可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法，包括控制器、FPGA、发射系统、接收系统、云台驱动器、照相机、雷达测速系统、RFID读卡器、大气压和温度传感器、4G无线传输模块和数据补偿存储表。所述发射系统包括射频驱动器、声光可调谐滤波器、红外光源和准直系统，所述接收系统包括光电探测器一、信号处理器和光电探测器二。本发明专利技术的方法通过数字方法补偿大气压、环境温度、交通车辆速度、光电探测器一和光电探测器二参数不一致对尾气测量精度的影响，提高了交通车辆尾气检测的准确度，并利用RFID技术快速识别尾气超标的交通车辆并实时上报给交管部门，提高了相关部门执法效率。

A device and evaluation method for automatic real-time monitoring of vehicle exhaust emission

The invention discloses a device for automatic real-time monitoring of traffic emissions and assessment methods, including controller, FPGA, transmission system, receiving system, PTZ driver, camera, radar system, RFID card reader, atmospheric pressure and temperature sensor, 4G wireless transmission module and the data storage table compensation. The transmitting system comprises a radio frequency driver, an acousto-optic tunable filter, an infrared light source and a collimating system, and the receiving system comprises a photoelectric detector, a signal processor and a photoelectric detector two. The method of the invention through the digital compensation method of atmospheric pressure and ambient temperature, vehicle speed, a photoelectric detector and photoelectric detector two parameters do not agree on the exhaust measurement accuracy, improve vehicle exhaust detection accuracy, and the use of RFID technology rapid recognition vehicle exhaust and don't exceed the standard real time report to the traffic control department. To improve the efficiency of the relevant law enforcement departments.

【技术实现步骤摘要】
可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法
本专利技术涉及环境监测
，特别是可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法。
技术介绍
随着科技水平的快速发展和人民生活水平的逐步提高，国内大中城市汽车保有量快速增长，交通车辆尾气的污染问题已逐步成为环境保护部门关注的热点。对交通车辆排放尾气浓度的准确检测是交通车辆淘汰的重要依据，目前，主要的交通车辆尾气检测技术有：底盘测功机测试法、室外遥感检测法和车载尾气检测法。底盘测功机测试法虽然设备成本低，但是检测必须在固定行驶的工况下进行，不能真实的反映实时道路上尾气排放的具体情况。室外遥感检测法虽然能够在汽车正常行驶过程中完成定点检测，但是在检测过程中对交通状况和安置地点有苛刻的要求，容易受周围环境影响，导致测量精度低。车载尾气检测法虽然能模拟实时路况，也能够迅速获得不同路段、不同车型、不同时段的尾气排放数据，但是每台车辆都必须配置一台检测仪器，安装使用成本高。目前，交通车辆尾气检测过程中存在三个急需解决的问题，第一，如何消除周围环境因素对交通车辆尾气检测精度的影响，提高交通车辆尾气检测的精度；第二，如何提高车辆尾气检测系统设备长期工作稳定性和设备升级维护的便利性；第三，如何对尾气排放超标的交通车辆的实时识别并及时上报给环境保护部门和交通管理部门。解决这几个问题，可以提高交通车辆尾气检测的自动化程度。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决交通车辆尾气检测精度不高和尾气排放超标车辆的自动识别问题，提出了可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法，包括控制器、FPGA、发射系统、接收系统、云台驱动器、照相机、雷达测速系统、RFID读卡器、大气压和温度传感器、4G无线传输模块和数据补偿存储表。所述发射系统包括射频驱动器、声光可调谐滤波器和红外光源，所述接收系统包括光电探测器一、信号处理器和光电探测器二。所述的控制器通过FPGA和发射系统相连接，所述发射系统中的射频驱动器和声光可调谐滤波器相连接，所述红外光源通过准直系统和声光可调谐滤波器相连接。所述控制器和接收系统相连接，接收系统中的信号处理器分别连接光电探测器一和光电探测器二。所述雷达测速系统通过FPGA和控制器相连接。所述照相机通过云台驱动器和控制器相连接。所述RFID读卡器通过FPGA和控制器相连接，所述控制器还连接4G无线传输模块。所述控制器还和大气压和温度传感器、数据补偿存储表相连接。可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法主要利用声光可调谐滤波器产生的参考光束和测量光束，穿过车辆尾气后，参考光束的能量不变，而测量光束能量的变化与汽车尾气浓度成比例，光电探测器一和光电探测器二将探测的参考光束和测量光束的光信号转变为电信号，然后送到信号处理器进行差分处理得到车辆尾气含量。声光可调谐滤波器产生的单色光波长与射频驱动器输出的射频频率相对应，通过改变射频驱动器输出的射频频率可以实现对不同成分汽车尾气浓度的测量。下面以汽车尾气中CO为例说明比差法测量汽车尾气浓度的原理如下：光电探测器一接收的参考光束的能量，光电探测器二接收的测量光束的能量为，为汽车尾气CO气体浓度，为吸收系数，为汽车排气管的直径，信号处理器通过比差法得到汽车尾气CO气体浓度为。由于大气压、温度、光电探测器一和光电探测器二参数不一致、被测车辆车速会影响汽车尾气的测量精度，为了提高汽车尾气测量精度，将温度补偿数据、大气压补偿数据、交通车辆速度补偿数据、光电探测器一和光电探测器二参数不一致性补偿数据存储数据补偿存储表，实际使用时根据大气压和温度传感器测量的大气压和环境温度信息，雷达测速系统测量的汽车车速信息，通过查表方式补偿信号处理器通过比差法得到汽车尾气的浓度。下面以大气压查表为例说明补偿的原理如下：，,分别为实际气体含量和修正前气体含量检测值，为气体含量检测值的相对误差，当前环境大气压值，当在数据补偿表中，直接可以查表得到，当不在数据补偿表中时，通过线性插值方法得到。为了提高测量的精度，FPGA驱动发射系统中的射频驱动器产生可调制频率的射频驱动信号的频谱要求带宽窄，另一方面，红外光源通过准直系统输入给声光可调谐滤波器。为了产生窄带宽的射频驱动信号，需要对射频驱动器输出信号的能量进行自动增益控制。自动增益控制的原理为：对射频驱动器输出信号能量进行采样并和参考电平相比较，如果输出信号电平太高（低），就把一个负（正）的信号反馈回来，减小（增加）增益。增益的计算公式如下：射频驱动器输出信号，其中是射频驱动器输入信号，为增益参数。功率放大器是射频驱动器的重要组成部分，非线性是其固有的特性，功率放大器的非线性会导致射频驱动器输出的信号频谱扩展，从而提高汽车尾气的测量精度。功率放大器线性化的原理如下：在信号进入射频功率放大器前对信号进行预处理，且预处理器的非线性特性与功放的非线性特性相逆，从而消除射频功率放大器非线性的影响，使射频功率放大器表现出线性特性。RFID读卡器用于识别安装在交通车辆前端挡风玻璃上的电子标签，电子标签用于记录交通车辆的发动机号、车牌号和年检信息，当控制器综合计算出的交通车辆尾气排放超标时，根据雷达测速系统输出的交通车辆方位信息控制云台驱动器，调整照相机的拍摄角度对尾气排放超标的交通车辆进行拍照，将违章车辆相关信息和照片信息通过4G无线传输模块传输给交通管理部门，另外，可以通过4G无线传输模块在线升级数据补偿存储表中的数据内容。本专利技术的有益效果：通过数字闭环方法补偿射频放大器的非线性的影响，提高，DDS芯片输出扫描频率信号的纯度，通过数字方法补偿大气压、环境温度、交通车辆速度、光电探测器一和光电探测器二参数不一致对尾气测量精度的影响，提高了交通车辆尾气检测的准确度，并利用RFID技术快速识别尾气超标的交通车辆并实时上报给交管部门，提高了相关部门执法效率。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术的可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法结构示意图。图2是本专利技术的可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法工作流程图。图3是本专利技术的可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法查表法进行测量精度补偿的原理。图4是本专利技术的可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法中射频驱动器结构示意图。图5是本专利技术的射频驱动器中射频放大器自动增益控制原理框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术的可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法结构示意图。可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法包括：控制器、FPGA、发射系统、接收系统、云台驱动器、照相机、雷达测速系统、RFID读卡器、大气压和温度传感器、4G无线传输模块和数据补偿存储表。所述发射系统包括射频驱动器、声光可调谐滤波器和红外光源，所述接收系统包括光电探测器一、信号处理器和光电探测器二。所述的控制器通过FPGA和发射系统相连接，所述发射系统中的射频驱动器和声光可调谐滤波器相连接，所述红外光源通过准直系统和声光可调谐滤波器相连接。所述控制器和接收系统相连接，接收系统中的信号处理器分别连接光电探测器一和光电探测器二。所述雷达测速系统通过FPGA和控制器相连接。所述照相机通过云台驱动器和控制器相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法，其特征在于包括控制器、FPGA、发射系统、接收系统、云台驱动器、照相机、雷达测速系统、RFID读卡器、大气压和温度传感器、4G无线传输模块和数据补偿存储表； 所述发射系统包括射频驱动器、声光可调谐滤波器和红外光源，所述接收系统包括光电探测器一、信号处理器和光电探测器二；所述的控制器通过FPGA和发射系统相连接，所述发射系统中的射频驱动器和声光可调谐滤波器相连接，所述红外光源通过准直系统和声光可调谐滤波器相连接； 所述控制器和接收系统相连接，接收系统中的信号处理器分别连接光电探测器一和光电探测器二； 所述雷达测速系统通过FPGA和控制器相连接； 所述照相机通过云台驱动器和控制器相连接；所述RFID读卡器通过FPGA和控制器相连接，所述控制器还连接4G无线传输模块； 所述控制器还和大气压和温度传感器、数据补偿存储表相连接。

【技术特征摘要】
1.可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法，其特征在于包括控制器、FPGA、发射系统、接收系统、云台驱动器、照相机、雷达测速系统、RFID读卡器、大气压和温度传感器、4G无线传输模块和数据补偿存储表；所述发射系统包括射频驱动器、声光可调谐滤波器和红外光源，所述接收系统包括光电探测器一、信号处理器和光电探测器二；所述的控制器通过FPGA和发射系统相连接，所述发射系统中的射频驱动器和声光可调谐滤波器相连接，所述红外光源通过准直系统和声光可调谐滤波器相连接；所述控制器和接收系统相连接，接收系统中的信号处理器分别连接光电探测器一和光电探测器二；所述雷达测速系统通过FPGA和控制器相连接；所述照相机通过云台驱动器和控制器相连接；所述RFID读卡器通过FPGA和控制器相连接，所述控制器还连接4G无线传输模块；所述控制器还和大气压和温度传感器、数据补偿存储表相连接。2.可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法，其特征在于：发射系统中的射频驱动器根据FPGA产生可调制频率的射频驱动信号，红外光源通过准直系统输入给声光可调谐滤波器，红外光源和射频驱动器共同驱动声光可调谐滤波器产生不同波长的参考衍射光和测量衍射光输入给接收系统。3.可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法，其特征在于：所述接收系统中的光电探测器一和光电探测器二分别检测参考衍射光和测量衍射光的能量，然后在信号处理器中通过比差方获得初步的尾气检测结果并反馈给控制器。4.可自动实时监测交通车辆尾气排放的装置和评估方法，其特征在于：雷达测速...

【专利技术属性】
技术研发人员：许常乐，
申请(专利权)人：北京利和顺达电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11