- 背景介绍
随着我国经济社会的发展，汽车已进入寻常百姓家庭，许多新建公共建筑和住宅小区地下车库已经成为房地产建设项目的必需配套设施。按相关规定地下车库都应设置送、排风系统，以送入新鲜空气排出地下车库污染的空气，但在一些建设时间较早的小区，地下停车库根本没有排风设备，而在一些新建小区地下停车库虽然有排风系统，一般也存在开启排风系统通风量不足或根本就不排风的问题。它导致的直接后果是，汽车进出车库排放的尾气不易排出，在地下停车库内大量聚集有毒有害气体，车库内弥漫着呛鼻的气味，令人无法忍受。这一现象严重恶化了车库内的空气质量，小车司机及随行人员成为直接的受害者。
一氧化碳是汽车尾气的主要成分，一氧化碳在大气中的存留时间很长，一般可存留2～3年。因此，这是一种数量大、积累性强的大气污染物。一氧化碳随空气进入人体后，经肺泡进入血液循环，能与血液中红细胞里的血红蛋白、血液外的肌红蛋白和含二价铁的细胞呼吸酶等形成可逆性结合。高浓度一氧化碳可引起急性中毒，中毒者常出现脉弱，呼吸变慢等反应，后衰竭致死。慢性一氧化碳中毒会出现头痛、头晕、记忆力降低等神经衰弱症状。
而经过调查及研究，关于一氧化碳的释放量计算，由于地下车库的汽车类型和各种类型汽车的数量较难准确确定，需要投入大量的人力资源来测量和处理地下车库的一氧化碳浓度超标问题，对于小区的物业管理以及大型停车场的车库管理来说，显然是不现实的。在这种情况下，如果能发明一种智能控制系统，将其安装在地下车库，自动监测一氧化碳含量，并在含量超标时自动启动排风功能，是一种较为合理的选择。
一氧化碳是无色，无臭，无味，对吸入对人体有十分大的伤害。它会结合血红蛋白生成碳氧血红蛋白导致人缺氧。较常见的一氧化碳中毒症状，如头痛，E心，呕吐，头晕，疲劳和虚弱的感觉，暴露在一氧化碳中可能严重损害心脏和中枢神经系统，会有后遗症。
根据测试，空气中的一氧化碳浓度达到50ppm时，健康成年人可以承受8小时；达到200ppm时，健康成年人2～3小时后，轻微头痛、乏力；达到400ppm时，健康成年人1～2小时内前额痛，3小时后威胁生命；到800ppm时，健康成年人45分钟内，眼花、E心、痉挛，2小时内失去知觉，2～3小时内死亡。
地下车库一氧化碳的产生主要源自于汽车发动机，当发动机怠速运行时，由于汽油燃烧不充分，会产生含有大量CO的尾气。地下停车场属于密闭环境，车辆进出比较频繁，所排放的尾气也不易排出，极易积累大量CO气体，导致停车场内弥漫着呛鼻的气味，损害人的身体健康。因此，地下车库、停车场内应配有送、排风系统，用新鲜空气进行置换，地下汽车库CO含量长期应低于25ppm，短期不应高于37.5ppm。
但目前许多地下车库在运行管理时，每小时的机械换气次数常常不能满足此要求，使车库内的废气浓度无法通过机械通风系统进行有效地稀释达到稀释废气标准，给车库的使用者带来不利影响。
二、各国地下车库CO标准及依据
1、《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002
规定：车间内允许Z高CO浓度为30mg/m3，当作业时间一次不超过30min时，CO允许浓度可放宽到100 mg/m3，当作业时间为10~20min内大允许浓度为200mg/m3。
2、《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2-2002
工作场所空气中有毒物质容许浓度
名称 | 区域 | Z高容许浓度（mg/m3） | 时间加权容许浓度（mg/m3） | 短时间接触容许浓度（mg/m3） |
一 氧 化 碳 | 非高原 | -- | 20 | 30 |
高 原（2000~3000m） | 20 | -- | -- | |
高原 （＞3000m） | 30 | -- | -- |
时间加权容许浓度：要求采集有代表性的样品，按8小时工作日内各个接触持续时间与其相应浓度的乘积之和除以8，得出8小时的时间加权平均浓度。
短时间接触容许浓度：一般采集接触15分钟的空气样品；接触时间短于15分钟时，以15分钟的时间加权平均浓度计算。
3、《环境空气质量标准》GB 3095－1996
本标准规定了各项污染物不允许超过的浓度限值：
污染物名称 | 取值时间 | 浓度限值（mg/m3） | ||
一级标准 | 二级标准 | 三级标准 | ||
一氧化碳CO | 日平均 | 4.00 | 4.00 | 6.00 |
1小时平均 | 10.00 | 10.00 | 20.00 | |
一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。
二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。
三类区为特定工业区。
一类区执行一级标准，二类区执行二级标准，三类区执行三级标准。
4、《室内空气质量标准》GB/T18883-2002
室内空气质量标准：
名称 | 单位 | 标准值 | 备注 |
一氧化碳CO | >mg/m3 | 10 | 1h均值 |
5、欧洲Ⅱ号排放标准
以设计乘员数不超过6人(包括司机)，且大总质量不超过2.5t的轿车为例。2004年1月1日以后我国将要实行的欧洲Ⅱ号排放标准：汽油车一氧化碳不超过2.2g／km，碳氢化合物不超过0.5g／km；柴油车一氧化碳不超过1.0g／km，碳氢化合物不超过0.7g／km，颗粒物不超过0.08g／km。
6、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
地下停车库的通风系统，宜根据使用情况对通风机设置定时启停（台数）控制或根据车库内的CO浓度进行自动运行控制。停车库中CO容许浓度规定为（3~5）×10-6 m3/ m3。
7、国外法规车库中CO浓度限制
WHO（World Health Organization）1987：推荐CO暴露水平：1小时CO暴露水平——轻度劳动者不超过75ppm，重度劳动者50ppm；8小时CO暴露水平——低于25ppm。（世界卫生组织总则）
ANSI/ASHRAE 62-1989：即使不是连续占用的空间（如停车库）也要求通风，CO暴露限制——1小时35ppm，8小时9ppm。（美国）
加拿大：停车库大可接受CO水平—1小时30ppm，8小时13ppm。
芬兰：停车库卫生规章限制CO暴露水平—8小时平均30ppm，15分钟平均75ppm
法国：停车库CO浓度20分钟100ppm，8小时50ppm。
德国：封闭停车设施，CO浓度的平均值—在半小时的期间不超过100pp（在离地面1.5m处测量）。
虽然各国的法规要求不同，但长期CO暴露水平限制在25ppm可以满足以上所有法律。
8、各国车库通风要求
日韩：通风量6.9~8.3 L/(s·m2)，根据车库大小和车辆类型变化。
芬兰：办公大楼的停车场通风量2.7 L/(s·m2)。
瑞典：建筑法律要求大型独立车库的通风量——至少0.9 L/(s·m2)。
法国：对地板面积大于20000 m2的封闭车库，通风量——167 L/(s·车)。
美国：封闭的停车库要求7.5L/(s·m2)。
德国：封闭停车设施通风量：小车库1.67 L/(s·m2)，大车库3.35 L/(s·m2)
中国：要求每小时换气6次，与法国规定十分接近。
《汽车库建筑设计规范》对此要求：汽车库内当采用天然采光，其停车空间天然采光系数不宜小于0.5%，或其窗地面积比宜大于1：15，且该规范也对汽车库的通风做如下规定：
地下汽车库宜设置独立的送风、排风系统。其风量应按允许的废气标准量计算，且换气次数每小时不应小于6次。
9、结论：结合以上数据理论智能型风机的CO启动浓度应设为：30~40ppm。
三、地下车库CO自动监测系统方案及实现
如上图所示，我们的地下车库CO自动监测系统分为三个部分：一氧化碳CO探测器、联动风机控制器、计算机展示平台。
系统特点：
（1）高灵敏度CO传感器，检测精准；
（2）标准RS485接口，安装简单方便；
（3）报警提醒，标准信号输出；
（4）多点监控，一台采集控制器可以接入15台探测器；
（5）多路报警开关量输出，自动控制风机；
（6）LCD多功能液晶屏，实时显示浓度值；
（7）摆脱监控局限性，采用B/S架构云平台，数据多设备实现同时监控。
1、一氧化碳CO探测器
智易时代一氧化碳CO探测器采用电化学传感器，拥有精度高、量程大、稳定性强的特点。现场一氧化碳浓度检测仪能够多点实时监测地下车库内一氧化碳浓度值，并且可以将数据上传到联动控制器集中显示。
国家现行规范中只对石油化工企业的有DU气体探测器布放要求做了规定，并未对地下车库中CO传感器安装位置有具体要求，多少米设置一个CO传感器合适？这个问题一直困扰着设计人员，《石油化工可燃气体和有DU气体检测报警设计规范》第4.2.2条针对封闭或局部通风不良的半敞开厂房，有DU气体探测器距释放源不大于1m。首先车库并不是一个密闭场所，只能算是通风不良场所，每辆汽车都可能成为释放源，释放源的点是不确定的，也不可能给每个车位设置有DU气体探测器。既然规范没有给出答案，只有通过工程实例，经过综合比较，才能给出一个比较合理的数值，经笔者走访调查，目前车库中一个CO浓度探测器的保护半径约为500m2左右，设计中可按300～500m2取值，现阶段只能按此值估算探测器数量，探测器尽量安装在车位附近，那里CO浓度比较高。因CO比空气略轻，安装方式一般距离地面0.3～0.6米，实际工程中多取0.6m，这个距离一般也是儿童的呼吸高度，故取值比较合理。
检测气体 | 一氧化碳（CO） |
传感器 | 电化学原理 |
量程 | 0-1000ppm |
响应时间 | ＜30秒 |
输出信号 | 总线制485输出 |
传输电缆 | RVVP 4×1.0mm2 |
工作电压 | 12VDC |
相对湿度 | ≤90%Ｒ.Ｈ |
壳体 | 防尘外壳 |
尺寸 | 110*110*40 |
安装方式 | 壁挂式 |
防护等级 | IP55 |
2、采集控制器
数据采集控制器用来集中显示各监测点的一氧化碳浓度值。同时控制器与排风系统关联，当一氧化碳浓度值超过预设报警值时能够自动报警并控制启动排风系统。
采集控制器一般安装在风机控制室内，与一氧化碳CO探测器采用四芯线RS485协议连接。控制器内部要有继电器报警开关量输出用于控制排风系统。控制器的规格参数如下：
检测气体 | 一氧化碳（CO） |
量程 | 0-1000ppm |
显示方式 | LED显示 |
输入信号 | RS485 |
输出信号 | 风机开关量输出 |
传输电缆 | RVVP 4×1.0mm2 |
工作电压 | 220VAC |
尺寸 | 568mmx 355mmx121mm |
安装方式 | 壁挂式 |
风机由控制器联动，当一氧化碳浓度超标时自动启动风机；当一氧化碳浓度恢复正常时，风机自动停止。
在地下停车场，根据实际需求(或是通风的具体要求)，测量空气污染指数(主要是一氧化碳的含量)，从而控制机械通风。
3、地下车库CO监测云平台
地下车库管理人员可以在监控室电脑上打开浏览器输入IP地址即可进入我们的云平台。以下为平台功能：
（1）实时数据
此界面可以直观的实时查看各防区CO探测器数值及各防区对应的排风机运行状态。
（2）报警管理
此界面可以实时查看各CO探测器报警信息，如果监测到的数据超过系统预先设定好的超标限值，平台会自动发送报警短信到LIANXI人SHOU机中。
（3）用户管理
此界面可以自由添加多个用户，不同用户可以在不同的计算机或不同网络环境下进行查看此平台。
四、项目实例
此项目为某省市小区地下车库CO自动监测项目，车库为地下一平层，占地面积为22000平方米，监控室在车库出口处，我公司根据现场风机室位置及排风口位置，将此地下一平层划分为六个分区，*分区设置一台采集控制器及11台一氧化碳CO探测器，第二分区设置一台采集控制器及8台一氧化碳CO探测器，第三分区设置一台采集控制器及8台一氧化碳CO探测器，第四分区设置一台采集控制器及7台一氧化碳CO探测器，第五分区设置一台采集控制器及4台一氧化碳CO探测器，第五分区设置一台采集控制器及2台一氧化碳CO探测器。
各分区探测器到采集控制器之间采用RVVP4*1.0平方通讯线缆连接，可将实时数据传输到控制器中，6台采集控制器通过光纤线缆连接到车库监控室电脑中，每台控制器通过线缆接入风机PLC控制接口，通过开关量信号控制风机启停状态。
