车载便携式大气环境实时监测装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种车载便携式大气环境实时监测装置。该装置包括气体采集与检测模块、数据采集控制模块、定位模块、无线通信模块、电源转换模块和电源保护模块，用来实现大范围大气环境的实时实地监测功能。其中气体采集与检测模块用于实时采集大气和对大气环境的检测；数据采集控制模块用于实时采集气体传感器模块和定位模块的数据，同时用于控制气体采集与控制模块的工作状态；数据采集控制模块对采集到的大气环境和定位数据进行解析和打包处理，将数据实时显示出来，还可以通过无线通信模块将数据发送到远程管理中心对大气环境状况进行分析。
【专利说明】车载便携式大气环境实时监测装置
【技术领域】
[0001]本发明属于大气环境监测技术，涉及一种基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的发展和人民生活质量的提高，大气污染带来的诸多危害已越来越受到人们的关注，作为环境保护基础工作的大气环境监测逐渐突显出其重要性。通过对大气环境监测数据的评估和分析，能够为大气环境管理、污染源控制和治理、环境规划等提供科学的决策依据。
[0003]当前我国主要采用的大气环境监测方法主要有以下三种:
[0004]第一种是采用人工亲赴现场对空气取样，并带回实验室分析的方法，所使用的监测设备相对简单，需要将气体吸收液放到监测现场一段时间后再取回，根据化学反应结果来测算气体的成分和浓度。但此种方法受人为因素影响较大，取样区域受限，检测气体单一，监测结果滞后，且化学试剂会造成一定程度的环境污染。另外，在污染物浓度很高的现场进行监测时，会对监测人员的身体健康产生巨大的损害，目前一般很少应用。
[0005]第二种是采用环境监测站自动监测的方法，能够实现对空气中存在的氮氧化物、碳氧化物等浓度信息的实时采集，具有测量数据准确、测量灵敏度高的优点。然而，监测站的监测设备结构复杂，价格比较昂贵(每套约200万元人民币)，且运营成本很高(每年的运营费用大约30万元左右)，很难将此种方法大范围普及，目前大都应用在一些大城市或者重要区域，一旦监测站位置确定下来就很难再改动，可移动性较差。同时，这些大型监测设备对工作环境的要求非常严苛，许多现场环境很难达到设备的使用要求，这些因素极大地限制了其大范围地或在指定目标区域(如突发有毒、有害气体泄漏区域)的应用。
[0006]第三种是采用移动式大气监测车的方法，该车包括监测车本体，其内集成有大气监测单元、现场操作单元和远程控制平台等部分。通过大气监测车，可实现对特定地点的空气状况的实时监测，同时，能保证在污染事故发生后迅速抵达现场，应用监测仪器第一时间查明污染物种类、污染程度、污染范围以及发展趋势，为决策部门提供技术依据。大气监测车具有很强的应急能力，相当于一个流动的空气质量自动监测站，然而，该车是由特种车辆经专业改装厂改装而成，加之车内集成空气质量自动检测仪器、气象系统等若干高精度精密仪器，整车价格昂贵(每辆车大约在300万人民币)，运行维护成本高，很难实现大范围普及，无法做到监测地图实时返回功能。
[0007]我国环保领域物联网的应用起步较晚，目前大多数项目还处于概念和探索阶段，缺少系统性设计，尚未构建出实际的基于物联网的环境管理应用平台。因此，国内基于物联网的环境管理应用平台的研宄和系统设计需要包括“感知对象选择、传感网络建立、数据处理方式、应用系统研发及管理模式设计”整个流程，以指导并应用于实践。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可靠、经济、覆盖全面、空气状况数据采集实时的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置及监控方法。
[0009]所述的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置包括气体采集与检测模块、数据采集控制模块、GPS模块、无线通信模块、电源转换模块和电源保护模块，用来实现大范围大气环境的实时实地监测功能；所述的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监控方法是指将基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置安装在公共交通工具或者公共设施(公交车或者出租车)上，将采集到的大气环境监测数据以无线传输的方式实时发送给远程数据管理中心。所述的远程数据管理中心包括通信服务器、数据库服务器、管理服务器和应用终端，通信服务器用来与监测点进行远程连接，数据库服务器上安装有数据库，管理服务器上安装有监控软件，应用终端上安装有相应的应用程序，能对大气环境监测数据进行汇总、存储、处理、分析并显示出来。该物联网大气环境车载监控方法为现场空气状况的监测、判断、分析和评估提供了一种实时、实地、经济、稳定可靠和覆盖全面的监控手段。
[0010]根据本发明的实施例，提供了一种车载便携式大气环境实时监测装置，包括:气体采集与检测模块(2)，用于实时采集大气环境数据；数据采集控制模块(I)，用于控制大气环境数据的采集；定位模块(6)，用于确定当前的实时监测位置，并输出定位信息；无线通信模块(3)，用于通过无线通信方式，发送大气环境数据以及定位信息；电源转换模块(4)，用于将车载电源的电压分别转换为所述数据采集控制模块(I)、所述无线通信模块(3)、所述定位模块(6)和所述气体采集与检测模块(2)各自需要的电压；其中，所述电源转换模块(4)与所述气体采集与检测模块(2)、所述数据采集控制模块(I)、所述定位模块￠)、所述无线通信模块(3)连接，其中，所述气体采集与检测模块(2)还与所述数据采集控制模块(I)连接，所述数据采集控制模块(I)还与所述定位模块￠)、所述气体采集与检测模块
(2)、所述无线通信模块(3)连接。
[0011]根据本发明的实施例，提供了一种用来实现大范围大气环境的实时实地的车载便携式监测装置。该装置包括气体采集与检测模块、数据采集控制模块、定位模块、无线通信模块、电源转换模块和电源保护模块。气体采集与检测模块用于实时采集大气环境数据；数据采集控制模块用于控制大气环境数据的采集；定位模块用于确定当前的实时监测位置，并输出定位信息；无线通信模块用于通过无线通信方式，发送大气环境数据以及定位信息；电源转换模块用于将车载电源的电压分别转换为所述数据采集控制模块、无线通信模块、定位模块和气体采集与检测模块各自需要的电压。其中，所述电源转换模块与所述气体采集与检测模块、数据采集控制模块、定位模块、无线通信模块连接。所述气体采集与检测模块还与数据采集控制模块连接，所述数据采集控制模块还与定位模块、气体采集与控制模块、无线通信模块连接。
[0012]所述的气体采集与检测模块包括进气阀、气体采样泵、气体传感器模块、排气阀、排气泵和流量计。具体是通过控制进气阀将大气引入气体采样泵，通过气体采样泵将大气引入气体传感器模块，气体传感器模块中安装有臭氧传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、一氧化氮传感器和PM2.5传感器，还可任意组合其他气体浓度检测传感器，如二氧化碳、甲烷、水分等大气环境检测参数传感器。气体传感器模块检测到大气环境数据后，通过控制排气阀将气体导入排气泵排空，在排气阀与排气泵之间安装有流量计显示气体流量。
[0013]所述的数据采集控制模块可以采用ARM-Linux核心板采集气体传感器模块和定位模块的数据，同时利用ARM-Linux核心板的GP1接口连接电磁阀控制单元，通过电磁阀控制单元控制进气阀、排气阀的工作状态。其ARM-Linux核心板预留有串口、CAN和AD等标准接口和气体采集与检测模块连接，GPS模块通过串口通信模块将定位数据发送给ARM-Linux核心板。气体采集与检测模块将检测到的各项大气环境数据传输到数据采集控制模块的ARM-Linux核心板，ARM-Linux系统将采集到的大气环境数据和GPS定位数据进行解析与打包处理，最后将数据显示在车载显示与控制仪，并且还可以将数据通过无线通信模块发送到远程管理中心在PC客户端显示。同时数据采集控制模块还设计有存储器模块，用于存储监测的大气环境和对应的定位数据。
[0014]该车载便携式大气环境实时监测装置设计有基于车载电源的电源保护模块和电源转换模块，可以安装在公共交通工具或者公共设施(公交车或者出租车)上采用车载电源进行供电。
[0015]所述电源保护模块和电源转换模块用于将车载电源的电压分别转换为所述数据采集控制模块、无线通信模块、定位模块和气体采集与检测模块各自需要的电压。所述电源保护模块在所述电源转换模块的前级、并与所述车载电源连接，用于防止过流、反接和浪涌对车载电源的影响。所述电源转换模块还可以将气体采集与检测模块和车载电源进行隔离，防止气体采集与检测模块损坏影响到车载电源。所述的电磁阀控制电元的电路具体通过控制电磁阀来控制气体采样泵和排气泵的进气和排气，从而达到实时实地大范围检测大气环境的目的。
[0016]本发明具有如下优点和有益效果。
[0017]本发明所述的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置的大气传感器模块实时获取现场空气中的常规监测指标臭氧、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮和PM2.5以及其他如二氧化碳、甲烷、水分等气体和微粒的浓度信息，经过数据采集控制模块进行数据处理后，再由无线通信模块发送到远程数据管理中心，以实现大气环境状况的实时实地判断、评估及趋势分析。因此，所述的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置有效地弥补了我国当前大气环境监测技术存在的不足，对大气环境的监测具有较强的实时性与定位性，监测气体种类多样化，能够实现对区域大气环境的综合考量，且传感器采集数据监测的方式稳定性强、可靠性高，无需利用化学试剂，在一定程度上践行了环保理念。
[0018]同时，所述的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置的GPS模块利用ArcGIS专业定位软件进行二次开发。基于ArcGIS软件全面性、可伸缩集成体系结构特性与地图浏览模块除了包含放大、缩小、平移、距离和面积测量等常用地图基本操作以外，还包含数据叠加、地图书签管理、系统调图等功能，方便用户快速浏览、定位所感兴趣的地图区域功能，利用这些特殊便利功能在一定程度上实现了全面监控大气信息指标的目标，并可将将气体传感器采集气体指标位置信息实时传给数据采集控制模块，很好的实现了实时实地追踪大气环境污染程度功能。
[0019]其次，所述的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监控方法较好地利用了物联网全面感知技术，将大气环境实时监测装置安装于公共或专用交通工具上，实现了监控区域覆盖全面，监控现场不需要人工参与就能轻松对大气严重污染区、重要工业园区以及人口密集区等指定场所的空气质量的长期、综合监控，不仅有效地保障了监测人员的人身安全和健康，而且该系统有较好的可移植性。
[0020]所述的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置及监控方法不仅能够实时实地监测大气环境状况，而且能够保证监测数据传输的稳定性和可靠性，监测区域覆盖面广，监测周期连续，监测手段先进、高效，并且具有较好经济性，可移植性强，有效地降低了大气环境监测的成本，提高了大气环境空气状况的监测效率。
[0021]另外，所述的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置很好地解决了目前大气环境监测技术人工成本、设备成本高的问题，具有较好的经济效益。所述的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监控方法通过建立的远程数据管理中心显示大气环境监测结果，能够为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据，具有良好的社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是根据本发明的实施例的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监控装置的总体概念图；
[0023]图2是根据本发明的实施例的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置的结构不意图；
[0024]图3是根据本发明的实施例的气体采集与检测模块的内部结构和外部连接示意图；
[0025]图4是根据本发明的实施例的数据采集控制模块的内部结构和外部连接示意图；
[0026]图5是根据本发明的实施例的电源保护模块的电路示意图；
[0027]图6是根据本发明的实施例的电源转换模块的电路示意图；
[0028]图7是根据本发明的实施例的电磁阀控制单元的电路示意图；以及
[0029]图8是根据本发明的实施例的数据采集控制模块的流程图。
【具体实施方式】
[0030]下面，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。
[0031]本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本发明的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本发明的原理的示例、而不意味着任何限制。本发明能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本发明的原理和精神即可。
[0032]另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。
[0033]图1是根据本发明的实施例的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监控装置的图。
[0034]参照附图1，根据本发明的实施例，首先，通过安装在公交车或者出租车等移动交通工具上的便携式大气环境实时监测装置来实现大范围现场空气状况数据的实时采集；然后，利用物联网无线传感技术，将采集到的大气环境监测数据以GPRS无线通信(或诸如3G、4G等的其它各种移动通信手段)的方式接入到无线网关，无线网关再通过基站(即信号中转站)接入到无线信号接收器，随后由该无线信号接收器将大气环境监测数据传送到远程数据管理中心；最后，在所述的远程数据管理中心中，通信服务器接收和汇总大气环境监测数据，并将其存储在数据库服务器上的数据库中，通过管理服务器的监控软件内置的诊断中心，能对现场监测数据进行分析、处理，以实现对现场空气状况的判断和评估，最终将监测数据和分析结果传送到用户的应用终端，用直观的可视化方式显示在应用终端的软件界面上，方便用户通过应用终端进行大气环境状况的实时监测。
[0035]图2是根据本发明的实施例的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置的结构示意图。
[0036]参照附图2，基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置包括数据采集控制模块1、GPS模块6、气体采集与检测模块2、无线通信模块3、电源转换模块4和电源保护模块5。
[0037]其中，电源保护模块5与电源转换模块4连接，电源转换模块4与气体采集与检测模块2、数据采集控制模块1、GPS模块6和无线通信模块3连接，气体采集与检测模块2还与数据采集控制模块I和GPS模块6连接，数据采集控制模块I还与GPS模块6和无线通信模块3连接。
[0038]所述气体采集与检测模块2可包括臭氧传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、一氧化氮传感器和PM2.5传感器，等等，还可任意组合其他气体浓度检测传感器，如二氧化碳、甲烷、水分等传感器，等等。
[0039]所述数据采集控制模块I是整个装置的电控单元，设有多种与其他模块相连的扩展接口。
[0040]所述GPS模块6是整个装置的位置定位单元，可采用面向对象程序设计语言Visual C#和二次开发组件ArcGIS Engine，基于Client/Server体系结构开发，利用ArcMap应用程序组织和控制数据框中GIS数据图层，再通过ArcGIS Explorer使用自有的服务器上的数据和地图，并与其他服务器上的数据联合使用，将采集大气传感器信息位置信息以地图数据的形式传给数据采集控制模块1，为远程数据管理中心管理人员实时实地监测气体指标提供便利。
[0041]所述无线通信模块3可采用GPRS无线通信的方式。
[0042]所述电源转换模块5用于将车辆本身的24/12V电源转换为例如5V的适用电源，以便为数据采集控制模块1、GPS模块6和无线通信模块3等部分供电。
[0043]所述电源保护模块4位于电源转换模块5的前级，为整个装置提供供电保护。
[0044]图3是根据本发明的实施例的气体采集与检测模块2的内部结构和外部连接示意图。
[0045]如图3所示，通过控制进气阀21将大气引入气体采样泵22，采样泵22通过导管将采样气体引入气体传感器模块23，气体传感器模块23中安装有臭氧传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、一氧化氮传感器和PM2.5传感器，还可任意组合其他气体浓度检测传感器，如二氧化碳、甲烷、水分等传感器。
[0046]气体传感器模块23将检测到的各项气体数据传输到数据采集控制模块1，数据采集控制模块I将采集到的数据进行解析与打包处理，最后将数据显示在车载显示与控制仪，并且还可以将数据通过无线通信方式发送到远程服务器在客户端显示。气体传感器模块23需要检测新的大气指标，因此在气体传感器模块23和排气泵之间安装有排气阀24排空气体，通过控制排气阀24将气体导入排气泵25进行排空气体，在排气阀24与排气泵25之间安装有流量计26显示气体流量。
[0047]图4是根据本发明的实施例的数据采集控制模块I的内部结构和外部连接示意图。
[0048]如图4所示，数据采集控制模块I包括ARM-Linux核心板11、电磁阀控制单元16、存储器12、串口通信模块17、。ARM-Linux系统核心板11采用工业级控制技术，传感器数据采集模块16包含RS485、RS232串口、CAN (气体传感器模块2会包含有RS485、RS232和CAN通信接口的传感器，因此预留这三种接口用于数据采集控制模块采集传感器的数据)通信等标准数据接口，还预留有12位AD高精度数据采集端口，可以连接各种接口的传感器。电磁阀控制单元16是用来控制进气阀21和排气阀24的工作作态，从而实现大气的采样与排空。无线通信模块3、GPS模块6与ARM-Linux系统核心板11之间通过RS232协议进行通信，无线通信模块3用来远程传输所监测的大气指标和GPS模块18的定位数据。
[0049]图5是根据本发明的实施例的电源保护模块5的电路示意图。
[0050]如图5所示，在车载24V(或12V)电源的接入端并联连接5个相互冗余备份的二极管，来防止电源正负极接反。
[0051]在电路中连接有自恢复保险丝(Fl)，可以防止电源输入电流过大或者短路。
[0052]如图5所示，瞬态抑制二极管TVSl和TVS2彼此反接在电源输入的两端，可以抑制浪涌。
[0053]电源的两端并联不同种类(例如，铝电解电容、钽电解电容和陶瓷电容等)的与容值的电容C12、Cll和C8，电阻R415可采用功率为2W阻值为15 Ω的电阻，和电容C12、Cll组成RC滤波电路，可以起到滤除电源的杂波、减小电源电压纹波的作用。
[0054]二极管D5连接在Vin和VDS输出端之间，可以起到将为+5V电子设备供电的车载电源(12/24V，经电源转换模块4转换)和为+24V用电设备供电的VDS电源端进行隔离的作用。这样，即便VDS电源端被烧坏，不至于影响到车辆的其他+5V电子设备的正常工作。VDS电源端用于输出+24电压，以便为气体采集与检测模块2供电。
[0055]IN_4275端是电源保护模块5的输出端，用于输出+24V电压，以供后级的电源转换模块4将其转换为+5V电压。
[0056]图6是根据本发明的实施例的电源转换模块4的电路示意图。
[0057]如图6所示，其中芯片U2是+24V(或12V)转+5V电压转换芯片(型号可为TLE4275)，其中所述的电源保护模块5的输出端IN_4275与电源转换芯片U2的输入端I端连接，RO端为使能端，U2的输出端Q为+5V的输出端(VCC)，在输出端并联不同种类(例如，铝电解电容、钽电解电容和陶瓷电容等)的与容值的电容C10、C15和C13，起到滤波的作用，VCC用于向数据采集控制模块1、无线通信模.块3以及GPS模块6供电。电压转换芯片U2的GND端接地，U2的输出复位延迟端D和地GND之间接电容C14，用于设置复位的延迟时间。电压转换芯片U2的使能端RO与ARM-Linux核心板的RST端连接，RST端是ARM-Linux核心板的通用输入输出端口，ARM-Linux核心板通过程序可以控制RST端的输出，从而控制电压转换芯片U2的输出端Q复位。由于型号为TLE4275的RO端只有在接高电平(+5V)的时候才能正常输出，因此要在电源VCC和RO端之间连接一个上拉电阻R6来拉高RO端口的电压才能保持正常输出电压。在电压转换芯片U2的输入端I和地GND之间连接陶瓷电容C9用于给输入电源滤波。
[0058]图7是根据本发明的实施例的电磁阀控制单元的电路示意图。其中电磁阀控制单元的电路和气体采集与控制模块2的进气阀和排气阀连接，用于控制进气阀和排气阀的工作状态。如图7所示，采用数据采集控制模块I的PWM端口连接三极管Ql的基极，PWM端口为数据采集控制模块I中的ARM-Linux核心板的输出脉宽调制端口，通过编程可以控制PWM脉冲的占空比，因此采用PWM的脉宽调制控制电磁阀控制单元的输出电压，从而控制进气阀、排气阀的工作状态。三极管Ql的集电极可将PWM端的电流进行放大，从而驱动型号为BTS550P的大功率智能场效应开关管Ul的导通，并利用三极管Ql的开关特性来控制大功率开关管Ul的导通与关断，达到控制电磁阀的开闭的目的，其中ARM-Linux核心板的PWM端和三极管Ql的基极之间接电阻Rl用于限流，三极管Ql的发射极直接接地GND，集电极和+24V电源VDS之间接上拉电阻R2。大功率智能场效应开关管Ul的输入端IN接三极管Ql的集电极，片选端IS和地GND之间接下拉电阻R8，用于保持IS端为低电平。Ul有两个输出端OUT短接，用于接电磁阀的控制端Valve_control，VBB接+24V电源VDS。当大功率智能场效应开关管Ul导通时，两个OUT端和VBB端接通，OUT为端+24V电源VDS，否则OUT端和VBB端断开。电磁阀控制端Valve_control和地GND分别接快速恢复开关二极管Dl的负极和正极，用于保护气体采集与控制模块的电磁阀(Valve)，防止大功率智能场效应开关管的瞬间断电电流倒流。
[0059]图8是所述的数据采集控制模块I的控制流程图。如图8所示，设备上电后，要先控制进气阀21进气，将气体通过气体采样泵22导入气体采集与检测模块1，如果检测到气体采样泵22进气完毕，则再进行大气指标数据检测，如果未进气完毕，则重新控制进气阀21进气，直至进气完毕为止。
[0060]对检测到的大气指标数据和GPS定位数据首先进行信号去噪处理，然后将数据进行打包、保存并显示在车载显示仪上，并通过无线通信模块发送到远程服务器，在PC客户端显示。最后，还要控制排气阀24将检测过的气体进行排空处理，完成一个循环后再进入下一个循环。
[0061]综上所述，根据本发明的实施例的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监控方法是指将所述的基于ArcGIS的车载便携式大气环境实时监测装置安装在公共交通工具(公交车或者出租车)上，利用物联网技术，通过GPRS无线传输的方式将采集到的大气环境监测数据实时传送到远程数据管理中心，从而为现场空气状况的监测、判断、分析和评估提供一种监控手段。
[0062]综上所述，本领域的技术人员能够理解，对本发明的上述实施例能够做出各种修改、变型、以及替换，其均落入如所附权利要求限定的本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种车载便携式大气环境实时监测装置，包括: 气体采集与检测模块(2)，用于实时采集大气环境数据； 数据采集控制模块(I)，用于控制大气环境数据的采集； 定位模块(6)，用于确定当前的实时监测位置，并输出定位信息； 无线通信模块(3)，用于通过无线通信方式，发送大气环境数据以及定位信息；电源转换模块(4)，用于将车载电源的电压分别转换为所述数据采集控制模块(1)、所述无线通信模块(3)、所述定位模块(6)和所述气体采集与检测模块(2)各自需要的电压；其中，所述电源转换模块(4)与所述气体采集与检测模块(2)、所述数据采集控制模块(I)、所述定位模块出)、所述无线通信模块(3)连接，其中，所述气体采集与检测模块(2)还与所述数据采集控制模块(I)连接，所述数据采集控制模块(I)还与所述定位模块￠)、所述气体采集与检测模块(2)、所述无线通信模块(3)连接。
2.根据权利要求1所述的车载便携式大气环境实时监测装置，还包括: 电源保护模块(5)，其连接在所述电源转换模块(4)的前级、并与所述车载电源连接，用于防止过流、反接和浪涌对车载电源的影响。
3.根据权利要求2所述的车载便携式大气环境实时监测装置，其中，所述电源保护模块(5)包括: 在所述电源保护模块(5)的车载电源输入侧并联连接的多个防反接二极管(D2、D3、D6、D7、D8)，用于来防止电源正负极接反； 自恢复保险丝(Fl)，其连接在防反接二极管的后级，用于防止电源输入电流过大或者短路。 瞬态抑制二极管(TVS1、TVS2)，其反接在所述车载电源的输入侧的两端，用于抑制浪
4.根据权利要求3所述的车载便携式大气环境实时监测装置，其中，所述电源保护模块(5)还包括: 在车载电源输入侧和所述电源保护模块(5)的电源转换输出侧(IN_4275)并联的不同种类的与容值的电容(C12、C11、C8)。
5.根据权利要求3或4所述的车载便携式大气环境实时监测装置，其中，所述电源保护丰旲块(5)还包括: 隔离二极管(D5)，其连接在所述电源保护模块(5)的车载电源输出侧(VDS)和所述自恢复保险丝(Fl)之间，用于将电源转换输出侧(IN_4275)的输出电压与车载电源输出侧(VDS)的输出电压进行隔离， 其中，所述车载电源输出侧(VDS)的输出电压用于为所述气体采集与检测模块(2)供电。
6.根据权利要求5所述的车载便携式大气环境实时监测装置，其中，所述电源转换模块⑷包括: 电压转换部件(U2)，用于将车载电源的电压转换为第一电压和第二电压，其中，第一电压用于为所述气体采集与检测模块(2)供电，第二电压用于为所述数据采集控制模块(1)、所述无线通信模块(3)、和所述定位模块(6)供电， 其中，所述电压转换部件(U2)的输出端并联连接多个电容(C1、C15、C13)，用于进行滤波。
7.根据权利要求6所述的车载便携式大气环境实时监测装置，其中，所述气体采集与检测模块(2)包括: 进气阀(21)，用于将大气引入气体采样泵(22)， 所述气体采样泵(22)，用于通过导管将采样气体引入气体传感器模块(23); 所述气体传感器模块(23)，其中安装有大气环境参数传感器； 排气阀(24)，用于将所述气体传感器模块(23)中的气体导入排气泵(25)进行排空； 所述排气泵(25); 在所述排气阀(24)与所述排气泵(25)之间安装的流量计(26)，用于检测气体流量。
8.根据权利要求7所述的车载便携式大气环境实时监测装置，其中，所述大气环境参数传感器包括以下之中的一个或多个:臭氧传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、一氧化氮传感器、PMlO传感器、PM2.5传感器、二氧化碳传感器、甲烷传感器、水分传感器。
9.根据权利要求7所述的车载便携式大气环境实时监测装置，其中，所述数据采集控制模块⑴包括: ARM-Linux核心板(11)，用于运行大气环境实时监测的控制程序； 电磁阀控制单元(16)，用于控制所述进气阀和排气阀的工作状态； 存储器(12)，用于提供运行控制程序所需的存储空间； 串口通信模块(17)，用于与无线通信模块(3)和定位模块(6)连接， 其中，所述ARM-Linux核心板(11)与电磁阀控制单元(16)、存储器(12)、串口通信模块(17)、气体采集与检测模块(2)连接。
10.根据权利要求9所述的车载便携式大气环境实时监测装置，其中，所述电磁阀控制单元(16)包括: 三极管(Ql)，所述ARM-Linux核心板(11)的数据采集控制模块⑴的输出脉宽调制端口(PWM)连接到三极管(Ql)的基极，三极管(Ql)的发射极接地(GND)； 上拉电阻(R2)，其连接在三极管(Ql)的集电极和第一电压的电源(VDS)之间； 大功率智能场效应开关管(Ul)，其输入端(IN)连接三极管(Ql)的集电极，其输出端连接进气阀和排气阀的控制端，其片选端(IS)和地(GND)之间接下拉电阻(R8)； 快速恢复开关二极管(Dl)，其负极连接所述进气阀和排气阀的控制端，正极接地。
【文档编号】G01N33/00GK104502534SQ201410776269
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】刘成材, 冀苗苗, 郭宏志, 张敏, 傅璐 申请人:中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所, 中航高科智能测控有限公司, 北京瑞赛长城航空测控技术有限公司