璃起霧。該車內空氣質量監(jiān)控裝置主要包括：車內空氣質量傳感器、車外空氣質量傳感器、空調控制器、空氣質量濾芯、鼓風機和風門電機等。但是該裝置及其他現(xiàn)有大多數(shù)的車載空氣質量監(jiān)控器體積較大，導致不方便與車體進行組裝，同時現(xiàn)有車載空氣質量監(jiān)控器不方便根據(jù)需要調節(jié)模式，導致實用性較差。

3、設計方案

為了解決現(xiàn)有大多數(shù)的車載空氣質量監(jiān)控器體積較大，導致不方便與車體進行組裝，同時現(xiàn)有車載空氣質量監(jiān)控器不方便根據(jù)需要調節(jié)模式，導致實用性較差的技術問題，本文設計研究了一種車載智能空氣質量監(jiān)控器。該車載智能空氣質量監(jiān)控器包括預制安裝支架，預制安裝支架的側面螺接有監(jiān)控器外殼，監(jiān)控器外殼與預制安裝支架連接部位的外側套設有裝飾圈，監(jiān)控器外殼的內部設置有空氣監(jiān)測傳感器組、手勢控制系統(tǒng)和CAN通信模塊，且監(jiān)控器外殼的內部固定連接有隔板，空氣監(jiān)測傳感器組和手勢控制系統(tǒng)分別位于隔板的兩側，空氣監(jiān)測傳感器組的一側開設有進風口，監(jiān)控器外殼的一側開設有通風窗，且監(jiān)控器外殼內部靠近通風窗的一側滑動連接有多槽滑板，監(jiān)控器外殼側面遠離預制安裝支架的一側滑動連接有固定圈，且監(jiān)控器外殼的內部固定連接有伺服電機，固定圈的內部轉動連接有清潔器，伺服電機的輸出端延伸至監(jiān)控器外殼的外側且與清潔器固定連接。其中，多槽滑板包括滑板本體，滑板本體的側面開設有第二連接槽，第二連接槽與空氣監(jiān)測傳感器組的進風口之間固定連接有連接帶。接著，預制安裝支架的內部開設有安裝槽，監(jiān)控器外殼的后表面固定連接有嵌入塊，嵌入塊過盈連接在安裝槽的內部，且嵌入塊的一側固定連接有步進電機，步進電機的輸出端延伸至監(jiān)控器外殼的內部且固定連接有連接桿，連接桿遠離步進電機的一端與滑板本體固定連接。然后，滑板本體內部靠近第二連接槽的一側開設有第一連接槽，且滑板本體側面靠近第二連接槽的另一側設置為密封板，第一連接槽、第二連接槽和密封板的面積均大于通風窗的面積;滑板本體側面靠近第一連接槽、第二連接槽和密封板的上、下兩側均固定連接有卡塊。最后，固定圈的一側固定連接有連接板，監(jiān)控器外殼的一側固定連接有固定盒，固定盒的內部固定連接有電推桿，電推桿的輸出端延伸至固定盒的外側且與連接板固定連接。固定圈的內部開設有滑槽，清潔器包括與伺服電機輸出端連接的轉動塊，轉動塊的側面固定連接有三組彈性桿，三組彈性桿之間的角度相同，且三組彈性桿遠離轉動塊的一端均延伸至滑槽的內部。與此同時，空氣監(jiān)測傳感器組包括PM2.5監(jiān)測單元、甲醛監(jiān)測單元、二氧化碳監(jiān)測單元、TVOC監(jiān)測單元和臭氧監(jiān)測單元中的任意組合，且空氣監(jiān)測傳感器組內部的各個監(jiān)測單元各設置有對應的閾值。

3、操作步驟

本次設計研究的空氣監(jiān)測傳感器組工作方法主要包括以下步驟。第一、啟動步進電機，步進電機通過連接桿帶動多槽滑板轉動，將多槽滑板中的第二連接槽與通風窗連通，空氣沿著連接帶進入空氣監(jiān)測傳感器組中，空氣監(jiān)測傳感器組中的各個監(jiān)測單元對空氣進行監(jiān)測;第二、空氣監(jiān)測傳感器組中的各個監(jiān)測單元監(jiān)測到各自監(jiān)測的數(shù)據(jù)。該步驟中，如果各個監(jiān)測單元監(jiān)測的數(shù)據(jù)均小于閾值，空氣監(jiān)測傳感器組繼續(xù)工作進行監(jiān)測;但當各個監(jiān)測單元監(jiān)測的任一數(shù)據(jù)不小于該監(jiān)測單元的閾值，空氣監(jiān)測傳感器組將信號傳輸給車中的凈化系統(tǒng)、新風系統(tǒng)和排風系統(tǒng)，凈化系統(tǒng)、新風系統(tǒng)和排風系統(tǒng)開始工作，對車內空氣進行處理。

另外，本裝置中手勢控制系統(tǒng)包括手勢識別模塊和顯示模塊;手勢識別模塊用于識別手勢的初始位置、末端位置和手勢滑動軌跡。其中，手勢識別包括以下步驟。第一、手勢末端位置位于手勢初始位置的右側，且手勢末端位置位低于手勢初始位置Xcm，顯示模塊將顯示內容向右滑動。第二、手勢末端位置位于手勢初始位置的左側，且手勢末端位置位低于手勢初始位置Xcm，顯示模塊將顯示內容向左滑動。第三、手勢末端位置位于手勢初始位置的右側，且手勢末端位置位不低于手勢初始位置Xcm，顯示模塊將顯示內容向下翻頁。第四、手勢末端位置位于手勢初始位置的右側，且手勢末端位置位不低于手勢初始位置Xcm，顯示模塊將顯示內容向上翻頁;其中，X為設定的固定值或者范圍值。最后，本裝置顯示模塊中還設置有笑臉和非笑臉兩組表情包，非笑臉表情包設置有N組顏色，每組顏色分別與單一的監(jiān)測單元進行組合。

4、結束語

本次設計研究的空氣質量監(jiān)控器不僅可以改變空氣質量監(jiān)控器的工作模式，方便對空氣質量監(jiān)控器內部的構件進行通風散熱;而且，還可以通過清潔器對監(jiān)控器外殼進行清理，防止外側堆積灰塵。另一方面，該空氣質量監(jiān)控器體積小巧，方便與車體結構進行組裝，同時通過手勢控制系統(tǒng)，方便隔空控制裝置，且手勢控制系統(tǒng)還設置有笑臉和非笑臉，以及非笑臉的顏色，從而方便使用者對空氣質量進行辨別，使用更加方便。因此，該裝置未來將被各交通工具所匹配。