[发明专利]基于云处理车载移动大气颗粒污染物的环境检测方法及系统

权利要求书

1.基于云处理车载移动大气颗粒污染物的环境检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）前端车载移动PM2.5环境检测器部署步骤：通过环境检测器安装在城市公交车辆顶部位置，采集5米以下的大气颗粒物浓度信息，车辆电源对环境检测器进行供电；

（2）前端车载移动PM2.5环境检测器数据检测步骤：包括气路模块、光电检测模块、前置放大器模块、A/D 转换模块、数据采集与处理模块、电压转换模块、CPU处理器以及GPRS无线数据传输模块部分；气路模块采集大气颗粒物PM2.5，光电检测模块进行数据采集，将光的变化转换成电量的变化，获取PM2.5颗粒浓度数据，输出电信号，电信号经过前置放大器放大后传输给A/D 转换模块，再由数据采集与处理模块将数据传输给CPU处理器，由CPU处理器进行PM2.5颗粒物检测，最终通过GPRS无线数据传输模块进行检测数据的传输，电压转换模块用于在检测的同时向光电检测模块、前置放大器以及A/D 转换模块提供电压；其中，所述光电检测模块包括红外光学传感器和外围电路，所述红外光学传感器由红外光源发射部分、加热器、散射光收集部分以及透镜四部分组成；红外光学传感器内置加热器，上升气流使传感器外部空气进入传感器内部，传感器内部的空气经过检测通道，利用光线传导原理并通过光与透镜的组合来进行光信号的检测；电压转换模块由运算放大器、电阻与电容组成，并且通过调节以改变红外光学传感器的供电电压，从而实现功率稳定与控制调节；作为红外光学传感器5V、 12V和3.3V 的3种工作电压，5V与 12V电压由车辆供电系统直接提供，3.3V工作电压则由12V电压通过电压转换模块转换，为保证红外光学传感器的功率稳定，选择压控电流源为红外光学传感器供电，为防止电压突变对红外光学传感器的二极管造成损害，作为红外光学传感器的保护电路，在压控电流源前增加二极管与电容，取R1=R2=R3=R4时，压控电流源工作电压Vo与系统给定输入电压Vi之间存在：

Vo = Vi / R

通过调节R值以改变红外光学传感器供电电压，从而实现功率稳定与控制调节；

大气颗粒物PM2.5的计算步骤如下：

a、经过光电检测模块的大气颗粒物检测，检测数据形成反映颗粒物粒径的PWM波形，低电平波形宽度为10 ~ 90微秒，利用PWM波形获取相关参数，通过计算低电平的占空比，从而获取对应数值，T表示30秒内低电平累积时间，L表示通道的低电平脉冲占空比，存在：L=(T/30)×100，采用P表示测试的采样值，

b、当获取到的L < 0.08，则：

P = 0.1×L×100×10 （微克/立方米） ；

当0.08≤ L < 0.15，则：

P = （（（L×100–8）/6.5 + 0.8））×10 （微克/立方米）；

c、将光电检测模块其中1个通道设置为检测1微米以上的粒子值P1，另1个通道设置为检测2.5微米以上的粒子值P2，通过采集两个通道的采样值，采用下式计算最终的颗粒物PM2.5采样值PL：

PL = P1 - P2

最终计算出大气中粒子直径小于或等于2.5微米的颗粒物含量；

（3）进行后端云存储与云处理步骤：包括接入服务器模块、处理服务器集群、存储服务器集群及网络服务器模块部分；经过GPRS无线数据传输模块进行数据的接收，数据经处理服务器集群进行计算、处理，处理的数据存储在存储服务器集群、最终通过网络服务器模块进行实时发布。

2.基于云处理车载移动大气颗粒污染物的环境检测系统，其特征在于：包括设置在车辆上的前端车载移动PM2.5环境检测器系统及设置在监测站的后端云存储与云处理系统；其中，所述前端车载移动PM2.5环境检测器系统包括以下部分：

气路模块，用于采集大气颗粒物；

光电检测模块，作为检测系统的数据源，将光的变化转换成电量的变化；

前置放大器模块，将接收到的电信号放大；

A/D 转换模块、数据采集与处理模块以及CPU处理器，电信号经过前置放大器放大后传输给A/D 转换模块，再由数据采集与处理模块将数据传输给CPU处理器，由CPU处理器进行PM2.5颗粒物检测；

GPRS无线数据传输模块，对检测数据进行无线传输；

电压转换模块，电压转换模块在检测的同时向光电检测模块、前置放大器以及A/D 转换模块提供电压，并进行转换；

所述后端云存储与云处理系统包括以下部分：

接入服务器模块、处理服务器集群、存储服务器集群及网络服务器模块部分；经过GPRS无线数据传输模块进行数据的接收，数据经处理服务器集群进行计算、处理，处理的数据存储在存储服务器集群、最终通过网络服务器模块进行实时发布。