一种气体成分检测集成传感器

1.本发明涉及环境监测技术领域，具体涉及一种气体成分检测集成传感器。


背景技术：

2.随着环保监管需求的增加，非道路移动机械等高排放车辆的监管问题苛待解决。相关调研及研究表明，非道路移动机械等高排放车辆是导致灰霾天气的重要原因之一。
3.现有的非道路移动机械等高排放车辆的监测设备存在体积过大，模块化不足等问题，同时针对非道路移动机械等高排放车辆的监管及预警存在监管不够细化，管理不够全面等问题。
4.如申请号为202011222306.3的发明专利申请公开了一种非道路移动机械尾气排污监测装置及方法，所述装置包含：车载式烟度计、氮氧传感器、工业网络摄像机、t
‑
box车载终端、远程在线监控系统。烟度计和氮氧传感器会实时记录排放尾气中的污染物浓度。同时，工业网络摄像机镜头对准排气孔，实时采集尾气视频。t
‑
box车载终端将分析尾气视频，判断其林格曼黑度，同时将采集的所有数据通过4g或5g无线网络发送至远程在线监控系统。远程在线监控系统接收车载终端发送的数据，显示非道路移动机械的各项尾气指标及设备数据。
5.再如申请号为202011625265.2的发明专利申请公开了一种基于跟踪定位技术的非道路移动机械黑烟监控系统，球型视频采集设备和扬尘监测设备安装于固定安装杆上，固定安装杆安装于施工现场的四周，每套球型视频采集设备均连接监控软件，由监控软件中的虚拟线圈将监控区域划分为若干区域，每套球型视频采集设备负责监控对应区域，实现施工现场无死角覆盖；球型视频采集设备通过控制云台进行自动调整角度或手动调整角度，球型视频采集设备、扬尘监测设备分别通过网络线缆、485接口与智能分析终端连接，所述智能分析终端、自动报警设备以及无线通信设备安装在所述户外防护机柜内。通过目标识别与跟踪技术，可自动捕获工地现场的施工机械排放黑烟情况，并实时上传至环保监管相关部门。
6.上述装置/系统都存在集成化程度不高的问题，且在使用过程中易出现散热不好的情况。


技术实现要素：

7.为解决以上技术问题，本发明提供了一种气体成分检测集成传感器。
8.一种气体成分检测集成传感器，包括传感器本体，所述传感器本体内部封装有电路板，所述电路板上集成设置有控制单元、浓度采集单元、定位单元、无线通信单元和电源管理单元，所述控制单元与所述浓度采集单元、定位单元、无线通信单元、电源管理单元均电性连接，所述传感器本体表面上设置有散热铝箔。
9.优选的是，所述集成传感器还设置有obd预留接口，所述obd预留接口设置于所述传感器本体表面上，且与所述控制单元电性连接。
10.上述任一方案优选的是，所述散热铝箔与所述obd预留接口设置于所述传感器本体的上表面上。
11.上述任一方案优选的是，所述集成传感器还包括至少一个引脚，所述引脚设置于所述传感器本体表面，且与所述电路板电性连接，所述引脚上设置有通孔。
12.上述任一方案优选的是，所述引脚设置有8个，所述引脚对称地分布于所述传感器本体的两个相对的侧面上。
13.上述任一方案优选的是，所述集成传感器还包括储胶槽，所述储胶槽设置于所述传感器本体表面。
14.上述任一方案优选的是，所述储胶槽包括第一储胶槽和第二储胶槽，所述第一储胶槽与所述第二储胶槽交叉设置。
15.上述任一方案优选的是，所述第一储胶槽设置有多条，且呈等间距设置。
16.上述任一方案优选的是，所述第二储胶槽设置有多条，且呈等间距设置。
17.上述任一方案优选的是，所述散热铝箔垂直于所述传感器本体的表面，其高度的取值范围为2.5～3.5mm。
18.上述任一方案优选的是，所述储胶槽设置于所述传感器本体的下表面上。
19.上述任一方案优选的是，所述浓度采集单元包括氮氧化合物(no
x
)浓度采集子单元与颗粒物(pm)浓度采集子单元。
20.本发明的气体成分检测集成传感器具有以下有益效果：
21.1、将多个功能单元集成封装于传感器本体内，增加了传感器的集成化程度，便于车载安装，以对非道路移动机械等高排放车辆实际工程作业过程中颗粒物和氮氧化合物等尾气排放因子进行实时采集检测，提高了尾气监测的便捷性和准确性；
22.2、集成传感器本体表面设置散热铝箔，增加了集成传感器本体的表面积，增加了传感器本体的散热性能；
23.3、设置有obd预留接口，可以根据车辆需求接入obd数据，增加了传感器的可扩展性；
24.4、设置有引脚，便于传感器本体通过引脚与外部电路连接，同时引脚上设置有通孔，增加了引脚通过锡焊与外部电路固定连接的便捷性；
25.5、设置有储胶槽，通过储胶槽内涂抹导热硅胶可与外部散热结构稳定贴合，进一步增加了传感器的散热性能。
附图说明
26.图1为按照本发明的气体成分检测集成传感器的一优选实施例的结构示意图。
27.图2为按照本发明的气体成分检测集成传感器的如图1所示实施例的剖面结构示意图。
28.图3为按照本发明的气体成分检测集成传感器的如图1所示实施例的a处放大结构示意图。
29.图4为按照本发明的气体成分检测集成传感器与外部部件连接的结构示意图。
30.图中各标号表示的部件名称如下：
[0031]1‑
传感器本体；2
‑
控制单元；3
‑
浓度采集单元；4
‑
定位单元；5
‑
无线通信单元；6
‑
电
源管理单元；7
‑
obd预留接口；8
‑
引脚；9
‑
通孔；10
‑
散热铝箔；11
‑
第一储胶槽；12
‑
第二储胶槽；13
‑
尾气采集单元；14
‑
尾气预处理单元；15
‑
降温单元；31
‑
pm浓度采集子单元；32
‑
no
x
浓度采集子单元；16
‑
除尘单元；17
‑
电池。
具体实施方式
[0032]
为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作详细说明。
[0033]
实施例1
[0034]
如图1至图3所示，一种气体成分检测集成传感器，包括传感器本体1，所述传感器本体1内部封装有电路板，所述电路板上集成设置有控制单元2、浓度采集单元3、定位单元4、无线通信单元5和电源管理单元6，所述控制单元2与所述浓度采集单元3、定位单元4、无线通信单元5、电源管理单元6均电性连接，所述传感器本体1表面上设置有散热铝箔10。
[0035]
所述集成传感器还设置有obd预留接口7，所述obd预留接口7设置于所述传感器本体1表面上，且与所述控制单元2电性连接。所述集成传感器还包括至少一个引脚8，所述引脚8设置于所述传感器本体1表面，且与所述电路板电性连接，所述引脚8上设置有通孔9。所述集成传感器还包括储胶槽，所述储胶槽设置于所述传感器本体表面，所述储胶槽包括第一储胶槽11和第二储胶槽12，所述第一储胶槽11与所述第二储胶槽12交叉设置，所述第一储胶槽11设置有多条，且呈等间距设置，所述第二储胶槽12设置有多条，且呈等间距设置。所述散热铝箔10垂直于所述传感器本体1的表面，其高度的取值范围为2.5～3.5mm。
[0036]
在本实施例中优选的是，所述传感器本体1呈长方体结构；所述散热铝箔10与所述obd预留接口7设置于所述传感器本体1的上表面上；所述引脚8设置有8个，所述引脚8对称地分布于所述传感器本体1的两个相对的侧面上且伸出所述传感器本体1的侧面；所述储胶槽设置于所述传感器本体1的下表面上，所述第一储胶槽11平行于所述引脚8所在的侧面，所述第二储胶槽12垂直于所述引脚8所在的侧面，即所述第一储胶槽11与所述第二储胶槽12相互垂直；所述散热铝箔10在长度方向上平行于所述垂直于所述第一储胶槽11的长度方向，其高度的取值为3mm，所述散热铝箔10将所述obd预留接口7包围，且与所述obd预留接口7保持一定的距离。所述定位单元4选用北斗定位单元，也可以根据需要选择gps或者glonass或者其他具有定位功能的定位单元。所述无线通信单元5选用4g/5g无线通信单元，也可以根据需要选择其他的无线通信单元。所述集成传感器通过所述引脚8与外部电路连接，置于车辆尾气管内的尾气采集检测设备将检测到的尾气相关数据发送至所述浓度采集单元3，数据传输采用常见的数据传输协议实现，如can通信协议、tcp/ip通信协议等。所述电源管理单元6通过所述引脚8与外部电池连接，所述外部电池用于为整个所述集成传感器提供电能。
[0037]
所述散热铝箔10增加了所述传感器本体1的表面积，进而增加了传感器本体1的散热性能；当所述集成传感器需要更加优良的散热性能时，将所述第一储胶槽11和所述第二储胶槽12内涂抹导热硅胶后与外部散热结构粘结，在进一步增加集成传感器的散热性能的同时，第一储胶槽11和第二储胶槽12的交叉结构设计可以保证传感器本体与外部散热结构粘结的稳定性。所述集成传感器可以通过引脚8与外部电路连接，通过引脚8上设置通孔，可以增加引脚8通过锡焊与外部电路固定连接的便捷性。预留的obd接口7可以在被监测车辆上有obd接口时，接入排放因子、发动机转速、油量、工作时间、故障代码等信号，便于对所述
集成传感器进行功能扩展。
[0038]
实施例2
[0039]
如图4所示，一种气体成分检测集成传感器，与上述实施例所不同的是，所述浓度采集单元3包括包括氮氧化合物(no
x
)浓度采集子单元32与颗粒物(pm)浓度采集子单元31。在所述pm浓度采集子单元31和no
x
浓度采集子单元32之间还设置有除尘单元16，所述传感器本体1内还集成有电池17。
[0040]
所述气体成分检测集成传感器在使用过程中，与外部的部件进行连接，具体连接的部件包括尾气采集单元13，尾气预处理单元14和降温单元15。所述气体成分检测集成传感器与外部部件连接后形成车载的高排放车辆综合一体化监控物联网装置，将所述监控物联网装置安装与所述非道路移动机械等高排放车辆上即可完成对高排放车辆的尾气采集、尾气成分检测、车辆定位等工作。尾气采集单元13采集非道路移动机械等高排放车辆排放的尾气，经过尾气预处理单元14进行预处理后，到达降温单元15后进行降温，然后通过pm浓度采集子单元31获得尾气中的pm浓度数据；然后经过除尘单元16后到达no
x
浓度采集子单元32获得尾气中的no
x
浓度数据。所述pm浓度采集子单元31和所述no
x
浓度采集子单元32分别将采集到的pm浓度数据和no
x
浓度数据通过串行/并行通信的方式发送至所述控制单元2；所述定位单元4用于采集所述非道路移动机械等高排放车辆的位置信息，并将采集到的位置信息通过串行/并行通信的方式发送至所述控制单元2；所述控制单元2通过所述无线通信单元5将所述pm浓度数据、no
x
浓度数据、位置信息以及其他必要的信息发送至监管平台。再配合监管平台相应的监控系统/方法、预警分析系统/方法，即可为实现监管平台对非道路移动机械等高排放车辆的排放情况进行进一步的处理显示，进而为监管部门对非道路移动机械等高排放车辆的监管提供支持。
[0041]
需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应该理解：其可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。