第35卷第5期2015年1月
VOL.35NV.3
MAN2019
湖北工程学院学报
JOURNAL OF IIUBE)ENGMEERMA UNIVERSMA
基于物联网的汽车甲醛监测系统设计
王龙对，杨晓宇—雷宜衡9
（1.无安航空学&车辆工程学&，陕西西安7+077—.无安航空学&汽车检测工程技术中心，陕西西安7+077）
摘要：鉴于目前我国对于汽车内部甲醛超标问题的监测方面仍旧存在着漏洞，基于物联网传感平台，以Arduio为控制核心，在计出一种汽车内部环境甲醛气体实时监测系统。该过制造一个基于物联网的甲醛监测器，实现对汽车内部环境甲醛气体实时远距离动态监测，根据UART OBLOR软件反馈的数据，结合车
内甲醛浓度国家标准，实时动态记录并分析车内甲醛含量。同时将数据发送至无线模块，然后再由其进行打包发送给手机端，在手机端显示甲醛含量数据。该设计通过对一般甲醛检测技术的改良，在够精准地监测汽车内部的甲醛浓度并将数据实时反馈给使用者，避免了传统手持式甲醛检测仪对监测人员造成的伤害同关键词：物联网；汽车；甲醛传感E；监测
中图分类号：U469基2文献标志码27章编号熊。〜-所2小20吨—3-00吨-年
目前我国对于汽车内部甲醛超标问题的监测方面仍存在着漏洞，按照HJ/T所0—个吨《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》和WO122152道路车辆内空气》的要求，汽车内部甲醛国家标准的含量不高于0.02mg/R5，大量的汽车内部甲醛都存在着超标甚至严重超标的问题。
面对汽车内部甲醛问题，相关学者和专家对汽车车内甲醛产生的原因、甲醛浓度的检测及车内空气健康风险评估等方面进行了研究23。。曲蛟等2采用乙酰丙酮分光光度法在不同车［、不同温度与通风时间下检测车内甲醛浓度变化，得出影响车内甲醛浓度的因素有自然通风、环境温度、出厂时间及车型。孙湛等2对济南市1+辆
家用汽车内空气进行甲醛和苯系物浓度检测，得出甲醛浓度随着家用汽车内装饰物减少、车龄增加、汽车内温度降低、汽车密闭时间减少而减少。叶晓蕾等2对不同品牌和不同使用年限的车辆展开了甲醛浓度、温度和湿度的测量，最终测量结果显示使用年限未超过半年且空气不流通的车辆甲醛浓度较高，并
发现相同环境下，温度愈低甲醛的浓度可以相对降低。姚响林等2和赵龙等2采用高效液相谱法测定车内非金属材料中甲醛含量进行测量并进行不确定度评估。丁水兰等2对轿车内甲醛净化的数值进行了模拟研究，提出了把车载空气净化器安装驾驶席座椅背后时，可以更有效地提高车内空气品质。韩锐等2通过汽车乘务舱半物理环境的模拟，研究了在不同条件下甲醛污染物的光净化效果，提出了光净化材料完全可以应用于汽车内环境中，净化效果良好。刘琳琳等2与张健2等对乘用车内空气质量进行了健康风险评估。这些研究都偏重于检测甲醛产生的影响因素、浓度的精确度与车内空气质量健康评估，方法复杂，且都是离线检测，不利于远程实时监控汽车车内甲醛的浓度变化，采取相应的措施。汽车甲醛最简单的检测方法主要是采用市面上销售的手持式甲醛检测装置，需要让检测者长时间暴露于甲醛含量未知的环境中，可能对人体造成伤害，而且诸如汽车座椅下边、汽车后备箱等内
收稿日期：20吨-吨-29
基金项目：陕西省大学生创新创业训练项目（20降年年小
作者简介：王龙（1-9—），在，在南S池人，西安航空学&车辆工程学&教师，在士。
杨晓宇（135-），女，陕西榆林人，西安航空学&车辆工程学&学生同
雷宜衡（135—），女，陕西西安人，西安航空学&车辆工程学&学生同
7—
王龙，杨晓宇，雷宜衡
部，普通甲醛检测仪在封闭空间内无法看到甲醛试结果基丁开车试的甲醛又不
，所以本文采用可靠的模块设计出一于物联网的汽车甲醛监，能够有效地弥补这一漏洞，在未置身甲醛环境的同时可以实时卜封闭空间内甲醛的浓度，方便实时醛浓度知驾驶者，同时价格相比传统甲醛仪更加便宜2
1总体设计方案
该系统是基于物联网传感平台，设计了一种汽车内部环境甲醛气体实时监测系统。基于物联的汽车甲醛监测系统硬件部分采用模块化设计，以Arduino单片机作为系统控制核心，其他设计模块包括模块、物联网模块、显示模块和电源模块。甲醛传感器出甲醛浓度数据，通过Arduino芯片进行处理，最终）6022示屏实时显示甲醛浓度，同时也将甲醛浓度数据上传至—T模块，—T模块通过热传送至手机端。最后根据UART OBLOR软件反馈的，结合车内甲醛浓度国家标准，实时动态：分析车内甲醛浓度。基于物联网的汽车甲醛监系统设计1所示，系统电路
。此监测装置能够让使用者在不醛环境的同时，实时直观地了解车内甲醛浓-，避免了传统手持式甲醛仪
对监员造成的2
图6基于物联网的汽车甲醛监测系统设计流程
图2甲醛监测监测系统电路图2硬件组成模块
基于物联网的汽车甲醛监测系统硬件模块主要有传感器模块.ARDU—N模块、物联网模块、模块、通讯模块2
2M传感器模块
甲醛传感器模块负责室内空气甲醛浓度的检测。它能够精中的甲醛浓度，并且能够最大限度地避免温度、湿度和其他气体对实验的。甲醛浓度精确率可到0.81 ppm。结合—T技术，可全自动实时统计不同地点的空气质量，并传入手机。甲醛传感器模块3所
图3甲醛传感器模块
图2物联网模块（IOT）
22物联网模块（IOT）
物联网模块（—T）负责系统与互联网的无线通信2OBLOQ是一款基于ESP8260设计的串口W—I物联网模块，用以接收和发送物联网信，尺寸、价格低、接口简单2物联网模块（—丁）如图4所示2
2M Arduino模块与数据处理模块
Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，本文利用Ardui—开发软件来编写程序，编译成制，烧录进微控制器。本中，通过
18
基于物联网的汽车甲醛监测系统设计
在Ardu—0上对甲醛测量装置程序的编写，以及
连接传感器来醛值的实时。同
时醛传感器的行分析，连接
物联网（IOT）模块，将？实时传输到使用者手
机中。甲醛传感器模块与Arduino模块连接方式
如图5所示。物联网（MT）模块与Arduio模块
连接方6所示。
图1甲醛传感器与Arduio连接
图1MA与Arduino连接
2.2显示模块
显示模块采用AC的LCD1602彩背光液晶屏，此液晶屏为通用Gravitp EC接口，需两根线，可完成与背光控制。通过专门的Ardu—0库，完成显示设计。LCD1602彩背光
液晶屏以及与各个模块连接方法，如图6和图2。
图3LCD1602彩背光液晶屏与各个模块连接方法5软件编程与调试
使用Ardu—0编程语言编写程序并进行多次调试纠错，保证串口正确可以使用，最后将程序烧录至ARDUIN0模板上。编程时须用户与密码，以便于连接手机端，在手机端实时监醛。在创客工作间生成
打开手机端热点，使用户与密码符合之前烧录进Arduino的，当IOT模块亮绿灯时，证明此监与手机了良好的联系。基于物联网的汽车甲醛监测系统实物9所示。
图5基于物联网的汽车甲醛监测系统实物图
码内容如下:
O
图6LCD1602彩背光液晶屏
Function:ge—emp
Description：获得Lisi测得的Temp
Params：无
Cet.urc：无
float analogReadPPMO
—
float analog V oltage=analogRead(Sensoc-AnalogPin))1024.0*VREF；
float ppm=  3.121*aclogV(上age—1.25；//lineac relationship10.4(for/ppm anS O for5ppm)
if(ppm<0)ppm=0；
29
王龙，杨晓宇，w宜衡
else if(ppA〉5)ppA=5；
return ppm；
—
void setup))
2
Serial.begin(96OO2:
softSerial.begin(96OO2:
led.南证):
lcU.backlightO:
led.setCursor(1—2:
led.print("HCCR："):
—汽车甲醛
void W op")
2
sendPingO:
execute)::
handleUartO:
Serial.print(analogReadPPM()2:
Serial.printA("ppm"2:
delay(lOOO):
led.setCursor(1,32:
led.print(analogReadPPM()2:
led.print(终pm"):
led.setCursor(1—2:
led.print(analogReadPPW(2p)34)；// Utnh
led.print("mg/m3"2:
delay(1002:
if(obloqConnectTqtt&&millis——pc-viousSendWessageTi+e—设000)//每隔1分，向SuA45G7设备发送消息，消息内容是此时读取的L待35温
2
previousSendWessageTime=milfs 配2转
//获取HCHO数据
float GCHR=(analogReadPPMO p 10342转
Serial.println(GCHR2:
publish t"S领条45G7H(Stri—) GCHR2；
—
—
—82—2实验测试
为了测试此甲醛监测系统的性能是否可以达到预期效果，实验小组对30余辆汽车在相同时间间隔下进行了甲醛监测，实时醛表1所示，某款新车甲醛分析见图＜2
表6部分监测数据图
VE：228—09—22温度：25"C湿度T5%
时间甲醛浓度mg/m
62，158.06
67:158.08
67:168.16
67:168.16
67:168.16
67:18.12
67:18.14
67:18.12
67:188.13
67:188.1
67:188.15
67:198.12
67:198.12
67:198.1
67:158.13
车内甲躍浓度
图68某款新车甲醛含量数据分析图
参考GB/T18883-2002室内空气质量标准，测定了所组新车车内甲醛浓度。由图1的折线可以看岀在仪器监醛的2s之内甲醛：骤增图〜6s—于稳定图〜8s—渐增加图〜抗1趋于稳定，所〜+s—渐呈上升—〜2s趋于下降，从而稳定。通过对亿组数据的分析可醛采样时间为20min左右，车内甲醛浓度监测时间的延长，新车车内甲醛升。同时通过对亿组数据的分析可以看岀，甲醛监测仪身，误差率为O.Olmg/m31驾驶=有手机在30m外可以接收到车内甲醛浓度数据
，
基于物联网的汽车甲醛监测系统设计
无延迟，实时准确，避免了传统手持式甲醛检测仪对监测人员造成的伤害。
0总结
基于物联网的汽车甲醛监测系统由甲醛传感器收集数据，并由ARDUIG—模块对数据进行深入的分析和简单处理，通过IOT模块将其传送至输出端，由此在LCD1602显示屏和手机端显示。在将甲醛数据直观显示并移动共享的前提下，使此甲醛监测系统工作实时、精确、可靠，从而达到资源更大利益化。通过对元器件的选择，硬件的设计加工以及软件流程设计，减小了传统监测装置的体积。此监测装置能够让使用者在不接触甲醛环境的同时，实时直观准确地了解车内甲醛浓，避了传统手式醛仪监
员造成的伤害。此外该监测系统性能可靠，与其他同类产品相比性价比较高，具有更广阔的发展前景与市场。
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Desigs of Automotivr FormaldehyTe Monitoring
System BaseT on Interne：of Thing:
Wang Lone1%、Yang Xiaoyn9、Lel Y—eng3
（3.School of Vehicle Engineer—a，—A s Aeronauticol—nivers+y,Xi'a s，Shaanxi710076,China,
2.Automotirr Test—a Engineer—,Technology Ce+sr—X i+a Aeronau—a）Univers+y,Xi+a,Shaanxi710077,Chin—
Abstract:Is view of the loopholes still existed in the monitorine of formaldehyde which exceeds the standard inside the automobiles in China,—is pper designs a real-time monitorine system for the forma
ldehyde ga_s inside the automobilec based on the sensing platform of internet of things and with Arduino a偏controi core.F p manufacturine e formaldehyde monitoe based on internet of things,the real-time and long-distance dynamic monitorine of formaldehyde gae Pe the interioe automobile61!'（卜ronmect is realized.Accordino to the data feedback from UADR OBLOR software and the后—oi standard of formaldehyde concentration within automobilee,the formaldehyde contest in automobilee a dynamicallp recorded and analyzed in reai time.At the same time,the data is sect to the wireless module,and then packaged and sect to the mobile terminai which displays the formaldehyde contest Am.Bp improvino the generai formaldehyde detection technology,the design can accuratelp monitoe the concentration of formaldehyde inside the cm and feed back the data to users in reai time so as to a­void the damaoe caused bp the traditionai hand-held formaldehyde detectoe to the monitors.
Key Words：internet of things；automobile；formaldehyde sensor；monitorine
（责任编辑：熊文涛）
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