專利名稱：一種機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及環(huán)保技術領域，尤其涉及ー種機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)。
技術背景 對機動車尾氣污染進行研究始于上個世紀中期的歐美國家，我國則開始于上個世紀80年代。在尾氣污染監(jiān)測方面，國內(nèi)外許多學者都進行過大量工作，不僅應用了現(xiàn)代物理、化學分析方法研制了大量尾氣污染監(jiān)測儀器，取代了常規(guī)的塑料袋收集法，而且還根據(jù)尾氣污染特征建立了許多數(shù)學預測模型，并結(jié)合GIS (地理信息系統(tǒng)，GeographicInformation System)和RS (遠距離的監(jiān)測技術，remote sensing)手段在大多數(shù)城市進行了實證研究。在現(xiàn)有技術中，機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)采用了四個紅外監(jiān)測器分別完成CO、CO2, NO、HC污染物的測量，監(jiān)測器響應的不一致性給測量結(jié)果帶來較大的誤差，而且，該系統(tǒng)采用接收和發(fā)射分開的儀器結(jié)構(gòu)，無法在道路上對行駛的機動車實時測量。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題在于提供ー種機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)，能夠分別對機動車在運動過程中排放的CO、CO2, NO以及HC污染物進行自動監(jiān)測，提高了監(jiān)測精度，而且自動化程度高，監(jiān)測速度快，大大提高了工作效率。為解決上述技術問題，本實用新型提出了ー種機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)，包括微控制器以及分別與微控制器連接的電源模塊、人機交互模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊、數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括與微控制器連接的數(shù)據(jù)處理單元以及分別與該數(shù)據(jù)處理單元連接的CO數(shù)據(jù)采集単元、CO2數(shù)據(jù)采集単元、NO數(shù)據(jù)采集単元、HC數(shù)據(jù)采集単元、環(huán)境數(shù)據(jù)采集單
J Li o進ー步地，還包括與微控制器連接的用于存儲數(shù)據(jù)的存儲模塊。進ー步地，還包括與微控制器連接的自動控制模塊，所述自動控制模塊用于通知上位機儀器的狀態(tài)，數(shù)據(jù)的高低報警。進ー步地，還包括與微控制器連接的開關量輸入模塊。進ー步地，所述數(shù)據(jù)輸出模塊包括串口數(shù)據(jù)輸出模塊和或可配置無線發(fā)射模塊。上述技術方案至少具有如下有益效果本實用新型通過采用在所述數(shù)據(jù)采集模塊上設置與微控制器連接的數(shù)據(jù)處理單元以及分別與該數(shù)據(jù)處理單元連接的CO數(shù)據(jù)采集單元、CO2數(shù)據(jù)采集単元、NO數(shù)據(jù)采集単元、HC數(shù)據(jù)采集単元、煙塵數(shù)據(jù)采集単元、HC環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元，能夠分別對機動車在運動過程中排放的尾氣中CO、CO2, NO2, HC污染物進行自動監(jiān)測，不同的污染物采用不同的數(shù)據(jù)采集單元進行監(jiān)測，避免了監(jiān)測器響應的不一致性給監(jiān)測結(jié)果帶來的誤差，提高了監(jiān)測精度，而且可以在道路上對行駛的機動車實時監(jiān)測，自動化程度高，監(jiān)測速度快，大大提高了工作效率。
圖1是本實用新型實施例機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)的原理框圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進ー步描述。如圖1所示，本實用新型實施例的機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)包括微控制器1、電源模塊
2、人機交互模塊3、數(shù)據(jù)輸出模塊4以及數(shù)據(jù)采集模塊5。微控制器I采用飛利浦公司的32位處理器為核心，并帶有FLASH (不揮發(fā)性)存儲器及看門狗定時器等外圍電路，這樣，當電源模塊2不能給整個系統(tǒng)供電吋，F(xiàn)LASH存儲器可以保證在沒有電流供應的條件下也能夠長久地保持數(shù)據(jù)，而看門狗定時器電路用于監(jiān)測微控制器I程序運行狀態(tài)，防止程序發(fā)生死循環(huán)。電源模塊2與微控制器I連接，電源模塊2為整個系統(tǒng)供電，其內(nèi)部設有電壓隔離模塊，電壓隔離模塊將對模擬電路部分和數(shù)字電路部分的供電進行3000V的DC (域控制器)隔離，數(shù)字電路部分再采用磁珠隔離方式將數(shù)據(jù)輸出模塊4及微控制器I進行隔離，有效保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時電源模塊2內(nèi)部設置有自備電源，在運行中如遇停電，自備電源立即啟動，維持系統(tǒng)繼續(xù)運行，保全已采集的數(shù)據(jù)信息，當剰余量不足時，下述自動控制模塊7自動控制響鈴報警動作。人機交互模塊3與微控制器I連接，其包括液晶顯示界面及觸摸屏，能對模塊的通訊類型及通訊參數(shù)進行設置、對歷史數(shù)據(jù)的查詢、儀器的標定以及測量數(shù)值的顯示等，而且采用大屏幕液晶顯示，人機對話性能好，易操作。數(shù)據(jù)輸出模塊4與微控制器I連接，用于和主站之間進行數(shù)據(jù)的通訊。數(shù)據(jù)輸出模塊4包括串口數(shù)據(jù)輸出模塊41和或可配置無線發(fā)射模塊42，讀取測量數(shù)據(jù)時可以使用模擬量的方式讀取，也可以通過RS232/485的方式讀取儀器測量數(shù)據(jù)、儀器的運行狀態(tài)、反控等。在本實施例中，可配置無線發(fā)射模塊42是可配置的GSM/CDMA通訊模塊，其作為多功能數(shù)據(jù)采集器的一部分，可配置無線發(fā)射模塊42可根據(jù)用戶需求進行配置，即當用戶需要用到GSM/CDMA通訊功能的時候可用到該模塊，而當用戶不需要該通訊功能的時候則可省去該模塊，節(jié)約成本，數(shù)據(jù)輸出模塊4具有靈活的擴展性能，具備標準的通訊接ロ，能與其它系統(tǒng)兼容。數(shù)據(jù)采集模塊5包括數(shù)據(jù)處理単元51、C0數(shù)據(jù)采集単元52、C02數(shù)據(jù)采集単元53、NO數(shù)據(jù)采集單元54、HC數(shù)據(jù)采集單元55、HC環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元56，數(shù)據(jù)采集模塊5用于把采集到的各種監(jiān)測參數(shù)傳感器電信號轉(zhuǎn)換成測量值，并對各種測量值進行補償，減小由于測量值受溫度，大氣壓強度等的影響。具體地，CO數(shù)據(jù)采集単元52、CO2數(shù)據(jù)采集単元53、NO數(shù)據(jù)采集單元54、HC數(shù)據(jù)采集單元55、HC環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元56分別把采集到的傳感器信號進行放大、濾波、整形等處理后輸入內(nèi)置的AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器，把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號，再送入數(shù)據(jù)處理単元51進行數(shù)據(jù)處理。CO數(shù)據(jù)采集單元52和CO2數(shù)據(jù)采集單元53采用1. 5 ii m波段的半導體激光器作為光源的TDLAS系統(tǒng)(可調(diào)諧半導體激光吸收光譜)分別用于對機動車尾氣中的CO和CO2進行測量，通過調(diào)制光譜二次諧波檢測技術，以滿足對機動車尾氣的在線實時遙測的需要。TDLAS技術利用激光能量被氣體分子“選頻”吸收形成吸收光譜的原理來測量氣體濃度。具體地，半導體激光器發(fā)射出的特定波長的激光束穿過被測氣體吋，被測氣體對激光束進行吸收導致激光強度產(chǎn)生衰減，激光強度的衰減與被測氣體含量成正比，因此，通過測量激光強度衰減信息就可以分析獲得被測氣體的濃度。NO數(shù)據(jù)采集單元54和HC數(shù)據(jù)采集單元55分別用于對機動車尾氣中的NO和HC進行測量。由于NO和HC在200-250nm的紫外波段吸收非常強，利用DOAS技術(差分吸收光譜技術，Differential Optical Absorption Spectroscopy), DOAS 技術是一種長光程空氣質(zhì)量監(jiān)測技術，光源為高壓氙燈，由拋物反射角準直成平行光出射，經(jīng)過IOO-1OOOm的光程，由接收端的導入光柵分光系統(tǒng)，在出射狹縫處用光電倍增管探測，得到吸收光譜。吸收光譜包含了大量來自大氣分子、氣溶膠的散射、燈光譜起伏、反射鏡的光譜選擇性等造成的寬光譜結(jié)構(gòu)，通過對吸收光譜進行高階多項式擬合，用原吸收光譜除以多項式擬合曲線得到吸收分子的特征差分光譜，去除帶寬成分影響，將差分吸收光譜與實驗室獲得的吸收分子的標準濃度的參考光譜進行擬合，計算出濃度。DOAS技術可消除大氣湍流對信號的影響，不同污染物之間的干擾和濕度、氣溶膠的干擾，能夠滿足連續(xù)檢測和實時處理的要求。在200-250nm這個波段內(nèi)NO有三條吸收峰，而且吸收很強，而HC在該波段的吸收為光譜范圍較寬的帶譜，由于在機動車尾氣中NO的濃度也比較高，因此只要選擇ー個吸收峰進行濃度反演就足夠了，這樣NO數(shù)據(jù)采集単元54可以選擇225-230nm的波段，而HC數(shù)據(jù)采集単元55可以選擇NO吸收的兩個波峰之間的波段，即217-223nm的波段。HC環(huán)境數(shù)據(jù)采集単元56采用紅外監(jiān)測器測量機動車運行時的環(huán)境參數(shù)，比如用來測量煙塵和溫度。存儲模塊6與微控制器I連接，其用于存儲數(shù)據(jù)，在本實施例中，存儲模塊6包括512K靜態(tài)RAM和256M內(nèi)存。自動控制模塊7是多路繼電器開關，開關量輸出采用繼電器或光耦輸出，使儀器和外部設備徹底隔離，用開關量的方式通知上位機儀器的狀態(tài)，數(shù)據(jù)的高低報警等，在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。開關量輸入模塊8是用于將外部設備和本系統(tǒng)隔離開來，其與微控制器I連接，具體地，所述開關量輸入模塊8是4路開關量輸入模塊，其采用光耦輸入的方式，使得外部設備和本儀器隔離開來，通過開關量輸入模塊8可以讓外部的上位機設備根據(jù)需要控制一體化多參數(shù)控制器，如標定，修改參數(shù)等，作為另ー種實施方式，所述開關量輸入模塊8也可采用繼電器輸入的方式，同樣可以達到相同有益效果。作為另ー種實施方式，采用CO) (CO)圖像傳感器,Charge-coupled Device)能夠測到200-250nm范圍內(nèi)的光譜。通過拍攝并把圖像像素轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，可以精確識別機動車類型和型號，自動記錄車牌號，確認過往超標排放的機動車。在使用過程中，機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)利用設在各路段的智能環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)采集儀通過多種數(shù)據(jù)采集模塊5獲取多種污染源的基礎數(shù)據(jù)，并監(jiān)測機動車發(fā)動機的運行エ況；數(shù)據(jù)采集模塊5將收到的不同格式的數(shù)據(jù)整合成統(tǒng)ー的標準格式，通過數(shù)據(jù)輸出模塊4傳至中心機，中心機對各種污染數(shù)據(jù)進行存儲、分析并自動生成所需報表，本系統(tǒng)對所有監(jiān)控點可實現(xiàn)24小時不下線的實時監(jiān)控，實現(xiàn)分別對機動車在運動過程中排放的尾氣中CO、C02、N02、HC污染物進行自動監(jiān)測，提高了監(jiān)測精度，而且可以在道路上對行駛的機動車實時監(jiān)測，自動化程度高，監(jiān)測速度快，大大提高了工作效率。以上所述是本實用新型的具體實施方式
，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)，包括微控制器(I)以及分別與微控制器(I)連接的電源模塊(2)、人機交互模塊(3)、數(shù)據(jù)輸出模塊(4)、數(shù)據(jù)采集模塊(5)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊(5)包括與微控制器(I)連接的數(shù)據(jù)處理單元(51)以及分別與該數(shù)據(jù)處理單元(51)連接的CO數(shù)據(jù)采集單元(52 )、CO2數(shù)據(jù)采集單元(53 )、NO數(shù)據(jù)采集單元(54 )、HC數(shù)據(jù)采集單元(55)、環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元(56)。
2.如權(quán)利要求1所述的機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括與微控制器(I)連接的用于存儲數(shù)據(jù)的存儲模塊(6 )。
3.如權(quán)利要求1所述的機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括與微控制器(I)連接的自動控制模塊(7)，所述自動控制模塊(7)用于通知上位機儀器的狀態(tài)，數(shù)據(jù)的高低報目O
4.如權(quán)利要求1所述的機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括與微控制器(I)連接的開關量輸入模塊(8)。
5.如權(quán)利要求1所述的機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)輸出模塊(4)包括串口數(shù)據(jù)輸出模塊(41)和或可配置無線發(fā)射模塊(42 )。
專利摘要本實用新型公開了一種機動車尾氣監(jiān)控系統(tǒng)，包括微控制器以及分別與微控制器連接的電源模塊、人機交互模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊、數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括與微控制器連接的數(shù)據(jù)處理單元以及分別與該數(shù)據(jù)處理單元連接的CO數(shù)據(jù)采集單元、CO2數(shù)據(jù)采集單元、NO數(shù)據(jù)采集單元、HC數(shù)據(jù)采集單元、環(huán)境數(shù)據(jù)采集單元。本實用新型通過采用所述數(shù)據(jù)采集模塊中不同的數(shù)據(jù)采集單元，分別對機動車在運動過程中排放的尾氣中CO、CO2、NO、HC污染物進行自動監(jiān)測，提高了監(jiān)測精度，而且自動化程度高，監(jiān)測速度快，大大提高了工作效率。
文檔編號G01N21/39GK202869972SQ20122050414
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者趙希朋, 楊旭, 李 浩 申請人:宇星科技發(fā)展(深圳)有限公司