一种广义舒适度检测系统技术方案

本发明专利技术涉及对列车乘坐广义舒适度进行测试的测试设备，特别一种广义舒适度检测系统，包括人体模型和安装在人体模型上的传感器、采集传感器数据的数据采集单元和无线传输单元，传感器、数据采集单元和无线传输单元依次连接。本广义舒适度检测系统以影响广义舒适度的主要物理因素为测试对象，模拟乘客在列车的具体位置对各个参数的综合感应，对高速列车进行乘坐广义舒适度评价，针对高速动车组全封闭特点，检测系统采用无线数据传输方案，减少车体改造费用和布线工作量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对乘坐舒适度进行测试的测试设备，特别是一种广义舒适度检测系统。
技术介绍
随着高速铁路的迅猛发展，高速铁路的舒适性也日益成为人们关注的焦点，改善和提高高速动车组的舒适度也必然成为高速列车改进的重点之一。然而，仅仅依靠铁路现行振动测量舒适度方法对舒适度进行评价，是远远不够的，也难以保证旅客乘车的舒适性， 不适应现行铁路旅客运输安全、高速、舒适等协调发展的要求。所以，要改进高速列车的舒适度，只考虑列车振动的影响是无法满足以上要求的，还需要从影响列车舒适性的其他因素进行改进，如噪声、光强、温度、湿度、气体浓度，气压等因素，所有这些影响列车舒适性的因素，统称广义舒适度影响因素。由于影响广义舒适度的因素具有复杂性，因此，获取影响广义舒适度的单因素与乘客舒适度主观评价的信息，是判断现有高速列车振动、噪声、空气气压、温、湿度等指标是否满足乘客舒适需求的重要依据。国外对列车舒适度的研究主要是针对其振动加速度来研究，西方发达国家早在五六十年代就开始了通过试验来检测列车乘坐舒适度，并且根据这些试验数据建立了相对完善的舒适度评价标准，但是铁路机车车辆的舒适度评价标准在国际上至今没有统一的标准，
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种广义舒适度检测系统，不仅可以应用于高速列车，也可以应用于地铁、轮船、客车等各种交通工具的广义舒适度评价，指导企业在乘坐舒适度上进行改进和评价，满足人们对交通工具乘坐舒适度上的更高要求。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种广义舒适度检测系统，包括人体模型和安装在人体模型上的传感器、采集传感器数据的数据采集单元和无线传输单元， 传感器、数据采集单元和无线传输单元依次连接。传感器包括振动传感器、照度传感器、声级器、气压传感器、温度传感器、湿度传感器和气体浓度传感器。具体地，照度传感器安装在人体模型的眼睛位置，检测车内照度，声级器安装在人体模型的耳朵位置，检测噪声等级，气压传感器、温度传感器安装在人体模型的胸部位置， 检测车内气压和温度，振动传感器安装在人体模型的臀部及背部位置检测振动，湿度传感器安装在人体模型的脚部位置，检测湿度，气体浓度传感器安装在人体模型的鼻腔位置，检测车内气体浓度变化数据采集单元包括单片机、大容量存储器、电源模块和信号采集模块，无线传输单元、大容量存储器、电源模块和信号采集模块分别与单片机连接，受单片机的控制，人体模型上的各传感器经过信号采集模块采集，存储到大容量的存储器中。信号采集模块包括信号调理电路和AD采集板，AD采集板和数据采集单元的单片机通过SPI总线进行数据传输，每路传感器给配备一个相应的信号采集模块，声级器单独占用一条SPI总线，其他传感器采用的数据挂载在一条SPI总线上，进行数据的同步采集。数据采集单元还具有用于读取采集的原始数据的USB接口，USB接口与单片机连接，单片机为STM32单片机，大容量存储器为SD卡存储器，STM32单片机通过SPI总线采集到的传感器的所有的数据都以文件的形式存储到SD卡存储器中。本专利技术的有益效果是本广义舒适度检测系统以影响广义舒适度的主要物理因素为测试对象，可在运营列车和试验车上检测振动、气压、噪声、温度、湿度和照度等影响乘坐舒适性的环境参数，模拟乘客在列车的具体位置对各个参数的综合感应，对高速列车进行乘坐广义舒适度评价。检测系统采用多变量同步采集技术，实现同步采集，针对高速动车组全封闭特点， 检测系统采用无线数据传输方案，减少车体改造费用和布线工作量。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明；图1是本专利技术的检测系统的结构示意图；图2是本专利技术的便携式分析仪的结构示意图；图3是本专利技术的数据采集单元的结构示意图；图4是本专利技术的信号采集模块的结构示意具体实施例方式如图1所示，一种广义舒适度检测系统，包括人体模型和安装在人体模型上的传感器、采集传感器数据的数据采集单元和无线传输单元，传感器、数据采集单元和无线传输单元依次连接，本广义舒适度检测系统与便携式分析仪构成检测平台，数据采集单元采集数据后通过无线传输单元无线传输给便携式分析仪，实时计算广义舒适度并显示在显示屏上。传感器包括振动传感器、照度传感器、声级器、气压传感器、温度传感器、湿度传感器和气体浓度传感器。照度传感器安装在人体模型的眼睛位置，检测车内照度，声级器安装在人体模型的耳朵位置，检测噪声等级，气压传感器、温度传感器安装在人体模型的胸部位置，检测车内气压和温度，振动传感器安装在人体模型的臀部及背部位置检测振动，湿度传感器安装在人体模型的脚部位置，检测湿度，气体浓度传感器安装在人体模型的鼻腔位置， 检测车内气体浓度变化，气体浓度传感器具有为二氧化碳气体浓度传感器。本专利技术应用人体模型的空间结构布局和乘客身体的空间布局的相似性，对人体模型加以合理改造，应用人体模型来模拟一个乘客的具体乘坐空间，检测系统和便携式分析仪采用无线网络进行通讯，各测点通过无线网络实现数据同步。无线网络基于ZigBee无线通讯协议，具有自动组网、传输可靠和低功率等特点，能够满足便携式检测平台要求。如图3所示，数据采集单元包括单片机、大容量存储器、电源模块和信号采集模块，无线传输单元、大容量存储器、电源模块和信号采集模块分别与单片机连接，受单片机的控制，人体模型上的各传感器经过信号采集模块采集，存储到大容量的存储器中并通过无线传输单元发送到便携式分析仪。数据采集单元还具有USB接口，USB接口与单片机连接，单片机为STM32单片机，大容量存储器为SD卡存储器，STM32单片机通过SPI总线采集到的传感器的所有的数据都以文件的形式存储到SD卡存储器中，并可通过USB接口读取采集的原始数据，所有的数据文件存储都采用HDF5格式。HDF5是一种用于存储科学数据的文件格式和库文件，它有一个强大而灵活的数据模块，支持管理大于2G的数据文件，并且支持并行10。如图4所示，信号采集模块包括信号调理电路和AD采集板，AD采集板和数据采集单元的单片机通过SPI总线进行数据传输，每路传感器给配备一个相应的信号采集模块， 声级器检测的噪声信号声级器采样频率比较高，所以单独占用一条SPI总线，其他传感器采用的数据挂载在一条SPI总线上，从而实现对数据的同步采集。模拟信号采集分为直接电压AD采集、电压源供电的微电压信号采集和电流源供电的微电压信号采集，振动、照度和气体浓度为直接电压AD采集，气压为电压源供电的微电压信号采集，声级器检测的噪声信号为电流源供电的微电压信号采集。(1)直接电压AD采集直接电压AD采集电路设计相对简单，只用把输入信号进行低通抗混滤波后进行 AD采集即可。此处低通滤波器选用MAXIM的MAX7410来实现。由于所选传感器信号输出电压均为0-5V，而主控芯片ADC基准电压为3V，所以需要将输出电压分压后再经过一个跟随电路后采集，跟随电路运算放大器采用AD8031。(2)电压源供电的微电压信号采集电压源供电的微电压信号采集由信号调理电路和直接电压AD采集电路组成。信号调理电路可调理放大任何惠更斯桥路信号及类似信号。该调理电路通过两级运算放大器实现，同时二级放大通过与一个DAC输出电压比较，从而适应最大范围的前端输入，实现不失真情况下的最大放大倍数，进而实现最高精度。硬件电路中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种广义舒适度检测系统，其特征是：包括人体模型和安装在人体模型上的传感器、采集传感器数据的数据采集单元和无线传输单元，传感器、数据采集单元和无线传输单元依次连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林建辉，陈建政，王迎科，冯艳波，农汉彪，任愈，刘璐，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：90