CN206420766U - 一种多能源汽车尾气遥感监测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多能源汽车尾气遥感监测***，包括检测光发射部分，检测光发射部分包括红外光产生装置、紫外光产生装置、黄绿光产生装置，对这三种产生装置产生的光进行合束，利用得到的合束光对汽车尾气进行检测，然后将对检测后的光信号进行相应地分析和处理，最终得到尾气的相关数据。由于不同波长的光信号检测的侧重点不同，因此利用这三种信号能够对尾气中的各组成部分进行有效地检测，保证了检测精度。而且，这三种光信号在合束时，黄绿光能够对红外光和紫外光进行相应地补偿，也有利于提升最终检测精度。因此，该监测***能够准确地检测尾气中的各个污染物的含量。

Description

一种多能源汽车尾气遥感监测***

技术领域

本实用新型涉及一种多能源汽车尾气遥感监测***，属于汽车尾气检测领域。

背景技术

近年来随着国民经济的快速发展，我国机动车保有量显著增长，机动车尾气对大气环境的负面影响日趋严重。尤其是在城市地区道路上，机动车数量暴涨导致的交通拥堵又进一步加剧了机动车尾气的危害。因此，对机动车尾气尤其是在城市主干道上行驶中的机动车尾气进行污染物检测显得尤为重要。

尾气的检测原理是：辐射源发射出的检测光经过尾气烟团之后直接或者被反射镜反射后由光接收装置进行接收，光接收装置接受到的光因被烟团中的高浓度污染物吸收而光强减弱，根据伯努利方程和燃烧方程，通过对比发射光和接收光的光强的差异可以得到烟团中各污染物的浓度。

专利号为ZL201520843896X的中国专利文件中公开了一种尾气检测***，包括检测光发射部分，以及信号接收及分析部分，检测光发射部分包括红外光产生装置、紫外光产生装置和合束装置，红外光产生装置产生的红外光和紫外光产生装置产生的紫外光经过合束装置的合束之后输出；信号接收及分析部分对相应的光信号进行处理和分析，最终得到汽车尾气的相应数据。该检测***虽然能够一定程度上对尾气进行检测，但是，只利用红外光和紫外光进行检测，检测精度有局限性，可能无法较为准确地检测尾气中的各个污染物的含量。该检测***还有提升精度的可能性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多能源汽车尾气遥感监测***，用以解决只通过红外和紫外光可能无法较为准确地检测尾气中的各个污染物含量的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种多能源汽车尾气遥感监测***，包括检测光发射部分，检测光发射部分包括红外光产生装置和紫外光产生装置，检测光发射部分还包括黄绿光产生装置，所述红外光产生装置、紫外光产生装置和黄绿光产生装置各自产生的光信号通过合束***的合束之后最终生成总合束光。

所述合束***包括第一合束装置和第二合束装置，所述黄绿光产生装置和紫外光产生装置分别产生的黄绿光和紫外光通过第一合束装置的合束后生成第一合束光，所述第一合束光与红外光产生装置产生的红外光通过第二合束装置的合束之后生成第二合束光，所述第二合束光由第二合束装置射出，所述第二合束光为所述总合束光。

所述监测***包括信号接收及分析部分，所述总合成光由所述信号接收及分析部分接收，总合成光拦截于汽车通过的路径上；所述信号接收及分析部分包括分束装置、红外光检测装置和紫外光/黄绿光检测装置，所述分束装置接收所述第二合束光，所述分束装置输出连接所述红外光检测装置和紫外光/黄绿光检测装置。

所述监测***还包括控制装置，所述红外光检测装置和紫外光/黄绿光检测装置输出连接所述控制装置。

所述监测***还包括反射镜，所述合束***射出的总合束光通过所述反射镜的反射后由所述信号接收及分析部分接收。

所述监测***还包括用于减少光束发散的第一准直装置，所述第一准直装置设置在所述第一合束装置与所述第二合束装置之间的光路上、且设置在所述第一合束装置的出光口处。

所述监测***还包括用于减少光束发散的第二准直装置，所述第二准直装置设置在所述合束***产生的总合束光的出射光路上、且设置在所述合束***的出光口处。

所述第一合束装置与所述第二合束装置之间通过光纤实现第一合束光的传输。

所述监测***还包括用于滤除杂光的过滤装置，所述过滤装置设置在所述第二合束装置与分束装置之间的光路上、且设置在所述分束装置的入光口处。

所述监测***还包括用于检测环境噪音的噪音检测装置，所述控制装置连接所述噪音检测装置。

本实用新型提供的多能源汽车尾气遥感监测***中，检测光除了包括红外光和紫外光之外，还有黄绿光，利用合束***最终将这三种光信号合束成一束光，利用合成后的光束对尾气进行检测，然后将对检测后的光信号进行相应地分析和处理，最终得到尾气的相关数据。黄绿光、红外光和紫外光这三种光信号的波长均不相同，红外光的波长较长，紫外光的波长较短，黄绿光的波长位于红外光和紫外光之间，由于不同波长的光信号检测的侧重点不同，因此在两端波长的基础上加入了中间波长，即该监测***中同时涉及长、中、短波长的光信号，利用这三种信号能够对尾气中的各组成部分进行有效地检测，保证了检测精度。而且，这三种光信号在合束时，黄绿光能够对紫外光进行相应地补偿，也有利于提升不透光度的检测精度。因此，该监测***能够准确地检测尾气中的相关含量。

附图说明

图1是多能源汽车尾气遥感监测***的结构示意图；

图2是气象检测装置与控制装置之间的连接图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

本实用新型提供的尾气遥感监测***设置在公路上，以对机动车排放的尾气进行检测，并且，能够测量汽油车、柴油车、天然气、液化石油气等燃料的汽车。总之，该尾气遥感监测***能够检测所有的燃料动力源汽车。

如图1所示，该尾气遥感监测***包括检测光发射部分、反射镜、信号接收及分析部分，以及控制装置。由于设置有反射镜，可以将除去反射镜的其他设备设置在道路的一侧，反射镜设置在道路的另一侧。

其中，检测光发射部分包括三种光源产生装置，分别是红外光产生装置、紫外光产生装置和黄绿光产生装置，红外光产生装置、紫外光产生装置和黄绿光产生装置能够分别产生红外光、紫外光和黄绿光，这三个装置均属于现有技术，这里就不再对装置本身做详细地描述。

紫外光产生装置和黄绿光产生装置分别产生的紫外光和黄绿光通过第一合束装置的合束后生成第一合束光，该第一合束装置采用现有技术中的合束片或者合束器，其原理大致为：依次经过角锥棱镜和镀上相关膜系的反射镜的反射及透射能够使紫外光和黄绿光合为一束光。第一合束光由第一合束装置射出，并输入到第二合束装置中，红外光产生装置产生的红外光也输入到第二合束装置中，第二合束装置对第一合束光和红外光进行合束处理，生成第二合束光，合束后生成的第二合束光由第二合束装置射出。第二合束装置与上述第一合束装置的合束原理相同。因此，该第二合束光为集成有红外光、紫外光和黄绿光三种光信号的合束光。

第二合束装置射出的第二合束光从道路的一侧射向道路另一侧设置的反射镜。

信号接收及分析部分包括分束装置和光信号检测***，经反射镜反射后的反射光由分束装置接收，分束装置输出连接光信号检测***，光信号检测***用于对分束装置分出的光信号进行相应地分析。本实施例中，光信号检测***包括紫外光/黄绿光检测装置和红外光检测装置，分束装置分别输出连接红外光检测装置和紫外光/黄绿光检测装置，分束装置将接收到的合束光分束成两种光信号，一种是红外光，另一种是由紫外光和黄绿光构成的合束光，红外光由红外光检测装置接收，由紫外光和黄绿光构成的合束光由紫外光/黄绿光检测装置接收，红外光检测装置和紫外光/黄绿光检测装置输出连接控制装置，将分别接收到的光强信息传输给控制装置。控制装置可以是一个单独的控制器，比如说：单片机等，还可以是工控机等计算机设备，用来对接收到的数据进行处理和分析，并输出相应的数据信号和控制信号。

第二合束装置不间断的向反射镜发射第二合束光，道路对面的反射镜将其反射会分束装置，道路上行驶的汽车穿过第二合束光时，排出的尾气会对合束光中的红外光、紫外光和黄绿光进行相应地吸收，分束装置将经吸收后的反射光分束给红外光检测装置和紫外光/黄绿光检测装置，红外光检测装置检测红外光光谱的变化情况，紫外光/黄绿光检测装置检测紫外光和黄绿光的光谱变化情况。其中，紫外光/黄绿光检测装置可为现有的紫外光/黄绿光检测设备，也可由紫外光检测装置和黄绿光检测装置构成，而且，红外光检测装置、紫外光检测装置和黄绿光检测装置均可为常规的光谱仪。红外光检测装置和紫外光/黄绿光检测装置能检测此时接收光光谱的变化情况，控制装置根据传输来的光谱的变化情况计算出尾气中的CO、CO₂、碳氢化合物、氮氧化物和颗粒物污染物的浓度。由于尾气的检测算法属于常规技术，这里就不再具体说明。

在本实施例中，为了减少第一合束光在传播时的发散，第一合束装置与第二合束装置之间的光传播路径上设置有一个准直装置，为第一准直装置，并且为了起到一定的准直作用，将第一准直设备设置在第一合束装置的出光口处，在第一合束光刚由第一合束装置发射出后即可利用第一准直装置进行准直处理，避免光束的发散。通过第一准直装置对光线的准直，能够实现长距离的传输。另外，为了进一步降低光信号的发散，第一合束光利用光纤进行传输。

并且，在第二合束装置与分束装置之间的光传播路径上也设置有一个准直装置，为第二准直装置，并且为了起到一定的准直作用，将第二准直设备设置在第二合束装置的出光口处，在第二合束光刚由第二合束装置发射出后即可利用第二准直装置进行准直处理，避免光束的发散。通过第二准直装置对光线的准直，能够实现长距离的传输，满足不同车道的路面，进而能够实现对不同车道的汽车进行尾气检测。

上述两个准直装置均可以为现有技术中的准直光学***，或者为倒置的望远镜光学***，在此就不再赘述。

为了避免分束装置在接收到第二合束光的同时接收到其他杂光，防止杂光对检测结果造成的影响，在第二合束装置与分束装置之间的光传播路径上设置有一个过滤装置，并且为了起到一定的过滤作用，将该过滤装置设置在分束装置的入光口处，第二合束光经过滤装置后直接进入到合束装置中，防止其他杂光的干扰。该过滤装置可以由若干个滤光片组成，能够对可见光等杂光进行过滤，降低信噪比，提高设备精确度。

在本实施例中，监测***还包括噪音检测装置，控制装置连接该噪音检测装置。在尾气检测的同时，利用噪音检测装置实时检测出对应的汽车发出的噪音，并且，控制装置还可结合尾气数据以及噪音数据对汽车的运行状态进行分析，可得到该汽车发动机的大致性能情况。由于噪音检测装置属于常规设备，这里就不对装置本身做详细描述。

在本实施例中，该监测***中还包括黑烟视频捕捉装置和车牌视频捕捉装置，这两个视频捕捉装置均可以为常规的网络摄像头或者红外摄像头。在汽车穿过第二合束光时，控制装置控制启动黑烟视频捕捉装置，利用黑烟视频捕捉装置记录下该汽车排出的汽车尾气的黑烟情况，如果黑烟情况异常，比如颜色过重，此时，控制装置控制车牌视频捕捉装置打开，将该汽车的车牌号以及其他信息拍摄下来，并传输给控制装置。而且，如果这两个视频捕捉装置均为红外摄像头的话，可以保证在夜晚仍旧能够对车辆进行有效拍摄。这两个视频捕捉装置可以固定在一个专门设置的杆上，或者固定在路灯杆上，以及其他能够方便拍照的地方。

本实施例中，根据汽车进入发射光路的时间、反射光路的时间及发射光与反射光之间的距离可以求出汽车的速度及加速度。另外，该检测***还可以专门设置一个速度检测装置，对被检测尾气的汽车进行速度和加速度的检测。该速度检测装置利用现有技术中已有的速度检测仪进行检测，并将检测到的汽车的速度和加速度信息传输给控制装置，控制装置可对车辆行驶状态进行判断。速度检测装置根据速度检测装置的工作原理以及在方便进行检测的基础上进行具体的固定设置。

另外，在本实施例中，为了在尾气检测的同时对汽车处的气象信息进行检测，该检测***还包括气象检测装置。如图2所示，该气象检测装置包括微处理器、风向传感器、风速传感器、温度传感器、湿度传感器和大气压检测器。风向传感器用于检测风向信息，风速传感器用于检测风速信息，温度传感器用于检测温度，湿度传感器用于检测湿度信息，大气压检测器用于检测大气压，这几种传感器或者检测器均属于现有技术，这里不赘述。微处理器采样连接风向传感器、风速传感器、温度传感器、湿度传感器和大气压检测器，控制装置连接微处理器，这几个检测器将检测的数据信息传输给微处理器，经处理后将数据信息传输给控制装置。

控制装置接收车辆尾气污染物浓度、噪音信息、得到的车牌信息、测速装置得到的车辆的速度、加速度等信息以及气象信息，并将上述信息进行组合和存储，最终生成该汽车的遥感测试结果，方便日后的查阅。另外，如果需要将该信息进行上送，该检测***还可以设置一个无线收发装置，控制装置与该无线收发装置通信连接，通过该无线收发装置对接收到的信息进行上送或者接收外来的控制信息。另外，气象检测装置检测出的气象信息还可以对控制装置中的尾气检测结果进行相应地修正，具体的修正方法不属于本实用新型的发明点，这里不赘述。

上述实施例中，给出了一种具体的检测***设置的实施方式：除去反射镜的其他设备设置在道路的一侧，反射镜设置在道路的另一侧，当然，本实用新型并不局限于该实施方式，作为其他的实施例，其也可以按照现有技术中其他的设置方式进行设置：除反射镜之外的其他设备，比如：光产生装置、合束装置、分束装置、光检测装置、噪音检测装置、视频捕捉装置等设备设置在龙门架上，反射镜设置在道路上。

上述实施例中，由于设置有反射镜，除去反射镜的其他设备设置在道路的一侧，反射镜设置在道路的另一侧。由于反射镜不是必要技术特征，那么当不设置反射镜时，检测光发射部分，比如：红外光产生装置、紫外光产生装置、黄绿光产生装置等设置在道路的一侧，而信号接收及分析部分，以及控制装置等设置在道路的另一侧，第二分束装置射出的光线通过传播光路直接由合束装置接收。

上述实施例中，首先，紫外光和黄绿光进行合束处理，得到的合束光再与红外光进行合束处理，以得到总合束光。这样做的好处有：黄绿光本质上是激光，紫外光是点光源，所以，黄绿光和紫外光比较容易合束，合束后的光为平行光，而红外光也是平行光，所以，合束光与红外光均为平行光，两者也比较容易合束，因此，该实施方式考虑到各光信号的特点，针对各特点进行先后合束，使两次合束均变得容易实施。当然，本实用新型并不局限于上述实施方式，作为其他的实施例，红外光和黄绿光先合束，再与紫外光合束，同样能够得到总合束光；或者，红外光和紫外光先合束，再与黄绿光合束，这两种情况理论上均可行，只是实施上可能没有上述实施方式容易。另外，如果有同时将三种光进行合束的合束***，那么，还可以直接将这三种光进行合束。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多能源汽车尾气遥感监测***，包括检测光发射部分，检测光发射部分包括红外光产生装置和紫外光产生装置，其特征在于，检测光发射部分还包括黄绿光产生装置，所述红外光产生装置、紫外光产生装置和黄绿光产生装置各自产生的光信号通过合束***的合束之后最终生成总合束光。

2.根据权利要求1所述的多能源汽车尾气遥感监测***，其特征在于，所述合束***包括第一合束装置和第二合束装置，所述黄绿光产生装置和紫外光产生装置分别产生的黄绿光和紫外光通过第一合束装置的合束后生成第一合束光，所述第一合束光与红外光产生装置产生的红外光通过第二合束装置的合束之后生成第二合束光，所述第二合束光由第二合束装置射出，所述第二合束光为所述总合束光。

3.根据权利要求2所述的多能源汽车尾气遥感监测***，其特征在于，所述监测***包括信号接收及分析部分，所述总合成光由所述信号接收及分析部分接收，总合成光拦截于汽车通过的路径上；所述信号接收及分析部分包括分束装置、红外光检测装置和紫外光/黄绿光检测装置，所述分束装置接收所述第二合束光，所述分束装置输出连接所述红外光检测装置和紫外光/黄绿光检测装置。

4.根据权利要求3所述的多能源汽车尾气遥感监测***，其特征在于，所述监测***还包括控制装置，所述红外光检测装置和紫外光/黄绿光检测装置输出连接所述控制装置。

5.根据权利要求3所述的多能源汽车尾气遥感监测***，其特征在于，所述监测***还包括反射镜，所述合束***射出的总合束光通过所述反射镜的反射后由所述信号接收及分析部分接收。

6.根据权利要求2所述的多能源汽车尾气遥感监测***，其特征在于，所述监测***还包括用于减少光束发散的第一准直装置，所述第一准直装置设置在所述第一合束装置与所述第二合束装置之间的光路上、且设置在所述第一合束装置的出光口处。

7.根据权利要求1所述的多能源汽车尾气遥感监测***，其特征在于，所述监测***还包括用于减少光束发散的第二准直装置，所述第二准直装置设置在所述合束***产生的总合束光的出射光路上、且设置在所述合束***的出光口处。

8.根据权利要求2所述的多能源汽车尾气遥感监测***，其特征在于，所述第一合束装置与所述第二合束装置之间通过光纤实现第一合束光的传输。

9.根据权利要求3所述的多能源汽车尾气遥感监测***，其特征在于，所述监测***还包括用于滤除杂光的过滤装置，所述过滤装置设置在所述第二合束装置与分束装置之间的光路上、且设置在所述分束装置的入光口处。

10.根据权利要求4所述的多能源汽车尾气遥感监测***，其特征在于，所述监测***还包括用于检测环境噪音的噪音检测装置，所述控制装置连接所述噪音检测装置。