[發明專利]一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO2

在審

• 申請號: 202010619947.6
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111665219A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 陸炎;李勝永;鄧小燕;王亮軍;陶雨濛;龐享豐
• 申請（專利權）人: 江蘇航運職業技術學院
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;G01N21/01
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 劉紅陽

本發明提供了一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統，包括：若干個終端傳感器節點，包括用于CO₂含量檢測的CO₂傳感器、用于信號輸入的光電轉換模塊、用于數據采集及預處理的第一微處理器、用于數據通訊工作的第一無線通信模塊和第一電源，所述CO₂傳感器包括雙面金屬包覆光波導；匯聚節點，包括第二微處理器、第二無線通信模塊和第二電源，用于收集匯總所述終端傳感器節點采集的數據并進行數據傳輸；控制終端，包括主控模塊、數據存儲模塊、CO₂含量異常報警模塊和電源模塊，用于接收所述匯聚節點上傳的數據并進行綜合處理，且實時監測CO₂含量是否異常。本發明可高效、靈敏保障地鐵車站的安全運營,提高CO₂氣體監測的穩定性和可靠性。

技術領域

本發明涉及氣體監測領域，特別涉及一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統。

背景技術

隨著我國城市軌道交通的快速發展，地鐵已經成為我國公共交通服務體系中非常重要的組成部分。截止2018年，中國內地累計有35個城市建成投運城市軌道交通線路5766.6公里，每天運送乘客高達數千萬人次。地鐵一般都深處地下，與外界的空氣交換只能通過車站的出入口和有限的隧道風井來進行。地下車站和列車車廂中人流的新陳代謝會產生大量CO₂氣體，當其含量達到一定閾值后就會影響人的健康，僅靠空氣的自然流動和擴散是無法排除這些氣體的，因此對CO₂含量的監測是地鐵車站、列車隧道和車廂等場所重要的檢測內容，直接關系到乘客的安全和舒適感，各大城市軌道交通企業和研究人員都投入了大量精力來探索各類氣體監測相關的工程實踐。

通過化學、光學等技術手段，有多種方法可以檢測CO₂氣體濃度。目前，在城市軌道交通中比較常用的CO₂氣體傳感器主要有兩種：固態電解質CO₂傳感器和紅外線吸收式CO₂傳感器。相較于固態電解質CO₂傳感器，紅外線吸收式CO₂傳感器使用更為廣泛，其工作原理的核心是朗伯—比爾定律。然而紅外氣體傳感器整體目前整體技術還不夠精湛，且制造使用成本比較高，在市場運用方面還不夠成熟，而且檢測信息需要有線傳輸，數據檢測傳輸穩定性有待加強。

因此，需要設計出一種不同于傳統的紅外式傳感器的，靈敏度高、體積小、結構簡單、成本低廉、精致美觀、維護方便、可擴充性強、拓撲穩定的CO₂氣體監測系統。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統，用于高效、靈敏地保障地鐵車站的安全運營,提高CO₂氣體監測的穩定性和可靠性，進一步提高城市軌道交通乘客的安全性和舒適度。

本發明提供了具體的技術方案如下：

一種基于雙面金屬包覆光波導傳感器的地鐵CO₂氣體監測系統，其特征在于，包括：

若干個終端傳感器節點，包括用于CO₂含量檢測的CO₂傳感器、用于信號輸入的光電轉換模塊、用于數據采集及預處理的第一微處理器、用于數據通訊工作的第一無線通信模塊和第一電源，所CO₂傳感器包括雙面金屬包覆光波導，所述雙面金屬包覆光波導自上而下依次為：薄銀膜、玻璃層、空腔、厚金屬膜和玻璃基底，所述玻璃層和空腔形成導波層，所述導波層的折射率和消光系數隨著CO₂濃度變化而變化；

匯聚節點，包括第二微處理器、第二無線通信模塊和第二電源，用于收集匯總所述終端傳感器節點采集的數據并進行數據傳輸；