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汽车尾气对大气污染的智能检测装置及其检测方法

阅读：1017发布：2020-07-19

专利汇可以提供汽车尾气对大气污染的智能检测装置及其检测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种汽车尾气对大气污染的智能检测装置及其检测方法，包括数据检测模块、存储模块、数据传输模块、显示控制模块、声光报警模块以及控制处理模块；数据检测模块监测所需车辆各项信息，并将其记录于所述存储模块；数据传输模块传送存储模块内的信息；显示控制模块输入信息至存储模块，或者调用显示存储模块中的信息；声光报警模块调用存储模块中的信息，超标则进行报警；控制处理模块为实现其他模块功能的核心模块。本发明提供的装置及其检测方法体积小，简单便捷，适应车型广，通用性强，为尾气排放标准和新的治理对策的制定提供数据支持。，下面是汽车尾气对大气污染的智能检测装置及其检测方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.汽车尾气对大气污染的智能检测装置，其特征在于：包括数据检测模块、存储模块、数据传输模块、显示控制模块、声光报警模块以及控制处理模块；
所述数据检测模块监测所需车辆各项信息，并将其记录于所述存储模块；
所述数据传输模块传送存储模块内的信息；
所述显示控制模块输入信息至存储模块，或者调用显示存储模块中的信息；
所述声光报警模块调用存储模块中的信息，超标则进行报警；
所述控制处理模块为实现其他模块功能的核心模块。
2.根据权利要求1所述的汽车尾气对大气污染的智能监测装置，其特征在于：所述数据检测模块包括气体检测模块和车速检测模块；
所述气体检测模块采集车辆排放的各项待检测尾气浓度值以及气体流量信息；
所述车速检测模块采集车辆的引擎转速和行车速度的信息。
3.根据权利要求2所述的汽车尾气对大气污染的智能监测装置，其特征在于：
所述气体检测模块为尾气检测器，包括紫外差分吸收光谱仪和气体流量检测仪，检测汽车尾气排放管口内5-10厘米处尾气；
所述车速检测模块为车速传感器和转速传感器，与汽车OBD 接口相连，置于驾驶室；
所述存储模块为硬盘或者存储卡；
所述数据传输模块为NRF24L01芯片；
所述显示控制模块为触控式显示屏；
所述声光报警模块为蜂鸣器和 LED灯，置于驾驶室；
所述控制处理模块为单片机。
4.根据权利要求1所述的汽车尾气对大气污染的智能监测装置，其特征在于：所述控制处理模块连接有计算处理装置，所述计算处理装置包括接口单元、操作面板和指示单元；
所述接口单元连接控制处理模块，以相互通信；
所述操作面板为触控式显示屏，以清理数据、重新启动以及调试所有传感器；
所述指示单元监控所有模块的工作情况并表征给用户。
5.根据权利要求4所述的汽车尾气对大气污染的智能监测装置，其特征在于：所述计算处理装置为触控式平板计算机。
6.根据权利要求1所述的汽车尾气对大气污染的智能监测装置，其特征在于：所述数据传输模块为无线数据传输模块。
7.上述任一权利要求所述的汽车尾气对大气污染的智能监测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：获取引擎转速信息，记录到存储模块；
步骤2：控制处理模块实时提取存储模块中的信息并判定，若转速大于0，则进入步骤3，否则返回步骤1；
步骤3：获取气体检测模块和车速检测模块的各种气体浓度、气体流量和车速信息记录在存储模块中；
步骤4：控制处理模块将获取的转速信息、车速信息、气体浓度信息、气体流量信息进行AD转换，并从存储模块中获取车型信息；
步骤5：控制处理模块对转速信息、车速信息和车型信息进行实时分析，根据转速信息、车速信息和车型信息调取存储模块中对应情况下的汽车尾气排放标准；
步骤6：控制处理模块调取实时的尾气浓度信息、气体流量信息进行计算后与排放标准进行比较，如果超过标准则进入步骤7，否则返回步骤2；
步骤7：控制处理模块控制声光报警模块发出声音和灯光警报；
步骤8：控制处理模块调取车速信息、转速信息、尾气浓度信息和超标信息，并将其显示在显示控制模块中；
步骤9：控制处理模块控制声光报警模块退出警报并将超标信息记录在存储模块中。
8.根据权利要求7所述的汽车尾气对大气污染的智能监测装置的检测方法，其特征在于：所述尾气检测器所测得的尾气体积浓度按下列公式逐步转化为质量浓度(g/km):
尾气排放的总体积为V0·t＝V；单次检测所用时间t，尾气流量值V0；
前进的距离vcar·t＝d；车速vcar；
质量浓度气压P，温度T，第i种检测气体的密度ρi，湿度影
响参数kH，体积浓度Ci(ppm)；
国标质量浓度

说明书全文

汽车尾气对大气污染的智能检测装置及其检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及大气污染的智能监测技术领域，具体而言涉及一种汽车尾气对大气污染的智能监测装置及方法。

背景技术

[0002] 自从汽车开始大量的进入普通人的生活，汽车尾气就开始渐渐被人们所认识，从上世纪50年代后就有科研人员对尾气进行分析治理了。如今主要通过建立排放标准，并通过改进燃料、尾气催化剂或者尾气清洁剂等减少有害物排放，不过如今排放标准渐渐提高，国家和个体对尾气越来越重视，科研人员对尾气的监测方法也越来越多，出现了各种新型的尾气检测系统，未来这一研究方向也必将更加深入。

[0003] 目前，国内已对汽车尾气的监测提出了多种方法，并发表了各种论文，但其主要是研究单一路况下不同的监测方法和处理方法，并没有针对多种路况进行说明。

[0004] 为了实现多种路况下汽车尾气的智能监测，可以先监测车况，通过车况和车辆自身信息匹配对应的排放标准，在对排放尾气进行监测，通过与标准的比对记录数据或发出警报，此系统需要记录大量的数据，所以应高效利用存储设备。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种汽车尾气对大气污染的智能检测装置，包括数据检测模块、存储模块、数据传输模块、显示控制模块、声光报警模块以及控制处理模块；数据检测模块监测所需车辆各项信息，并将其记录于存储模块；数据传输模块传送存储模块内的信息；显示控制模块输入信息至存储模块，或者调用显示存储模块中的信息；声光报警模块调用存储模块中的信息，超标则进行报警；控制处理模块为实现其他模块功能的核心模块。

[0006] 作为优化方案：数据检测模块包括气体检测模块和车速检测模块；气体检测模块采集车辆排放的各项待检测尾气浓度值以及气体流量信息；车速检测模块采集车辆的引擎转速和行车速度的信息。

[0007] 作为进一步优化方案：气体检测模块为尾气检测器，包括紫外差分吸收光谱仪和气体流量检测仪，检测汽车尾气排放管口内5-10厘米处尾气；车速检测模块为车速传感器和转速传感器，与汽车OBD 接口相连，置于驾驶室；存储模块为硬盘或者存储卡；数据传输模块为NRF24L01芯片；显示控制模块为触控式显示屏；声光报警模块为蜂鸣器和 LED灯，置于驾驶室；控制处理模块为单片机。

[0008] 作为进一步优化方案：控制处理模块连接有计算处理装置，计算处理装置包括接口单元、操作面板和指示单元；接口单元连接控制处理模块，以相互通信；操作面板为触控式显示屏，以清理数据、重新启动以及调试所有传感器；指示单元监控所有模块的工作情况并表征给用户。

[0009] 作为进一步优化方案：计算处理装置为触控式平板计算机。

[0010] 作为进一步优化方案：数据传输模块为无线数据传输模块。

[0011] 本发明还包括上述任一汽车尾气对大气污染的智能监测装置的检测方法，包括以下步骤：

[0012] 步骤1：获取引擎转速信息，记录到存储模块；

[0013] 步骤2：控制处理模块实时提取存储模块中的信息并判定，若转速大于0，则进入步骤3，否则返回步骤1；

[0014] 步骤3：获取气体检测模块和车速检测模块的各种气体浓度、气体流量和车速信息记录在存储模块中；

[0015] 步骤4：控制处理模块将获取的转速信息、车速信息、气体浓度信息、气体流量信息进行AD转换，并从存储模块中获取车型信息；

[0016] 步骤5：控制处理模块对转速信息、车速信息和车型信息进行实时分析，根据转速信息、车速信息和车型信息调取存储模块中对应情况下的汽车尾气排放标准；

[0017] 步骤6：控制处理模块调取实时的尾气浓度信息、气体流量信息进行计算后与排放标准进行比较，如果超过标准则进入步骤7，否则返回步骤2；

[0018] 步骤7：控制处理模块控制声光报警模块发出声音和灯光警报；

[0019] 步骤8：控制处理模块调取车速信息、转速信息、尾气浓度信息和超标信息，并将其显示在显示控制模块中；

[0020] 步骤9：控制处理模块控制声光报警模块退出警报并将超标信息记录在存储模块中。

[0021] 作为进一步优化方案：尾气检测器所测得的尾气体积浓度按下列公式逐步转化为质量浓度(g/km):

[0022] 尾气排放的总体积为V0·t＝V；t单次检测所用时间，V0尾气流量值；

[0023] 前进的距离vcar·t＝d；车速vcar；

[0024] 质量浓度气压P，温度T，ρi第i种检测气体的密度，kH湿度影响参数，Ci体积浓度(ppm)；

[0025] 国标质量浓度

[0026] 有益效果：本发明提供的装置及其检测方法体积小，简单便捷，适应车型广，通用性强，为尾气排放标准和新的治理对策的制定提供数据支持。附图说明

[0027] 图1为本发明汽车尾气对大气污染的智能监测装置的原理示意图；

[0028] 图2为本发明汽车尾气对大气污染的智能监测装置的控制处理模块连接有计算处理装置的原理示意图；

[0029] 图3所示为本发明汽车尾气对大气污染的智能监测装置的检测方法流程示意图。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

[0031] 本发明汽车尾气对大气污染的智能监测装置包括数据检测模块、存储模块、数据传输模块、显示控制模块、声光报警模块以及控制处理模块，数据检测模块包括气体检测模块和车速检测模块，控制处理模块分别与气体检测模块、车速检测模块、存储模块、声光报警模块、显示控制模块、数据传输模块连接,显示控制模块显示由声光报警模块提供的信息,控制处理模块作为核心模块用于控制上述模块的功能实现。

[0032] 如图1所示，本发明汽车尾气对大气污染的智能监测装置的原理示意图,控制处理模块作为监测装置的核心模块,一方面用以控制和连接气体检测模块、车速检测模块、存储模块、声光报警模块、显示控制模块、数据传输模块,另一方面用以和外界计算机等其它设备连接,以实现装置和其它设备之间的通信。

[0033] 气体检测模块用以采集车辆所排放各项待检测尾气的浓度值以及尾气气体流量，气体检测模块在控制处理模块的控制下工作，并将监测信息记录在存储模块中；气体检测模块包括紫外差分吸收光谱仪和气体流量检测仪，置于汽车尾气排放管附近，用以监测各个监测尾气的浓度和排放尾气的流量。车速检测模块用以采集当前车辆引擎的转速和行车速度的信息，车速检测模块在控制处理模块的控制下工作，并将监测信息记录在存储模块中；车速检测模块包括车速传感器，转速传感器，与汽车OBD借口相接，置于驾驶室内用以监测车辆车速与引擎转速。

[0034] 存储模块用以存储气体检测模块所采集的各种尾气浓度和气体流量的信息，车速检测模块的采集的车速和引擎转速信息以及有控制处理模块处理后的信息。

[0035] 控制处理模块用以从存储模块调用车型信息和车速、转速信息获得该车况下的对应尾气检测标准，再调用尾气浓度数据与标准进行计算比较，将超标信息记录在存储模块中。

[0036] 数据传输模块为无线数据传输模块，用以调用监测端的存储模块中的信息发送给终端的存储模块；

[0037] 显示控制模块用以输入车型信息并将车型信息记录在存储模块中，也可调用存储模块中的车型信息、车速信息、转速信息、尾气浓度信息以及超标信息，并显示出来。

[0038] 控制处理模块采用单片机实现并以程序的形式存储在单片机内，气体检测模块采用紫外差分吸收光谱仪实现，车速检测模块采用传感器实现，无线传输模块采用NRF24L01芯片实现，存储模块采用硬盘或者存储卡实现，如单片机自带的SD卡，显示控制模块采用触控式显示屏实现，声光报警模块采用蜂鸣器和LED灯实现。

[0039] 如图2所示，本发明的控制处理模块连接有计算处理装置的原理示意图,其中,控制处理模块连接的计算机处理装置,该计算机处理装置包括接口单元、操作面板和指示单元。

[0040] 控制处理模块通过接口单元提供的USB接口与计算机处理装置连接,实现计算机处理装置与控制处理模块之间的通信；

[0041] 操作面板通过触控式显示屏实现,用以实现控制处理模块的数据清理、重新启动以及对前述传感器的调试等操作指令；

[0042] 指示单元用以监控上气体检测模块、车速检测模块、存储模块、控制处理模块、声光报警模块、显示控制模块、数据传输模块的工作状况,例如传感器是否工作正常等,并表征给用户,例如可通过指示灯或者文本框的形式显示工作状态。

[0043] 计算机处理装置是一台触控式平板计算机。

[0044] 如图3所示为本发明汽车尾气对大气污染的智能监测装置的检测方法流程示意图，

[0045] 步骤1：获取引擎转速信息，记录到存储模块；

[0046] 步骤2：控制处理模块实时提取存储模块中的信息并判定，若转速大于0，则进入步骤3，否则返回步骤1；

[0047] 步骤3：获取气体检测模块和车速检测模块的各种气体浓度、气体流量和车速信息记录在存储模块中；

[0048] 步骤4：控制处理模块将获取的转速信息、车速信息、气体浓度信息、气体流量信息进行AD转换，并从存储模块中获取车型信息；

[0049] 步骤5：控制处理模块对转速信息、车速信息和车型信息进行实时分析，根据转速信息、车速信息和车型信息调取存储模块中对应情况下的汽车尾气排放标准；

[0050] 步骤6：控制处理模块调取实时的尾气浓度信息、气体流量信息进行计算后与排放标准进行比较，如果超过标准则进入步骤7，否则返回步骤2；

[0051] 步骤7：控制处理模块控制声光报警模块发出声音和灯光警报；

[0052] 步骤8：控制处理模块调取车速信息、转速信息、尾气浓度信息和超标信息，并将其显示在显示控制模块中；

[0053] 步骤9：控制处理模块控制声光报警模块退出警报并将超标信息记录在存储模块中。

[0054] 待测尾气用导管在排放口内5-10厘米处引出尾气，进入探测器检测各尾气浓度。

[0055] 尾气检测器所测得的数据为体积浓度，应转化为质量浓度。

[0056] 尾气排放的总体积为V0·t＝V(t为单次检测所用时间，V0为尾气流量值)。

[0057] 气压P、温度T为定值。

[0058] 由车速检测器测得车速为vcar，所以时间t前进的距离为vcar·t＝d。车辆在该检测循环时间t内，有

[0059] (其中ρi为第i种检测气体的密度，kH为湿度影响参数，Ci为气体浓度检测仪所得的体积浓度，单位为ppm)。

[0060] Mi为第i种检测尾气符合国标检测的质量浓度，单位为g/km，公式变为[0061] 本发明的装置简单方便，体积小，各车型都可以使用，通用性强。本发明使用紫外差分光谱仪进行汽车尾气浓度的检测，可同时对多种组分进行各自均值的测量，提高了检测精度，利用无线传输模块进行信息传输。整个装置可以进行分散式布设，降低了布设难度；还可以实现汽车实际行驶的状态下实时排放情况的检测，监测系统可以根据车辆行驶的不同状况选不同的检测标准，实现智能检测，并可以做到动态实时地把数据及时储存下来，为尾气排放标准和新的治理对策的制定提供数据支持，可做到对尾气排放的监测反馈。

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