[發明專利]基于氣敏傳感器和智蜂網絡的道路中尾氣監測方法

有效

• 申請號: 201210083196.6
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN102680538A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 肖甫;王詩博;孫力娟;王汝傳;梁彪;趙強;葉曉國;鄒志強;劉林峰;李鵬;郭劍
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學;南京三寶科技股份有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;H04W84/18;G08C17/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

1.?一種基于氣敏傳感器和智蜂網絡的道路中尾氣監測方法，其特征是將電化學傳感器的感知技術和無線傳感器技術用于城市道路上車輛尾氣排放量的實時監測，濃度收集，處理分析，構建強大的服務信息平臺，該方法具體過程如下：

步驟一：將一氧化碳氣體監測節點放于道路兩邊的花圃內離地面50cm處，每隔特定周期就發送信號；一氧化碳氣體監測節點由電源電路模塊，信號采集模塊，信號處理模塊和無線射頻通信模塊4部分組成；采用一個雙極型線性集成電路芯片來進行DC_DC變換控制，節點處理芯片的3.3V的供電電壓由電源芯片將5?V電壓轉換而成，電源的輸入端正向串聯接入一個二極管，一方面保護傳感器，另一方面防止電源線短路引起事故；車輛排出尾氣中的一氧化碳氣體經過擴散進入到路邊的監測節點氣孔中，在信號采集模塊的氣敏傳感器工作電極上發生氧化反應，在計數電極上發生的反應則正好與工作電極上的反應平衡；化學反應形成的電子流由傳感器電極引出后，送達信號調理電路；信號調理電路采用2片高精度，低偏置電流的運算放大器對信號進行放大，前端小信號經過放大后進行RC電路低通濾波處理，電路中接入P型場效應管，將P型場效應管的襯底連接到電源電壓,?起開關作用,以防止電路在未供電時傳感元件被極化，放大處理過后的模擬信號通過I/O總線送入信息處理和無線射頻通信模塊的通信處理芯片ADC_A/D轉換P0端口的AIN7引腳進行處理，模擬信號得到A/D轉換，模擬信號通過A/D轉換后經通信處理芯片進行處理，將轉換所得的數字信號輸送到通信處理芯片的RF_P和RF_N引腳向無線射頻模塊RF輸入正負射頻信號，完成信號采集和無線發射；信號處理與無線射頻模塊中加入電源檢測系統，實時監測節點的工作電壓，實現方法為：采樣AVDD_RREG引腳上的1/2電壓，判定當前電源電壓值，將其值和通信芯片的正常工作電壓相比較，如果當前電壓值小于正常電壓，則芯片通過無線射頻模塊發送存儲器中的電壓警報信號；

步驟二：監測節點通過感應所測一氧化碳氣體濃度變化來采集數據，并將所采集的有害氣體濃度數據通過基于智蜂ZigBee協議的無線傳感網絡傳送至匯聚節點，匯聚節點在工作模式下負責接收來自監測節點的信息；匯聚節點安置在交通路口邊，匯聚節點中，同樣設計電源檢測系統，保證節點工作在正常電壓范圍之內；匯聚節點中的cc2430無線通信模塊設定好發送信號的工作周期，并設定好網絡傳輸的具體工作模式，接收到監測節點信息后隨即反饋確認信息，保證傳輸的準確性并且避免數據重新傳輸浪費網絡資源，無線通信模塊芯片RF_P的32腳、RF_N的34腳分別接收來自PA的正向和負向射頻信號，對收集到的信息先進行存儲，再傳遞到通信處理模塊，加上匯聚節點ID信息后由通信處理芯片處理后通過串口九針接口DB9和芯片RS232接口驅動器組成的串口模塊送至上位機中進行進一步處理；

步驟三：匯聚節點將所得到的信息傳遞給后臺信息處理服務器，后臺服務器建立實時尾氣濃度信息數據庫，將收到的來自匯聚節點的信號，按照信號中所含的ID信息進行分類存儲處理；根據數據庫中的信息數據，后臺服務器建立路段-尾氣濃度直方圖，將不同路段的尾氣濃度值用直方圖直觀顯示，同時建立時間-尾氣濃度曲線圖，以曲線形式按時間軸顯示同一路段不同時段的尾氣濃度變化趨勢；根據危害人體健康的尾氣濃度值，后臺服務器設立臨界尾氣值，當有直方圖的最大值達到或者超過此臨界值時，后臺服務器先確定有害氣體超標的路段，并在電子地圖上以感嘆號形式標注出該路段的位置信息，然后結合尾氣濃度低的路段，規劃出一條合理的車輛分流路徑，并通過網絡將規劃的車輛分流路徑和該路段的尾氣濃度直方圖發送到交管部門設置在相關路段的信息警示牌并顯示在上面。