[发明专利]一种嵌入一氧化碳监测与预警的挖掘机械

说明书

一种嵌入一氧化碳监测与预警的挖掘机械，包括挖掘机械本体，嵌入挖掘机本体的外部环境信息感知与采集电路模块、排气管流量信息感知与采集电路模块通过无线通信技术和信息综合处理电路模块、预警电路模块连接，还包括嵌入信息综合处理电路模块的烟雾扩散算法程序；本发明的实施，可实时检测工程环境一氧化碳浓度，如果远超出根据烟雾扩散模型得出的周遭环境一氧化碳浓度时，及时向工程机械操作人员发出告警信息，对于协助操作人员及时应对突发状况有重大意义。

技术领域

本发明涉及一种嵌入一氧化碳监测与预警的挖掘机械，属汽车工程与智能电子技术领域。

背景技术

随着社会经济的发展，各个行业领域对于开采、挖掘等的需求越来越大，随之而来的是在工程机械操作发过程中尤其是对工矿场区、未知废弃材料等的挖掘运输过程中的意外事故发生概率越来越大，施救难度也越来越大。对于工程机械的操作者来说，工程机械操作现场的突发情况如一氧化碳的突然泄漏等，随时都有可能妨害人身安全，因此加强工程机械操作者的个人防护显得特别重要。传统的工程机械，如挖掘机，只能实现挖掘功能，搬运功能等基本功能，而工程机械使用环境中所产生的一氧化碳等气体含量相关环境参数无法被工程机械操作者和控制中心指挥员及时获知。因此加强工程机械操作者的个人防护，对保障工程机械操作者的生命安全，和工程现场的应急指挥非常重要。

而大型工程机械，如挖掘机，常使用柴油燃烧作为动力，本身会产生相当量的一氧化碳气体，二其工作环境，如地形、气象等条件往往相较实验室环境更加恶劣复杂。因此如何在适应环境条件同时，又能避免工程机械自身的排放干扰的条件下，监测出因突发状况产生的一氧化碳气体，成为了摆在工程和科研人员面前的一道难题。

而随着电子技术，特别是微电子技术的不断发展，各类电子传感器技术、可编程芯片技术、微处理器技术以及低功耗无线通信技术得到了极大的发展，为解决上述问题，提供了可能。

发明内容

基于以上实际问题，本发明提出一种嵌入一氧化碳监测与预警的挖掘机械，包括挖掘机械本体，外部环境信息感知与采集电路模块，排气管流量信息感知与采集电路模块，信息综合处理电路模块，预警电路模块以及嵌入信息综合处理电路模块的烟雾扩散算法程序。

所述的外部环境信息感知与采集电路模块，包括三组相同的电路模块，分别位于所述的挖掘机械的排气管出口处、斗杆顶部侧面外侧和铲斗侧面外侧；所述的三组相同的电路模块，每一组包括一颗一氧化碳传感器，通过有线方式连接至片上可编程模拟芯片内部的片上模拟前端输入端接口，所述的片上模拟前端的输出在所述的片上可编程模拟芯片内部连接内部的片上模拟-数字转换器的输入端，所述的片上模拟-数字转换使用I2C总线，通过有线方式连接一路UART转I2C电路，所述的UART转I2C电路使用UART总线，通过有线方式连接Wi-Fi和BLE双模模块，所述的Wi-Fi和BLE双模模块连接天线；所述的述的三组相同的电路模块，每一组还包括可编程电压转换与滤波电路，所述的可编程电压转换与滤波电路输入端为所述的挖掘机械上的车载12伏特电池，输出端同时连接所述的片上可编程模拟芯片，所述的UART转I2C电路和所述的Wi-Fi和BLE双模模块。

所述的排气管流量信息感知与采集电路模块，位于所述的挖掘机械的排气管内壁；所述的排气管流量信息感知与采集电路模块，包括一颗尾气流速传感器，通过有线方式连接至片上可编程模拟芯片内部的片上模拟前端输入端接口，所述的片上模拟前端的输出在所述的片上可编程模拟芯片内部通过多选一模拟选通电路的一路输入端连接芯片内部的片上模拟-数字转换器的输入端，所述的片上模拟-数字转换使用I2C总线，通过有线方式连接一路UART转I2C电路，所述的UART转I2C电路使用UART总线，通过有线方式连接BLE电路模块，所述的BLE电路模块连接天线；一颗温度传感器，通过有线方式连接至所述的片上可编程模拟芯片内部多选一模拟选通电路的另一路输入端；所述的排气管流量信息感知与采集电路模块，还包括3.3伏特锂电池，通过有线方式同时连接所述的片上可编程模拟芯片，所述的UART转I2C电路和所述的BLE电路模块。