隧道内空气环境监测系统的制作方法

本实用新型涉及环境检测系统，特别涉及隧道内空气环境监测系统。

背景技术：

隧道是修建在山中或地下或水下并铺设供机动车辆通行的建筑物，根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类；为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道；这三类隧道中最多的是山岭隧道。

山岭隧道是一种特殊构造物，由于其在空间上的限制而使隧道内的环境状况比较复杂，隧道一般长度都较长，同时在车辆行程过程中排放的废气等无法高效的进行排放，而使得隧道中部的空气质量非常差，对行驶于隧道中的驾驶员造成很大的困扰，若在一些隧道较多的的地区，则容易造成驾驶员身体的不适；所以在隧道内一般会设置很多的通风风扇，以保持隧道内的空气流通，但是对于车流量较小的情况下，则不会对隧道内的空气质量造成很大的影响，无需长时间启动通风风扇，若始终保持通风风扇启动，则会造成电能的浪费，具有一定的改进空间。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种隧道内空气环境监测系统，能够根据隧道内的汽车尾气浓度来对通风风扇进行控制，若浓度高，则保持始终启动状态，若浓度低，则保持间歇性启动状态。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种隧道内空气环境监测系统，包括若干通风风扇，还包括用于间歇性驱动通风风扇启闭的间歇性驱动装置、用于检测隧道内汽车尾气浓度并输出浓度检测信号的尾气检测装置、预设有浓度基准值信号并耦接于尾气检测装置以将浓度检测信号与浓度基准值信号相互比较以输出尾气比较信号的尾气比较装置、耦接于尾气比较装置并响应于尾气比较信号以控制间歇性驱动装置与通风风扇启闭的控制装置；若浓度检测信号大于浓度基准值信号时，所述控制装置以关闭间歇性驱动装置且控制通风风扇处于始终启动的状态；若浓度检测信号小于浓度基准值信号时，所述控制装置控制间歇性驱动装置启动以驱动通风风扇间歇性启动。

采用上述方案，根据尾气检测装置所检测到隧道内尾气浓度的情况，并且将浓度检测信号与浓度基准值信号进行比较，以使得在尾气浓度不是很高的情况下，直接通过间歇性驱动装置实现驱动通风风扇，即通风风扇间隔一段时间后启动一段时间，使得在实用过程中更加的节能，避免电能的浪费；如果尾气浓度升高并且超过基准值，则关断间歇性驱动装置，并通过控制装置来控制通风风扇保持始终启动的状态，提高通气的效率，以降低隧道内的尾气浓度，避免给驾驶员造成不适的情况出现。

作为优选，若干通风风扇均匀设置于隧道的两侧，且定义位于两侧的通风风扇分别为第一风扇组与第二风扇组；所述第一风扇组正接于电源，所述第二风扇组反接于电源，所述第一风扇组与第二风扇组均受控于间歇性驱动装置启动或受控于控制装置启动以形成循环气流。

采用上述方案，设置于两侧的通风风扇能够更好的完成空气流通，而通过第一风扇组正接于电源与第二风扇组反接于电源，使得一组风扇从隧道外侧输入新鲜空气，而另一组风扇从内部输出浑浊空气至隧道外侧，完成空气流通的循环，提高整体的换气效率，降低汽车尾气的浓度。

作为优选，所述间歇性驱动装置包括受控于控制装置以输出间歇性驱动信号的间歇性驱动电路以及耦接于间歇性驱动电路且受控于间歇性驱动信号以控制通风风扇启闭的执行电路。

采用上述方案，间歇性驱动电路实现间歇性驱动的功能，并且通过执行电路完成执行的动作，使得电路设计更加的合理完善，方便后去的维护以及维修。

作为优选，所述间歇性驱动电路为555多谐振荡电路。

采用上述方案，电路结构简单，容易实现，且方便后续电路的设计。

作为优选，所述执行电路包括耦接于间歇性驱动电路并响应于间歇性驱动信号以实现通断的开关元件以及响应于开关元件的通断以控制通风风扇启闭的执行元件。

采用上述方案，开关元件与执行元件的设置，使得电路结构更加的简单，容易实施，方便后续的电路设计，同时成本低廉，便于后期的维护。

作为优选，所述执行元件为继电器，所述继电器的常开触点连接于通风风扇的供电回路；所述继电器的线圈上反并联有续流二极管。

采用上述方案，执行元件采用继电器，使得整体的电路能够更加的简单，继电器的线圈上所反并联的续流二极管，能够将残留在继电器的线圈上的残余电流进行消耗，有效的提高继电器使用的寿命。

作为优选，还包括用于检测隧道内氧气浓度并输出氧气检测信号的氧气检测装置以及预设有氧气基准值信号并耦接于氧气检测装置以将氧气检测信号与氧气基准值信号相互比较以输出氧气比较信号的氧气比较装置，所述控制装置与氧气比较装置、尾气比较装置之间耦接有逻辑门装置；若浓度检测信号大于浓度基准值信号或氧气检测信号小于氧气基准值信号时，所述逻辑门装置输出高电平至控制装置。

采用上述方案，能够对隧道内的氧气浓度进行检测，一旦氧气浓度过低或者尾气浓度过高，都会启动通风风扇来提高空气的流通效率，以提高隧道内空气的流通度，保证隧道内空气质量。

作为优选，还包括用于检测隧道内烟雾浓度并输出烟雾检测信号的烟雾检测装置以及预设有烟雾基准值信号并耦接于烟雾检测装置以将烟雾检测信号与烟雾基准值信号相互比较以输出烟雾比较信号至逻辑门装置的烟雾比较装置；若浓度检测信号大于浓度基准值信号或氧气检测信号小于氧气基准值信号或烟雾检测信号大于烟雾基准值信号时，所述逻辑门装置输出高电平至控制装置。

采用上述方案，能够对隧道内的氧气浓度进行检测，一旦氧气浓度过低或者尾气浓度过高或着烟雾浓度过高，都会启动通风风扇来提高空气的流通效率，以提高隧道内空气的流通度，保证隧道内空气质量。

作为优选，还包括用于指示通风风扇处于始终启动状态的指示装置。

采用上述方案，能够对通风风扇工作状态进行指示，方便驾驶员获取到对应的信息。

作为优选，所述指示装置为灯光指示器。

采用上述方案，灯光指示器以实现通过光线来对驾驶员进行提示，让驾驶员更加容易的获取到对应的信息，以知道隧道内的空气质量的情况，以使得驾驶员做出适当的调节，例如关闭车窗等方式。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：能够根据隧道内尾气浓度、氧气浓度以及烟雾浓度的情况，来控制通风风扇的启动状态，使得在使用过程中更加节能。

附图说明

图1为隧道内空气流通的示意图；

图2为实施例一的电路原理图；

图3为实施例二的电路原理图；

图4为实施例三的电路原理图；

图5为实施例四的电路原理图。

图中：11、第一风扇组；12、第二风扇组；21、尾气检测装置；22、尾气比较装置；31、氧气检测装置；32、氧气比较装置；41、烟雾检测装置；42、烟雾比较装置；5、逻辑门装置；6、控制装置；7、间歇性驱动装置；71、间歇性驱动电路；72、执行电路；8、指示装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例一，公开的一种隧道内空气环境监测系统，如图1至2所示，包括若干通风风扇、用于间歇性驱动通风风扇启闭的间歇性驱动装置7、用于检测隧道内汽车尾气浓度并输出浓度检测信号的尾气检测装置21、预设有浓度基准值信号并耦接于尾气检测装置21以将浓度检测信号与浓度基准值信号相互比较以输出尾气比较信号的尾气比较装置22、耦接于尾气比较装置22并响应于尾气比较信号以控制间歇性驱动装置7与通风风扇启闭的控制装置6；若浓度检测信号大于浓度基准值信号时，控制装置6以关闭间歇性驱动装置7且控制通风风扇处于始终启动的状态；若浓度检测信号小于浓度基准值信号时，控制装置6控制间歇性驱动装置7启动以驱动通风风扇间歇性启动。

若干通风风扇均匀设置于隧道的两侧，且定义位于两侧的通风风扇分别为第一风扇组11与第二风扇组12；第一风扇组11正接于电源，第二风扇组12反接于电源，第一风扇组11与第二风扇组12均受控于间歇性驱动装置7启动或受控于控制装置6启动以形成循环气流；即第一风扇组11的电机正转，而第二风扇组12的电机翻转，实现快速对流的效果，提高空气快速流通的能力。

尾气检测装置21优选采用型号为TGS2104的汽车尾气传感器；该传感器为半导体气体传感器，且主要参数包括以下几点：1、可测量尾气浓度范围：10-1,000ppm ；2、传感器灵敏度（电阻比）：0.3-0.6；3、加热器电压：7V±0.35V(DC) ；4、电路电压：≤15VDC ；汽车尾气传感器TGS2104为双传感器元件；对汽油机排放的可燃气体具有高敏感度；长寿命，低功耗；后期电路简单等优点。

尾气检测装置21还还可以采用一氧化碳传感器，由于汽车尾气包括一氧化碳等气体，而大部分气体为一氧化碳，所以可以通过对应的传感器直接检测一氧化碳浓度以实现对尾气检测的功能。

尾气比较装置22优选为LM393A型号的比较器，比较器的同相端与尾气检测装置21连接以接收浓度检测信号，反相端连接有预设的浓度基准值信号，浓度基准值信号通过电阻R21与电阻R22设置，将检测到的浓度检测信号与浓度基准值信号相互比较，并输出尾气比较信号，当浓度检测信号大于浓度基准值信号，输出高电平的尾气比较信号，当浓度检测信号小于浓度基准值信号，输出低电平的尾气比较信号。

控制装置6包括NPN型的三极管Q1与继电器KM1，三极管Q1的基极连接于尾气比较装置22的输出端，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接于继电器KM1的线圈后连接电源，继电器KM1的常开触点连接于第一风扇组11与第二风扇组12的供电回路；继电器KM2的线圈上反并联有续流二极管。

间歇性驱动装置7包括受控于控制装置6以输出间歇性驱动信号的间歇性驱动电路71以及耦接于间歇性驱动电路71且受控于间歇性驱动信号以控制通风风扇启闭的执行电路72。

间歇性驱动电路71为555多谐振荡电路；555多谐振荡电路由555定时芯片构成，555定时器的第一引脚接地，第二引脚与第六引脚耦接，并与电源VCC之间串连有第六可调电阻R6和第五电阻R5，第七引脚接于第六可调电阻R6和第五电阻R5连接形成的结点，第二引脚与地端之间还串连有第一电容C1，第五引脚与地端之间串连有第二电容C2，通过控制第六可调电阻R6可以控制其输出PWM波的占空比，从而控制输出脉冲的间隔的时间，进而实现输出方波以间隔一定时间后才进行驱动；555多谐振荡电路的受控端即为电源VCC，即于电源VCC与第八引脚、第四引脚所形成的节点之间连接于继电器KM1的常开触点连接，通过继电器KM1的线圈得电与否，实现对555多谐振荡电路的启闭。

执行电路72包括耦接于间歇性驱动电路71并响应于间歇性驱动信号以实现通断的开关元件以及响应于开关元件的通断以控制通风风扇启闭的执行元件，开关元件优选为NPN型的三极管Q2，执行元件为继电器KM2，三极管Q2的基极连接于555多谐振荡电路的输出端，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接于继电器KM2的线圈后连接电源，继电器KM2的常开触点连接于通风风扇的供电回路；继电器KM2的线圈上反并联有续流二极管。

具体工作过程如下：

根据尾气检测装置21对隧道内的空气进行检测，若尾气检测装置21所检测到浓度检测信号大于浓度基准值信号，使得尾气比较装置22输出一个高电平的检测信号至三极管Q1，三极管Q1导通以使得继电器KM1的线圈得电，继电器KM1的常开触点闭合，使得第一风扇组11与第二风扇组12的供电回路闭合实现保持通风状态；同时继电器KM1的常闭触点断开，即断开间歇性驱动装置7的控制；当尾气检测装置21所检测到浓度检测信号小于浓度基准值信号，使得尾气比较装置22输出一个低电平的检测信号至三极管Q1，三极管Q1断开以使得继电器KM1的线圈失电，继电器KM1的常开触点断开，使得第一风扇组11与第二风扇组12的供电回路不再受控于继电器KM1；同时继电器KM1的常闭触点闭合，即启动间歇性驱动装置7以使得控制第一风扇组11与第二风扇组12的供电回路间断性闭合，实现间歇性驱动的功能。

实施例二，基于实施例一的基础上，如图3所示，隧道内空气环境监测系统还包括用于检测隧道内氧气浓度并输出氧气检测信号的氧气检测装置31以及预设有氧气基准值信号并耦接于氧气检测装置31以将氧气检测信号与氧气基准值信号相互比较以输出氧气比较信号的氧气比较装置32，控制装置6与氧气比较装置32、尾气比较装置22之间耦接有逻辑门装置5；若浓度检测信号大于浓度基准值信号或氧气检测信号小于氧气基准值信号时，逻辑门装置5输出高电平至控制装置6。

氧气检测装置31优选采用氧气传感器进行检测，并将检测到的信号传输至氧气比较装置32。

氧气比较装置32优选为LM393A型号的比较器，比较器的反相端与氧气检测装置31连接以接收氧气检测信号，同相端连接有预设的氧气基准值信号，氧气基准值信号通过电阻R11与电阻R12设置，将检测到的氧气检测信号与氧气基准值信号相互比较，并输出氧气比较信号，当氧气检测信号大于氧气基准值信号，输出低电平的氧气比较信号，当氧气检测信号小于氧气基准值信号，输出高电平的氧气比较信号。

逻辑门装置5优选采用或门，即或门的两个输入端分别连接于氧气比较装置32与尾气比较装置22，或门的输出端连接于三极管Q1的基极。

具体工作过程如下：

根据尾气检测装置21对隧道内的尾气以及氧气检测装置31对隧道内的氧气进行检测，若尾气检测装置21所检测到浓度检测信号大于浓度基准值信号或氧气检测信号小于氧气基准值信号，使得逻辑门装置5输出一个高电平的检测信号至三极管Q1，三极管Q1导通以使得继电器KM1的线圈得电，继电器KM1的常开触点闭合，使得第一风扇组11与第二风扇组12的供电回路闭合实现保持通风状态；同时继电器KM1的常闭触点断开，即断开间歇性驱动装置7的控制；当尾气检测装置21所检测到浓度检测信号小于浓度基准值信号或氧气检测信号小于氧气基准值信号，使得逻辑门装置5输出一个低电平的检测信号至三极管Q1，三极管Q1断开以使得继电器KM1的线圈失电，继电器KM1的常开触点断开，使得第一风扇组11与第二风扇组12的供电回路不再受控于继电器KM1；同时继电器KM1的常闭触点闭合，即启动间歇性驱动装置7以使得控制第一风扇组11与第二风扇组12的供电回路间断性闭合，实现间歇性驱动的功能。

实施例三，基于实施例二的基础上，如图4所示，隧道内空气环境监测系统还包括用于检测隧道内烟雾浓度并输出烟雾检测信号的烟雾检测装置41以及预设有烟雾基准值信号并耦接于烟雾检测装置41以将烟雾检测信号与烟雾基准值信号相互比较以输出烟雾比较信号至逻辑门装置5的烟雾比较装置42；若浓度检测信号大于浓度基准值信号或氧气检测信号小于氧气基准值信号或烟雾检测信号大于烟雾基准值信号时，逻辑门装置5输出高电平至控制装置6。

烟雾检测装置41优选采用烟雾传感器进行检测，并将检测到的信号传输至烟雾比较装置42，型号优选采用GQQ0.1。

烟雾比较装置42优选为LM393A型号的比较器，比较器的同相端与烟雾检测装置41连接以接收烟雾检测信号，反相端连接有预设的烟雾基准值信号，烟雾基准值信号通过电阻R31与电阻R32设置，将检测到的烟雾检测信号与烟雾基准值信号相互比较，并输出烟雾比较信号，当烟雾检测信号大于烟雾基准值信号，输出高电平的烟雾比较信号，当烟雾检测信号小于烟雾基准值信号，输出低电平的烟雾比较信号。

逻辑门装置5优选采用三输入或门，且型号优选为74HC4075三输入或门芯片，即或门的三个输入端分别连接于氧气比较装置32、尾气比较装置22、烟雾比较装置42，或门的输出端连接于三极管Q1的基极。

具体工作过程如下：

根据尾气检测装置21对隧道内的尾气以及氧气检测装置31对隧道内的氧气进行检测，若尾气检测装置21所检测到浓度检测信号大于浓度基准值信号或氧气检测信号小于氧气基准值信号或烟雾检测信号大于烟雾基准值信号，使得逻辑门装置5输出一个高电平的检测信号至三极管Q1，三极管Q1导通以使得继电器KM1的线圈得电，继电器KM1的常开触点闭合，使得第一风扇组11与第二风扇组12的供电回路闭合实现保持通风状态；同时继电器KM1的常闭触点断开，即断开间歇性驱动装置7的控制；当尾气检测装置21所检测到浓度检测信号小于浓度基准值信号或氧气检测信号小于氧气基准值信号或烟雾检测信号大于烟雾基准值信号，使得逻辑门装置5输出一个低电平的检测信号至三极管Q1，三极管Q1断开以使得继电器KM1的线圈失电，继电器KM1的常开触点断开，使得第一风扇组11与第二风扇组12的供电回路不再受控于继电器KM1；同时继电器KM1的常闭触点闭合，即启动间歇性驱动装置7以使得控制第一风扇组11与第二风扇组12的供电回路间断性闭合，实现间歇性驱动的功能。

实施例四，基于实施例一或实施例二或实施例三的基础上，如图5所示，隧道内空气环境监测系统还包括用于指示通风风扇处于始终启动状态的指示装置8；指示装置8为灯光指示器，指示装置8包括振荡器、三极管Q3与指示灯LED1，振荡器的被控端耦接于继电器KM1的常开触点后连接电源，振荡器的输出端耦接于三极管Q3的基极，并控制三极管Q3的通断，三极管Q3的集电极连接于指示灯LED1后连接电源，三极管Q3的发射极接地, 当继电器KM1的线圈得电，控制继电器KM1的常开触点闭合，使得控制振荡器工作，输出一个控制信号，控制信号为方波，控制三极管Q3交替通断，以使得指示灯LED1间断性指示，实现指示的功能。