CN105966195B - 一种车内空气品质智能管理系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车内空气品质智能管理系统及其使用方法，包括车内空气检测装置、无线数据传输模块、定位模块、云服务器、车内空气品质调节装置和移动终端设备，车内空气检测装置将检测到的车内空气质量数据通过无线数据传输模块上传到云服务器，定位模块将车辆的位置信息上传到云服务器，云服务器将车内空气质量数据、环境监测站数据修正后获得的车外空气质量数据及空气质量标准限值三者综合比对分析生成净化决策，并将净化决策通过无线数据传输模块发送到移动终端设备，提醒用户最优化使用车内空气品质调节装置。本系统通过云服务器生成不同的净化决策，交替运用封闭、开放式的净化方式来实现车内空气品质的智能管理。
Description
技术领域
本发明属于车内空气净化技术领域，尤其是涉及一种车内空气品质智能管理系统及其使用方法。
背景技术
现代生活中，户外出行应用较多的汽车或其他交通工具，因其座舱空间狭小、密封性较好，内饰材料散发出的苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛等有机污染物易积累至较高浓度，严重危害驾乘者的身体健康。为此，常需要净化处理车内空气。
目前，常见的车内空气净化方式可分为封闭式和开放式两种。其中，封闭式净化主要通过车载空调内循环、车载空气净化器等方式实现。其净化效果与空调或净化器的滤芯、风速、运行时间等因素有关。在硬件性能一定的情况下，为了获得较好的净化效果，可以延长净化时间。但是长时间封闭汽车座舱，会造成车内二氧化碳浓度升高，使驾乘人员产生不适。例如当车内二氧化碳体积分数为1％时，会引起气闷，头昏，心悸；当达到4％-5％时，会引起眩晕；若达到6％以上，则将使人神志不清、呼吸逐渐停止直至死亡。因此，不能长时间进行车内空气封闭式净化。另一方面，开放式净化主要通过车载空调外循环、开窗通风等方式实现。其净化效果受车外空气质量影响较大，如拥堵路段的汽车尾气污染、大气PM2.5污染等。因此，最理想的车内空气净化方式，应该是根据车内、车外的空气质量情况，交替运用封闭和开放两种净化方式。
为了获得车内、车外的空气质量情况，需要借助各类空气质量传感器。其中，车内空气质量可由安装于汽车座舱内的传感器检测得到，而车外空气质量则可由安装于车辆风道中的传感器或车辆附近环境监测站的传感器检测得到。但是这种方法会显著增加净化系统的配置和维护成本，且传感器在较高车速、风速下的检测准确度也难以保证。同时，如果直接用附近环境监测站的污染物数据表征车外空气质量情况，虽然解决了成本较高、准确度无保证等问题，但是其忽略了路况、气象等因素对车辆附近区域污染物分布均匀性的影响，因而其数据准确度也难以保证。因此，如何在不增加净化系统配置及维护成本的前提下，提高车外污染物数据的准确度是现阶段车内空气净化领域亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种车内空气品质智能管理系统及其使用方法，以解决现有的车内空气净化系统配置及维护成本较高、获取的车外污染物数据准确度较低的技术问题，进而在综合分析车内、车外空气质量情况的基础上，实现封闭、开放两种净化方式的智能交替运用，为驾乘者营造健康、舒适的乘车环境。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车内空气品质智能管理系统，包括车内空气检测装置、无线数据传输模块、定位模块、云服务器、车内空气品质调节装置和移动终端设备，所述车内空气检测装置将检测到的车内空气质量数据通过所述无线数据传输模块上传到云服务器，所述定位模块将车辆的位置信息上传到云服务器，所述云服务器获取车辆所处位置附近的环境监测站发布的环境本底数据，并用车辆所处位置的车流量信息、车辆行驶速度和气象因素(包括风向、风速、气温、气压、降水等因素)对环境本底数据进行修正得到车外空气质量数据，所述云服务器将车内空气质量数据、环境监测站数据修正后获得的车外空气质量数据及空气质量标准限值三者综合比对分析并生成净化决策，所述云服务器将所述净化决策通过无线数据传输模块发送到移动终端设备，提醒用户对车内空气品质调节装置进行最优化使用。所述车内空气品质调节装置包括车窗、车载空调。根据云服务器生成的净化决策，来决定车窗、车载空调和车载空气净化器的开闭状态。
进一步的，所述车内空气检测装置包括车内PM2.5检测传感器、车内甲醛检测传感器、车内VOC检测传感器、车内CO检测传感器、车内CO2检测传感器和车内温湿度检测传感器。车内空气检测装置检测到车内的PM2.5、甲醛、TVOC、CO、CO2浓度以及温湿度等空气质量数据。
进一步的，所述车内空气品质调节装置还包括车载空气净化器。
进一步的，所述移动终端设备包括手机、平板电脑等。
一种基于上述车内空气品质智能管理系统的使用方法，包括如下步骤：
步骤S1：车内空气检测装置采集、检测车内空气质量，并将采集检测的数据通过无线数据传输模块上传至云服务器；
步骤S2：定位模块对车辆所处位置进行定位，云服务器获取车辆所处位置附近的环境监测站发布的环境本底数据，并用车辆所处位置的车流量信息、车辆行驶速度和气象因素(包括风向、风速、气温、气压、降水等因素)对环境本底数据进行修正得到车外空气质量数据；
步骤S3：以污染物的健康效应为评价基础，云服务器将车内空气质量数据、环境监测站数据修正后获得的车外空气质量数据及空气质量标准限值三者综合比对分析，在考虑车内外各污染物对人体的健康影响后，生成净化决策；
步骤S4：云服务器将净化决策通过无线数据传输模块发送到移动终端设备，提醒用户对车内空气品质调节装置进行最优化使用。
进一步的，所述步骤S2中的车外空气质量数据的修正获得包括如下步骤：
首先，选取车辆所处位置距离最近的环境监测站(尽量保证位于车辆所处位置的上风向)，将其发布的环境质量数据作为环境本底值；
其次，车辆行驶速度可用来判断该车是否怠速行驶，在正常和怠速行驶下，车辆的污染物排放量是不同的，根据车速、车流量信息(具体包括车辆所处位置周边各车型数量及其车速)选择不同的污染物排放因子可预测计算出车外污染物的排放量，进而对环境本底值进行叠加得到车外污染物浓度值；
最后，根据车辆所处位置的气象因素(包括风向、风速、气温、气压、降水量、湿度)，将上述污染物浓度值进行进一步的加权修正，得到能反映车外污染物实际浓度的车外空气质量数据。
进一步地，所述步骤S4中的净化决策包括：1)仅关闭车窗；2)关闭车窗，开启车载空调内循环或打开车载空气净化器(若有)；3)关闭车载空气净化器(若有)，打开车窗或开启车载空调外循环。
具体地，所述步骤S4包括S41、S42、S43和S44，具体如下：
步骤S41：若比对结果表明车内空气质量及车外空气质量均优于空气质量标准，则无须调节车内空气品质；
步骤S42：若比对结果表明车内空气质量及车外空气质量均劣于空气质量标准，则云服务器将净化决策发送到用户移动终端设备，提醒用户关闭车窗，开启车载空调内循环或打开车载空气净化器(若有)，以封闭式的净化方式调节车内空气品质；
步骤S43：若比对结果表明车内空气质量优于空气质量标准，并且空气质量标准优于车外空气质量，则云服务器将净化决策发送到用户移动终端设备，提醒用户关闭车窗；
步骤S44：若比对结果表明车外空气质量优于空气质量标准，并且空气质量标准优于车内空气质量，则云服务器将净化决策发送到用户移动终端设备，提醒用户关闭车载空气净化器(若有)，打开车窗或开启车载空调外循环，以开放式的净化方式调节车内空气品质。
相对于现有技术，本发明所述的车内空气品质智能管理系统及其使用方法具有以下优势：本车内空气品质智能管理系统一方面解决了车内空气净化系统配置及维护成本高的问题，另一方面通过结合气象因素及车流量信息对环境监测站发布的环境本底数据加以修正得到车外空气质量数据，可使获得的车外空气质量数据更准确；同时云服务器可将车内外空气质量与空气质量标准经过对比分析后，生成不同的净化决策，交替运用封闭、开放式的净化方式来实现对车内空气品质的智能管理。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是车内空气品质智能管理系统的原理框图；
图2是云服务器生成净化决策的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种车内空气品质智能管理系统，包括车内空气检测装置、无线数据传输模块、定位模块、云服务器、车内空气品质调节装置和移动终端设备，所述车内空气检测装置包括车内PM2.5检测传感器、车内甲醛检测传感器、车内VOC检测传感器、车内CO检测传感器、车内CO2检测传感器和车内温湿度检测传感器。车内空气检测装置检测到车内的PM2.5、甲醛、TVOC、CO、CO2浓度以及温湿度等空气质量数据，所述车内空气检测装置将检测到的车内空气质量数据通过所述无线数据传输模块上传到云服务器，所述定位模块将车辆的位置信息上传到云服务器，所述云服务器获取车辆所处位置附近的环境监测站发布的环境本底数据，并用车辆所处位置的车流量信息、车辆行驶速度和气象因素(包括风向、风速、气温、气压、降水等因素)对环境本底数据进行修正得到车外空气质量数据，所述云服务器将车内空气质量数据、环境监测站数据修正后获得的车外空气质量数据及空气质量标准限值三者综合比对分析并生成净化决策，所述云服务器将所述净化决策通过无线数据传输模块发送到移动终端设备，所述移动终端设备包括手机、平板电脑等，提醒用户对车内空气品质调节装置进行最优化使用。所述车内空气品质调节装置包括车窗、车载空调，还可以包括车载空气净化器。根据云服务器生成的净化决策，来决定车窗、车载空调和车载空气净化器的开闭状态。
如图2所示，一种基于上述车内空气品质智能管理系统的使用方法，包括如下步骤：
步骤S1：车内空气检测装置采集、检测车内空气质量，并将采集检测的数据通过无线数据传输模块上传至云服务器。
步骤S2：定位模块对车辆所处位置进行定位，云服务器获取车辆所处位置附近的环境监测站发布的环境本底数据，并用车辆所处位置的车流量信息、车辆行驶速度和气象因素(包括风向、风速、气温、气压、降水等因素)对环境本底数据进行修正得到车外空气质量数据。
车外空气质量数据的修正获得包括如下步骤：
首先，选取车辆所处位置距离最近的环境监测站(尽量保证位于车辆所处位置的上风向)，将其发布的环境质量数据作为环境本底值；
其次，车辆行驶速度可用来判断该车是否怠速行驶，在正常和怠速行驶下，车辆的污染物排放量是不同的，根据车速、车流量信息(具体包括车辆所处位置周边各车型数量及其车速)选择不同的污染物排放因子可预测计算出车外污染物的排放量，进而对环境本底值进行叠加得到车外污染物浓度值；
最后，根据车辆所处位置的气象因素(包括风向、风速、气温、气压、降水量、湿度)，将上述污染物浓度值进行进一步的加权修正，得到能反映车外污染物实际浓度的车外空气质量数据。
步骤S3：以污染物的健康效应为评价基础，云服务器将车内空气质量数据、环境监测站数据修正后获得的车外空气质量数据及空气质量标准限值三者综合比对分析，在考虑车内外各污染物对人体的健康影响后，生成净化决策。
步骤S4：云服务器将净化决策通过无线数据传输模块发送到移动终端设备，提醒用户对车内空气品质调节装置进行最优化使用。
本步骤中的净化决策包括：1)仅关闭车窗；2)关闭车窗，开启车载空调内循环或打开车载空气净化器(若有)；3)关闭车载空气净化器(若有)，打开车窗或开启车载空调外循环。
具体地，所述步骤S4包括S41、S42、S43和S44，具体如下：
步骤S41：若比对结果表明车内空气质量及车外空气质量均优于空气质量标准，则无须调节车内空气品质；
步骤S42：若比对结果表明车内空气质量及车外空气质量均劣于空气质量标准，则云服务器将净化决策发送到用户移动终端设备，提醒用户关闭车窗，开启车载空调内循环或打开车载空气净化器(若有)，以封闭式的净化方式调节车内空气品质；
步骤S43：若比对结果表明车内空气质量优于空气质量标准，并且空气质量标准优于车外空气质量，则云服务器将净化决策发送到用户移动终端设备，提醒用户关闭车窗；
步骤S44：若比对结果表明车外空气质量优于空气质量标准，并且空气质量标准优于车内空气质量，则云服务器将净化决策发送到用户移动终端设备，提醒用户关闭车载空气净化器(若有)，打开车窗或开启车载空调外循环，以开放式的净化方式调节车内空气品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种车内空气品质智能管理系统，其特征在于：包括车内空气检测装置、无线数据传输模块、定位模块、云服务器、车内空气品质调节装置和移动终端设备，所述车内空气检测装置将检测到的车内空气质量数据通过所述无线数据传输模块上传到云服务器，所述定位模块将车辆的位置信息上传到云服务器，所述云服务器将车内空气质量数据、环境监测站数据修正后获得的车外空气质量数据及空气质量标准限值三者综合比对分析并生成净化决策，所述云服务器将所述净化决策通过无线数据传输模块发送到移动终端设备，提醒用户对车内空气品质调节装置进行最优化使用，所述车内空气品质调节装置包括车窗、车载空调。
2.根据权利要求1所述的一种车内空气品质智能管理系统，其特征在于：所述车内空气品质调节装置还包括车载空气净化器。
3.根据权利要求1或2所述的一种车内空气品质智能管理系统，其特征在于：所述车内空气检测装置包括车内PM2.5检测传感器、车内甲醛检测传感器、车内VOC检测传感器、车内CO检测传感器、车内CO2检测传感器和车内温湿度检测传感器。
4.根据权利要求3所述的一种车内空气品质智能管理系统，其特征在于：所述移动终端设备包括手机、平板电脑。
5.一种根据权利要求1所述的车内空气品质智能管理系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：车内空气检测装置采集、检测车内空气质量，并将采集检测的数据通过无线数据传输模块上传至云服务器；
步骤S2：定位模块对车辆所处位置进行定位，云服务器获取车辆所处位置附近的环境监测站发布的环境本底数据，并用车辆所处位置的车流量信息、车辆行驶速度和气象因素对环境本底数据进行修正得到车外空气质量数据；
步骤S3：云服务器将车内空气质量数据、环境监测站数据修正后获得的车外空气质量数据及空气质量标准限值三者综合比对分析，在考虑车内外各污染物对人体的健康影响后，生成净化决策；
步骤S4：云服务器将净化决策通过无线数据传输模块发送到移动终端设备，提醒用户对车内空气品质调节装置进行最优化使用。
6.根据权利要求5所述的车内空气品质智能管理系统的使用方法，其特征在于：所述步骤S4中的净化决策包括：1)仅关闭车窗；2)关闭车窗，开启车载空调内循环；或者若有车载空气净化器，打开车载空气净化器；3)若已打开车载空气净化器，则关闭车载空气净化器，打开车窗或开启车载空调外循环；
具体地，所述步骤S4包括S41、S42、S43和S44，具体如下：
步骤S41：若比对结果表明车内空气质量及车外空气质量均优于空气质量标准，则无须调节车内空气品质；
步骤S42：若比对结果表明车内空气质量及车外空气质量均劣于空气质量标准，则云服务器将净化决策发送到用户移动终端设备，提醒用户关闭车窗，开启车载空调内循环，或者若有车载空气净化器，打开车载空气净化器，以封闭式的净化方式调节车内空气品质；
步骤S43：若比对结果表明车内空气质量优于空气质量标准，并且空气质量标准优于车外空气质量，则云服务器将净化决策发送到用户移动终端设备，提醒用户关闭车窗；
步骤S44：若比对结果表明车外空气质量优于空气质量标准，并且空气质量标准优于车内空气质量，则云服务器将净化决策发送到用户移动终端设备，若已打开车载空气净化器，则提醒用户关闭车载空气净化器，打开车窗或开启车载空调外循环，以开放式的净化方式调节车内空气品质。
7.根据权利要求5或6所述的车内空气品质智能管理系统的使用方法，其特征在于：在步骤S2中的车外空气质量数据的修正获得包括如下步骤：
首先，选取车辆所处位置距离最近的环境监测站，将其发布的环境质量数据作为环境本底值；
其次，车辆行驶速度可用来判断该车是否怠速行驶，在正常和怠速行驶下，车辆的污染物排放量是不同的，根据车速、车流量信息选择不同的污染物排放因子可预测计算出车外污染物的排放量，进而对环境本底值进行叠加得到车外污染物浓度值；
最后，根据车辆所处位置的气象因素，将上述污染物浓度值进行加权修正，得到能反映车外污染物实际浓度的车外空气质量数据。
8.根据权利要求5或6所述的车内空气品质智能管理系统的使用方法，其特征在于：在选取车辆所处位置距离最近的环境监测站时，选择位于车辆所处位置上风向的环境监测站。
9.根据权利要求5或6所述的车内空气品质智能管理系统的使用方法，其特征在于：所示气象因素包括风向、风速、气温、气压、降水量和湿度因素。
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