车载隧道环境定位检测仪器集成基板的制作方法

1.本实用新型属于隧道工程设备技术领域，特别涉及一种车载隧道环境定位检测仪器集成基板。


背景技术：

2.城市隧道发展趋势向着长大隧道延伸，超长的幽闭环境对隧道行车的照明设计、通风环境、空气品质、热湿环境等提出更高的要求。同时隧道内环境舒适及行车的心理感受会产生不同的影响，进而影响到行车的安全性。要保障隧道环境质量和行车舒适，首先要对隧道环境现状进行评估，隧道内环境数据的全面精准采集是评估开展的重要基础。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种可以用于长、大隧道的环境和定位信息同步进行数据采集的检测仪器集成基板，该集成基板可固定安装在车顶，当车辆行进时，完成对隧道环境定位检测。
4.本实用新型的实施例之一，一种车载隧道环境定位检测仪器集成基板，包括，
5.温湿度传感器、颗粒物传感器和气体传感器，位于所述集成基板的头部；噪声传感器，被设置在所述温湿度传感器、颗粒物传感器和气体传感器的身后位置，并且，该噪声传感器的探测头高于所述温湿度传感器、颗粒物传感器和气体传感器；内置电源、数据采集仪和惯性导航模组被嵌入到所述集成基板的本体内，并且位于所述噪声传感器的身后位置；照度传感器，位于所述集成基板的尾部。所述温湿度传感器、颗粒物传感器、气体传感器、噪声传感器和惯性导航模组电接入所述数据采集仪。
6.本实用新型提出的车载式隧道环境数据定位检测仪器集成基板，具有很好的便携性，可以采用通常的方式，很方便地固定在车辆顶部。当安装有该集成基板的车辆在隧道内进行测量时，不会影响其他社会车辆正常行驶，而且可以根据需要，完整测量长隧道沿着运行方向中环境分布特性变化，由于集成了多种传感器，因此可以完整检测现有隧道的各种环境参数。
附图说明
7.通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，其中：
8.图1根据本实用新型实施例之一的检测仪器在集成基板上的布局示意图。
9.图2根据本实用新型实施例之一的集成基板在车辆上的安装示意图。
10.其中，1——温湿度传感器，2——颗粒物传感器，3——气体传感器， 4——噪声传感器，5——内置电源，6——智能数据采集仪，7——惯导模组，8——照度传感器，9——流线型基板。
具体实施方式
11.目前，部分公路隧道已安装了隧道环境长期监测设备。如通过在隧道内安装温湿度传感器、有害气体传感器、颗粒物监测仪等对环境进行实时监测。然而，受隧道环境特点、维护条件、传感器寿命和灵敏度影响，隧道常规配置的环境监测设备普遍存在数据缺失、状态异常等情况，需要以环境现场采集的环境数据作为补充，以全面、真实地反映隧道环境现状。因此，当前隧道现场环境检测主要以人工检测为主，人力和时间成本高，且检测作业可能造成交通阻断，影响隧道车辆正常运行。另一方面，由于隧道无法接受gps卫星定位系统信号，检测点难以定位，采集的环境数据不能反映隧道环境的空间分布特征，无法为隧道运营管理提供有力的数据支撑。
12.针对前述的现有隧道环境检测中存在的问题，本实用新型提出了一种车载式隧道环境数据采集仪器集成基板，用于长、大隧道的环境定位检测，该集成基板可固定安装在车顶，在车辆行进过程中即可实现对环境参数和定位数据的同步采集。
13.根据一个或者多个实施例，如图1所示。一种车载隧道环境定位检测仪器集成基板，该集成基板包括温湿度传感器、颗粒物传感器和气体传感器，噪声传感器，内置电源、数据采集仪和惯性导航模组，以及照度传感器。
14.温湿度传感器、颗粒物传感器和气体传感器，位于所述集成基板的头部。噪声传感器，被设置在所述温湿度传感器、颗粒物传感器和气体传感器的身后位置，并且，该噪声传感器的探测头高于所述温湿度传感器、颗粒物传感器和气体传感器。内置电源、数据采集仪和惯性导航模组被嵌入到所述集成基板的本体内，并且位于所述噪声传感器的身后位置。照度传感器，位于所述集成基板的尾部。温湿度传感器、颗粒物传感器、气体传感器、噪声传感器和惯性导航模组电接入所述数据采集仪。所述集成基板的材料可以采用重量轻、易塑形、防腐蚀性能好的高强度铝合金或abs塑料。
15.集成基板在使用时，该集成基板被设置在车辆顶部，集成基板的头部朝向车辆前进方向，该集成基板外形呈现为头圆尾扁的流线型。
16.由于车辆在隧道行进过程中，气流撞击检测仪器或者传感器，容易产生风噪，干扰噪声数据的收集。因此，为避免风噪对检测结果的影响，本实用新型实施例采取的措施包括：
17.(1)集成基板设计为流线型，用以减少阻力和风噪。
18.(2)位于集成基板前排的温湿度传感器、颗粒物传感器和气体传感器表面套有厚度为1-3mm的多孔海绵保护套，防止灰尘影响检测结果的同时减少风噪。
19.(3)噪声传感器表面套有海绵防风罩，以减少风噪对噪声测试结果的干扰。
20.(4)内置电源、智能数采仪和惯导模组按图1所示位置嵌入在基板内，一是可避免车辆行进过程中气流、灰尘等对仪器的干扰，二是可减少由于气流撞击仪器产生的风噪。第三，内置电源、智能数采仪和惯导模组镶嵌在基板内，可减少仪器遮挡对照度测试的干扰。
21.(5)照度传感器底座镶嵌在基板内，仅留照度探头高于基板表面，可减少传感器与气流的接触面积，进而减小风噪。
22.进一步的，为了最大程度减少噪声传感器的遮挡对照度检测的干扰，应确保照度传感器与噪声传感器的距离l大于噪声传感器高度h 的1.5倍。因当l/h》1.5时，噪声传感器所占位置相对于照度传感器的立体角小于5％，同时考虑绝大多数隧道照明的灯具特性，因
此产生的干扰也小于5％，噪声传感器对照度传感器的影响可忽略不计。
23.本实施例在集成基板上集成了传感器群，包括温湿度传感器、颗粒物传感器、气体传感器、噪声传感器和照度传感器。颗粒物传感器包括pm2.5和pm10两类颗粒物浓度的传感芯片，气体传感器包括 co2、co和no三类气体浓度的传感芯片。因此集成基板上的数据采集仪可以采集的环境参数类型很全面，包括热湿环境参数：温度、湿度，空气质量参数：pm2.5、pm10、co、co2、no，声环境参数：噪声，光环境参数：照度，同时可采集对应时刻下在隧道内的定位信息。由于集成基板上不仅集成安装了传感器群、惯导模组、智能数采仪，还包括了内置电源，该内置电源采用锂电池，能够在各种环境下支持传感器工作。
24.惯性导航模组内置卫星接收机芯片、陀螺仪、加速度计。在隧道内gps(global positioning system，全球定位系统)信号精度降低或丢失时，利用惯性导航技术，通过自适应组合导航算法，可实时提供位置信息。针对惯导模组，目前市面上已有成熟的产品可直接集成应用，如gm200 ubi惯导模组、skm-4dx惯导模组等。
25.如图2所示，将本实施例的车载隧道环境定位检测仪器集成基板安装在车顶，使用传感器采集长、大隧道内环境信息时，汽车驶入隧道前开启电源开关，进入隧道后，gps信号会丢失，惯导模组开始生成定位数据，同时环境传感器群实时采集环境数据，采集到的环境和定位信息均存储在智能数采仪内。出隧道后，可将智能数采仪处理完成的环境数据与对应时刻的位置信息进行实时匹配，则可得到车辆在隧道内行驶的轨迹和对应采集的实时环境数据，数据可以反映隧道内沿着车辆运行方向环境分布特性的变化。这里涉及的数据采集和计算方法，对于本领域技术人员是公知的，这里就不再赘述了。
26.以下对本实用新型的有益效果进行总结叙述。
27.由于现有的隧道中已有环境监测设备只能监测固定点位的环境参数，本实用新型的车载式隧道环境数据定位检测仪器集成基板，可以方便地固定安装在车辆顶部，当车辆在隧道内行进过程中，由于集成了惯导模组，可实现隧道内位置定位，并可与对应时刻的环境数据实现精确匹配，可充分反映隧道环境的空间分布特征，为隧道运营管理提供精准数据支撑。同时，也不影响隧道内其他车辆的正常运行，灵活性高，可操作性强。
28.同时为了解决传感器之间的数据干扰，对集成基板上各个传感器之间的位置进行了合理布局，避免检测结果的相互干扰。通过流线型基板、海绵层保护等措施，充分减少了车辆行进过程中风噪对检测结果的影响，保证了数据结果的精度。
29.值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本实用新型创造的精神和原理，但是应该理解，本实用新型并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本实用新型旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。