地下車庫CO在線監(jiān)測系統(tǒng)

• 背景介紹

隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，汽車已進入尋常百姓家庭，許多新建公共建筑和住宅小區(qū)地下車庫已經(jīng)成為房地產(chǎn)建設(shè)項目的必需配套設(shè)施。按相關(guān)規(guī)定地下車庫都應(yīng)設(shè)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)通風(fēng)量不足或根本就不排風(fēng)的問題。它導(dǎo)致的直接后果是，汽車進出車庫排放的尾氣不易排出，在地下停車庫內(nèi)大量聚集有毒有害氣體，車庫內(nèi)彌漫著嗆鼻的氣味，令人無法忍受。這一現(xiàn)象嚴重惡化了車庫內(nèi)的空氣質(zhì)量，小車司機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、積累性強的大氣污染物。一氧化碳隨空氣進入人體后，經(jīng)肺泡進入血液循環(huán)，能與血液中紅細胞里的血紅蛋白、血液外的肌紅蛋白和含二價鐵的細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)，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，并在含量超標時自動啟動排風(fēng)功能，是一種較為合理的選擇。

一氧化碳是無色，無臭，無味，對吸入對人體有十分大的傷害。它會結(jié)合血紅蛋白生成碳氧血紅蛋白導(dǎo)致人缺氧。較常見的一氧化碳中毒癥狀，如頭痛，E心，嘔吐，頭暈，疲勞和虛弱的感覺，暴露在一氧化碳中可能嚴重損害心臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，會有后遺癥。

根據(jù)測試，空氣中的一氧化碳濃度達到50ppm時，健康成年人可以承受8小時；達到200ppm時，健康成年人2～3小時后，輕微頭痛、乏力；達到400ppm時，健康成年人1～2小時內(nèi)前額痛，3小時后威脅生命；到800ppm時，健康成年人45分鐘內(nèi)，眼花、E心、痙攣，2小時內(nèi)失去知覺，2～3小時內(nèi)死亡。

地下車庫一氧化碳的產(chǎn)生主要源自于汽車發(fā)動機，當發(fā)動機怠速運行時，由于汽油燃燒不充分，會產(chǎn)生含有大量CO的尾氣。地下停車場屬于密閉環(huán)境，車輛進出比較頻繁，所排放的尾氣也不易排出，極易積累大量CO氣體，導(dǎo)致停車場內(nèi)彌漫著嗆鼻的氣味，損害人的身體健康。因此，地下車庫、停車場內(nèi)應(yīng)配有送、排風(fēng)系統(tǒng)，用新鮮空氣進行置換，地下汽車庫CO含量長期應(yīng)低于25ppm，短期不應(yīng)高于37.5ppm。

但目前許多地下車庫在運行管理時，每小時的機械換氣次數(shù)常常不能滿足此要求，使車庫內(nèi)的廢氣濃度無法通過機械通風(fēng)系統(tǒng)進行有效地稀釋達到稀釋廢氣標準，給車庫的使用者帶來不利影響。

二、各國地下車庫CO標準及依據(jù)

1、《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》GBZ1-2002

規(guī)定：車間內(nèi)允許Z高CO濃度為30mg/m3，當作業(yè)時間一次不超過30min時，CO允許濃度可放寬到100 mg/m3，當作業(yè)時間為10~20min內(nèi)大允許濃度為200mg/m3。

2、《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》GBZ2-2002

工作場所空氣中有毒物質(zhì)容許濃度

時間加權(quán)容許濃度：要求采集有代表性的樣品，按8小時工作日內(nèi)各個接觸持續(xù)時間與其相應(yīng)濃度的乘積之和除以8，得出8小時的時間加權(quán)平均濃度。

短時間接觸容許濃度：一般采集接觸15分鐘的空氣樣品；接觸時間短于15分鐘時，以15分鐘的時間加權(quán)平均濃度計算。

3、《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》GB 3095－1996
本標準規(guī)定了各項污染物不允許超過的濃度限值：

一類區(qū)為自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其它需要特殊保護的地區(qū)。

二類區(qū)為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。

三類區(qū)為特定工業(yè)區(qū)。
一類區(qū)執(zhí)行一級標準，二類區(qū)執(zhí)行二級標準，三類區(qū)執(zhí)行三級標準。

4、《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》GB/T18883-2002
室內(nèi)空氣質(zhì)量標準：

5、歐洲Ⅱ號排放標準

以設(shè)計乘員數(shù)不超過6人(包括司機)，且大總質(zhì)量不超過2.5t的轎車為例。2004年1月1日以后我國將要實行的歐洲Ⅱ號排放標準：汽油車一氧化碳不超過2.2g／km，碳氫化合物不超過0.5g／km；柴油車一氧化碳不超過1.0g／km，碳氫化合物不超過0.7g／km，顆粒物不超過0.08g／km。

6、《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2005

地下停車庫的通風(fēng)系統(tǒng)，宜根據(jù)使用情況對通風(fēng)機設(shè)置定時啟停（臺數(shù)）控制或根據(jù)車庫內(nèi)的CO濃度進行自動運行控制。停車庫中CO容許濃度規(guī)定為（3~5）×10-6 m3/ m3。
7、國外法規(guī)車庫中CO濃度限制

WHO（World Health Organization）1987：推薦CO暴露水平：1小時CO暴露水平——輕度勞動者不超過75ppm，重度勞動者50ppm；8小時CO暴露水平——低于25ppm。（世界衛(wèi)生組織總則）

ANSI/ASHRAE 62-1989：即使不是連續(xù)占用的空間（如停車庫）也要求通風(fēng)，CO暴露限制——1小時35ppm，8小時9ppm。（美國）

加拿大：停車庫大可接受CO水平—1小時30ppm，8小時13ppm。

芬蘭：停車庫衛(wèi)生規(guī)章限制CO暴露水平—8小時平均30ppm，15分鐘平均75ppm

法國：停車庫CO濃度20分鐘100ppm，8小時50ppm。

德國：封閉停車設(shè)施，CO濃度的平均值—在半小時的期間不超過100pp（在離地面1.5m處測量）。

雖然各國的法規(guī)要求不同，但長期CO暴露水平限制在25ppm可以滿足以上所有法律。

8、各國車庫通風(fēng)要求

日韓：通風(fēng)量6.9~8.3 L/(s·m2)，根據(jù)車庫大小和車輛類型變化。

芬蘭：辦公大樓的停車場通風(fēng)量2.7 L/(s·m2)。

瑞典：建筑法律要求大型獨立車庫的通風(fēng)量——至少0.9 L/(s·m2)。

法國：對地板面積大于20000 m2的封閉車庫，通風(fēng)量——167 L/(s·車)。

美國：封閉的停車庫要求7.5L/(s·m2)。

德國：封閉停車設(shè)施通風(fēng)量：小車庫1.67 L/(s·m2)，大車庫3.35 L/(s·m2)

中國：要求每小時換氣6次，與法國規(guī)定十分接近。

《汽車庫建筑設(shè)計規(guī)范》對此要求：汽車庫內(nèi)當采用天然采光，其停車空間天然采光系數(shù)不宜小于0.5%，或其窗地面積比宜大于1：15，且該規(guī)范也對汽車庫的通風(fēng)做如下規(guī)定：

地下汽車庫宜設(shè)置獨立的送風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)。其風(fēng)量應(yīng)按允許的廢氣標準量計算，且換氣次數(shù)每小時不應(yīng)小于6次。

9、結(jié)論：結(jié)合以上數(shù)據(jù)理論智能型風(fēng)機的CO啟動濃度應(yīng)設(shè)為：30~40ppm。

三、地下車庫CO自動監(jiān)測系統(tǒng)方案及實現(xiàn)

如上圖所示，我們的地下車庫CO自動監(jiān)測系統(tǒng)分為三個部分：一氧化碳CO探測器、聯(lián)動風(fēng)機控制器、計算機展示平臺。

系統(tǒng)特點：

（1）高靈敏度CO傳感器，檢測精準；

（2）標準RS485接口，安裝簡單方便；

（3）報警提醒，標準信號輸出；

（4）多點監(jiān)控，一臺采集控制器可以接入15臺探測器；

（5）多路報警開關(guān)量輸出，自動控制風(fēng)機；

（6）LCD多功能液晶屏，實時顯示濃度值；

（7）擺脫監(jiān)控局限性，采用B/S架構(gòu)云平臺，數(shù)據(jù)多設(shè)備實現(xiàn)同時監(jiān)控。

1、一氧化碳CO探測器

智易時代一氧化碳CO探測器采用電化學(xué)傳感器，擁有精度高、量程大、穩(wěn)定性強的特點。現(xiàn)場一氧化碳濃度檢測儀能夠多點實時監(jiān)測地下車庫內(nèi)一氧化碳濃度值，并且可以將數(shù)據(jù)上傳到聯(lián)動控制器集中顯示。

國家現(xiàn)行規(guī)范中只對石油化工企業(yè)的有DU氣體探測器布放要求做了規(guī)定，并未對地下車庫中CO傳感器安裝位置有具體要求，多少米設(shè)置一個CO傳感器合適？這個問題一直困擾著設(shè)計人員，《石油化工可燃氣體和有DU氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范》第4.2.2條針對封閉或局部通風(fēng)不良的半敞開廠房，有DU氣體探測器距釋放源不大于1m。首先車庫并不是一個密閉場所，只能算是通風(fēng)不良場所，每輛汽車都可能成為釋放源，釋放源的點是不確定的，也不可能給每個車位設(shè)置有DU氣體探測器。既然規(guī)范沒有給出答案，只有通過工程實例，經(jīng)過綜合比較，才能給出一個比較合理的數(shù)值，經(jīng)筆者走訪調(diào)查，目前車庫中一個CO濃度探測器的保護半徑約為500m²左右，設(shè)計中可按300～500m²取值，現(xiàn)階段只能按此值估算探測器數(shù)量，探測器盡量安裝在車位附近，那里CO濃度比較高。因CO比空氣略輕，安裝方式一般距離地面0.3～0.6米，實際工程中多取0.6m，這個距離一般也是兒童的呼吸高度，故取值比較合理。

2、采集控制器

數(shù)據(jù)采集控制器用來集中顯示各監(jiān)測點的一氧化碳濃度值。同時控制器與排風(fēng)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，當一氧化碳濃度值超過預(yù)設(shè)報警值時能夠自動報警并控制啟動排風(fēng)系統(tǒng)。

采集控制器一般安裝在風(fēng)機控制室內(nèi)，與一氧化碳CO探測器采用四芯線RS485協(xié)議連接。控制器內(nèi)部要有繼電器報警開關(guān)量輸出用于控制排風(fēng)系統(tǒng)。控制器的規(guī)格參數(shù)如下：

風(fēng)機由控制器聯(lián)動，當一氧化碳濃度超標時自動啟動風(fēng)機；當一氧化碳濃度恢復(fù)正常時，風(fēng)機自動停止。

在地下停車場，根據(jù)實際需求(或是通風(fēng)的具體要求)，測量空氣污染指數(shù)(主要是一氧化碳的含量)，從而控制機械通風(fēng)。

3、地下車庫CO監(jiān)測云平臺

地下車庫管理人員可以在監(jiān)控室電腦上打開瀏覽器輸入IP地址即可進入我們的云平臺。以下為平臺功能：

（1）實時數(shù)據(jù)

此界面可以直觀的實時查看各防區(qū)CO探測器數(shù)值及各防區(qū)對應(yīng)的排風(fēng)機運行狀態(tài)。

（2）報警管理

此界面可以實時查看各CO探測器報警信息，如果監(jiān)測到的數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定好的超標限值，平臺會自動發(fā)送報警短信到LIANXI人SHOU機中。

（3）用戶管理

此界面可以自由添加多個用戶，不同用戶可以在不同的計算機或不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行查看此平臺。

四、項目實例

此項目為某省市小區(qū)地下車庫CO自動監(jiān)測項目，車庫為地下一平層，占地面積為22000平方米，監(jiān)控室在車庫出口處，我公司根據(jù)現(xiàn)場風(fēng)機室位置及排風(fēng)口位置，將此地下一平層劃分為六個分區(qū)，*分區(qū)設(shè)置一臺采集控制器及11臺一氧化碳CO探測器，第二分區(qū)設(shè)置一臺采集控制器及8臺一氧化碳CO探測器，第三分區(qū)設(shè)置一臺采集控制器及8臺一氧化碳CO探測器，第四分區(qū)設(shè)置一臺采集控制器及7臺一氧化碳CO探測器，第五分區(qū)設(shè)置一臺采集控制器及4臺一氧化碳CO探測器，第五分區(qū)設(shè)置一臺采集控制器及2臺一氧化碳CO探測器。

各分區(qū)探測器到采集控制器之間采用RVVP4*1.0平方通訊線纜連接，可將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破髦校?臺采集控制器通過光纖線纜連接到車庫監(jiān)控室電腦中，每臺控制器通過線纜接入風(fēng)機PLC控制接口，通過開關(guān)量信號控制風(fēng)機啟停狀態(tài)。