[发明专利]多车道机动车尾气PM2.5遥测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多车道机动车尾气PM2.5遥测装置，属于环境检测技术领域以及光电检测技术领域。具体涉及光学、数学、光电检测技术，图像处理技术、仪器仪表技术、多传感器数据融合技术，多点通信技术，计算机软件技术，机械制造技术，传感器技术等。

背景技术

机动车尾气PM2.5遥测装置可以在车辆正常行驶状态下完成尾气PM2.5浓度检测，是一种基于消光法的无需采样、非接触式、实时快速的PM2.5检测装置。微量振荡天平法和β射线吸收法是目前主流的PM2.5监测方法，二者都需要对环境空气进行采样和切割，将PM2.5沉积在滤膜上，再直接或间接的测量PM2.5浓度，虽然测量准确，但测量周期长，并且设备庞大，难以应用于机动车尾气PM2.5浓度的遥测。有相关产品将PM2.5吸入封闭区域，创造理想的缺乏干扰的环境，测量数据较为准确，但是成本较高且测量周期长。相比以上方法，本专利是基于消光法的PM2.5检测方法，适用于大量机动车辆快速实时的PM2.5浓度的遥测，其原理简单、仪器成本低、测量范围宽、测量速度快，只需要测量不同波长的光束透射被测空气前后光强的变化，经过数据分析即可得到相对准确的PM2.5数量浓度，在一定的误差允许范围内，可再转换为PM2.5质量浓度。本发明有两个难点，其一是车道流量较大时，在不影响车辆正常行驶的情况下，快速检测并筛选出超标车辆；其二是在自然环境中进行检测，干扰极多，如何将干扰全部加入数据分析，并获取相对准确的PM2.5浓度值，尤为关键。

发明内容

本发明的目的在于解决机动车尾气PM2.5遥测的难题，筛选出车道上对环境空气PM2.5浓度贡献较大的车辆。同类产品的测量手段有两点不足，一是对环境要求较为严格，不能有太多干扰，一般做法是将含PM2.5的气体吸入一个封闭体内，在一个较为理想的环境下测量；二是测量周期较长。本发明的最大特点就是测量速度快，检测过程不对车辆的行驶造成影响，所以不可能将含有PM2.5的气体吸入封闭体内进行检测。而且在车流量较大时，如果每次测量时间间隔很短，较长的测量周期显然不能适应这种路况，所以本发明旨在解决如上难题。

本发明所述的多车道机动车尾气PM2.5遥测装置要解决上述问题采用的技术方案是这样实现的：

一种多车道机动车尾气PM2.5遥测装置，其特征在于，由路况检测单元、牌照检测单元、车辆速度加速度检测单元、风速风向检测单元、PM2.5检测单元、控制单元与数据处理单元组成，其中，

所述的路况检测单元由路况摄像机、视频检测器组成，路况摄像机安装在道路上方，分为两组，分别对行驶方向拍摄车道双向的车辆行驶状况，视频检测器接收来自路况摄像机的图像，判断是否满足在短时间内只有一辆车通过PM2.5检测点的条件，并将结果传给控制单元与数据处理单元；

所述的牌照检测单元由牌照摄像机、视频捕捉卡、牌照识别模块组成，牌照摄像机分为两组，安装在车道两侧，拍摄通过PM2.5检测点的双向车辆的牌照，视频捕捉卡对牌照摄像机的拍摄图像进行抓拍处理，牌照识别模块从抓拍的多帧图像中筛选出包含车牌完整图像信息的一个帧，进行牌照识别，将获取的牌照信息传给控制单元与数据处理单元；

所述的车辆速度加速度检测单元主要由三组激光发生器、接收器、以及以接收器信号为触发源的计时器组成，三组激光发生器以一定距离间隔置于车道一侧，发射激光水平穿射车道，位于车道另一侧的三个接收器中任意一个接受到光强下降沿信号，即会触发计时器进行清零与时间数据存储操作，控制单元与数据处理单元将得到车辆速度加速度检测单元获取的三个时刻，依此计算出车辆速度和加速度；

所述的风速风向检测单元主要由风速传感器和风向传感器组成，两个传感器安装在PM2.5检测单元附近，获取监测车道上的风速和风向数据，并传给控制单元和数据处理单元；

所述的PM2.5检测单元主要由多波长激光发射器、接收器和数据采集单元组成，紫光、绿光、红光以及近红外光的激光光源在光强闭环控制下保持恒定的光强，发出的光束经汇聚和平行化处理，水平透射车道，车道另一侧对透射光进行汇聚后，接收器检测出各波段光强，数据采集单元对接收器的数据进行采集、分析、优化、存储，并传给控制单元与数据处理单元；

所述的控制单元，根据接收到的路况检测单元对路况的检测结果，进行整个系统工作状态的选取，并根据当前系统工作状态发出相应控制信号给各个检测单元，数据处理单元处理各个检测单元传来的数据，完成车辆速度加速度的计算、PM2.5浓度的计算、修正与优化。