专利名称：交通环境振动嵌入式快速定量评价方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及嵌入式系统编程技术领域，具体是一种基于智能传感器技术的交通环境振动嵌入式快速定量评价方法与系统。
背景技术：
随着城市建设的迅猛发展，地铁、道路、高架桥逐步深入到城市中的居民点、商业中心和工业区。这些基础设施在给公众带来便捷的同时，也会给公众带来无休止的交通环境振动，严重影响着公众的生活质量和身体健康。因此，必须采取有效的环境振动监测手段来快速定量的评价环境振动噪声，从而有针对性地控制交通环境振动。传统的交通环境振动监测采用有线连接的方式采集数据，采集设备庞杂且线缆铺设易影响交通设施的正常运营，因此很难普及应用。现今常用最简单的替代方法是使用无线通信技术，但是大多数无线通信技术在交通环境振动评价中的应用还不够完善，往往存在评价系统搭建过程繁杂，通信距离短，通信丢包严重，抗干扰性差，数据精度较低等一系列问题，甚至会出现无法通信的情况。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种交通环境振动嵌入式快速定量评价方法与系统，满足安装便捷，操作简单，测试精度高、范围广，不影响交通设施正常运营等要求。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是交通环境振动嵌入式快速定量评价方法，其特征是采用一组智能传感器节点布置在测试地点采集交通环境振动数据，每个节点在内部完成交通环境振动评价，并将结果实时显示出来。这些测试地点构成一个传感器网络(一组智能传感器节点)，每个节点通过内部时钟校准完成时间同步，统计所有测试地点的评价结果得到不同距离，不同土层，不同结构因素对振动传播的影响。评价结果供运营管理部门参考并及时采取措施改善交通振动环境。所述测试地点位于按照要求布置在振动源以及由振动源引起的振动敏感地点，或也布置在行进的公共交通车辆上，每个节点均设垂直、水平方向上的模拟加速度传感器，经信号调理器和模数转换器及可编程抗混叠滤波器后通过环境振动输出接口输出；环境振动评价包括以下步骤第一步每个节点数据采集前的参数配置，包括采样率、截止频率、内部时钟、采样时间设置；第二步采集环境振动数据和传感器的温漂数据，数据存储在FLASH内部，并利用温漂数据进行校准，公式如下，Vt = Rt [ (500 μ A) + (I. 5 μ A) * (Τ-25)]式中，500 μ A为25°C时SD1221温度补偿输出端口的输出电流，I. 5 μ A为输出电流随温度(每。C )变化的系数，Rt将电流值转换为电压值。因此，可以得出输出电压随温度的变化关系，公式如下，Δ Vt = Rt* (I. 5 μ A) * Δ T
利用电压随温度的变化关系对振动数据进行校准，可以获得更加精准的结果；第三步JfFLASH内部数据进行滤波，提取对人体或者建筑物影响最为关键的频段(小于80Hz)的数据；第四步根据滤波后的数据计算振动加速度级，公式如下，
权利要求
1.交通环境振动嵌入式快速定量评价方法，其特征是采用一组智能传感器节点布置在测试地点采集交通环境振动数据，每个节点在内部完成交通环境振动评价，并将结果实时显示出来。这些测试地点构成一个传感器网络(一组智能传感器节点)，每个节点通过内部时钟校准完成时间同步，统计所有测试地点的评价结果得到不同距离，不同土层，不同结构因素对振动传播的影响；所述测试地点位于按照要求布置在振动源以及由振动源引起的振动敏感地点或加上在行进的公共交通车辆上，每个节点均设垂直、水平方向上的模拟加速度传感器，经信号调理器和模数转换器及可编程抗混叠滤波器后通过环境振动输出接口输出；环境振动评价包括以下步骤 第一步每个节点数据采集前的参数配置，包括采样率、截止频率、内部时钟、采样时间设置； 第二步采集环境振动数据和传感器的温漂数据，数据存储在FLASH内部，并利用温漂数据进行校准，公式如下， Vt = Rt [ (500 μ A) + (I. 5 μ A) * (Τ-25)] 式中，500 μ A为25°C时SD1221温度补偿输出端口的输出电流，I. 5 μ A为输出电流随温度(每。C )变化的系数，Rt将电流值转换为电压值。因此得出输出电压随温度的变化关系，公式如下，AVt = RT*(1. 5μ Α)*ΛΤ 利用电压随温度的变化关系对振动数据进行校准，能够获得更加精准的结果； 第三步对FLAHS内部数据进行滤波，提取对人体或者建筑物影响最为关键的频段，即小于80Hz的数据； 第四步根据滤波后的数据计算振动加速度级，公式如下，
2.根据权利要求I所述的交通环境振动嵌入式快速定量评价方法，其特征是嵌入式编程，在根据环境振动评价方法进行嵌入式编程的每个节点内计算振动等级；采用实时评价方法，通过内部时钟校准完成时间同步，统计所有测点的评价结果得到振动在不同距离，不同土层，不同结构等因素下的传播规律。
3.根据权利要求I所述的交通环境振动嵌入式快速定量评价方法，其特征是嵌入式编程，在根据环境振动评价方法进行嵌入式编程的每个节点内计算振动等级；且带有温度补偿模块，用来消除采集过程中的温漂影响。
4.根据权利要求I所述的交通环境振动嵌入式快速定量评价系统，其特征是智能传感器节点包括供电单元、处理及存储单元，数据采集单元以及控制及显示单元。智能传感器节点采用便携式电源供电，数据采集单元包括精密电源转换器，垂直、水平方向上的低噪声模拟加速度传感器，信号调理器，16位4通道模数转换器，可编程抗混叠滤波器以及环境振动输出接口 ；智能传感器节点采用便携式电源供电，各模块元器件均采用低功耗的微型电子元器件。
5.根据权利要求4所述的交通环境振动嵌入式快速定量评价系统，其特征是垂直方向和水平方向上的振动测量均采用SD1221加速度传感器，该传感器测量范围为_2g到+2g，灵敏度为2000mv/g，噪声密度为5 μ g/ V Hz，频响O 400Hz，且带有消除采集过程中的温漂影响的温度补偿模块。
6.根据权利要求I所述的交通环境振动嵌入式快速定量评价系统，其特征是实时评价，通过内部时钟校准完成时间同步，统计所有测点的评价结果得到振动在不同距离，不同土层、不同结构因素下的传播规律。
全文摘要
交通环境振动嵌入式快速定量评价方法与系统。采用一组智能传感器节点布置在测试地点采集交通环境振动数据，每个节点在内部完成交通环境振动评价，并将结果实时显示出来。这些测试地点构成一个传感器网络，每个节点通过内部时钟校准完成时间同步，统计所有测试地点的评价结果得到不同距离，不同土层，不同结构因素对振动传播影响。所述测试地点位于按照要求布置在振动源以及由振动源引起的振动敏感地点，或也布置在行进的公共交通车辆上，每个节点均设垂直、水平方向上的模拟加速度传感器，经信号调理器和模数转换器及可编程抗混叠滤波器后输出。本发明安装方便，测试精准。
文档编号G01H1/00GK102636248SQ20121010062
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者丁华平, 丁蓬莱, 孙可, 张巍, 李慧鑫 申请人:南京大学