CN110531765A - 一种用于环境监测的智能小车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于环境监测的智能小车，其特征在于，包括车体；车体内部设有空腔；空腔内设有大气监控模块；大气监控模块包括气囊和设于气囊内的若干个传感器；车体的顶部还设有集气管和气泵，且集气管与气泵连通；气泵通过气管与气囊连通；集气管延伸出车体外；空腔内还设有处理器模块、控制模块及无线通讯模块；控制模块包括驾驶模块、驱动模块和分析模块；车体上设有避障模块；空腔内还设有定位模块；避障模块和定位模块分别通过处理器模块与驾驶模块连接。本发明具有代替了人工劳动力，代替了人工进行现场污染物实时监测，不仅监测精准，而且辅助执法人员进行证据采集，为后期执法提供了坚实的保证的优点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体而言，涉及一种用于环境监测的智能小车。
背景技术
环境问题是老生常谈的问题，现有关于环境问题，治污排污问题都是通过环境监督部分的工作人员进行实地监测。但在实际操作中发现，执法人员在实地监测过程中的大多数处于恶劣的环境中，对身体产生不良影响。而且，由于由于非法排放废气于环境中的厂家对执法人员非常警觉，往往会打草惊蛇，给执法人员的取证和后期的执法带来诸多不便。因此，需要有一种智能小车，能通过执法人员设定指定地点，小车自己绕过障碍物到达指定地点，对目标地的环境进行污染物的采集。经典的现有技术有：
如CN110027592A公开了一种具有智能障碍物检测及预警功能的CBTC无人驾驶车载控制系统，包括进行列车控制的车载ATP和进行轨道障碍物检测的障碍物检测系统，障碍物检测系统包括非接触式远距离障碍物检测子系统和接触式障碍物检测子系统，非接触式远距离障碍物检测子系统在检测到列车运行前方轨道存在障碍物时提前输出告警信息给车载ATP，车载ATP根据告警等级对列车进行限速控制，接触式障碍物检测子系统在检测到列车碰撞到障碍物后输出信息给车载ATP,车载ATP立即实施紧急制动，并向ATS发送信息告警，在未人工确认障碍物清除时车载ATP不能授权列车发车。本发明可以依据线路信息、运营计划及列车运行过程中轨道、列车运行限界内的障碍物，综合实现列车的无人运行控制。另一种经典的如CN104354656A公开了一种智能泊车系统的障碍物检测与库位判别方法，该方法共包含六个部分：依靠雷达和定位系统完成数据采集；依靠坐标变换实现障碍物数据点的全局定位；依靠分析数据点间的几何关系实现数据点的分类；依靠最佳外接矩形拟合算法实现数据点的拟合；依靠分析矩形拟合结果间的几何关系实现库位判别；依靠库位信息协议实现数据发送。本发明还公开了实现所述方法的智能泊车系统的障碍物检测与库位判别系统，包括传感器单元和信号处理单元。本发明对于有前后固定障碍物的库位，能够实现车辆在一定范围内沿任意路径进行库位检测，所用到的库位检测算法更符合人类判别库位几何信息的规律，具有较高的检测精度、可靠性和实用价值。再来看如CN108061721A的现有技术公开了一种大气污染物监测设备。该大气污染物监测设备包括：光路传输系统、检测器、数据处理系统、定位系统、控制系统、可移动平台和供电系统。该设备可以实现在小型移动监测平台上获取复杂环境中单个装置或整个厂区的VOCs排放情况，计算单个装置或整个厂区的VOCs排放总量。
综上所述，经过申请人的海量检索，本领域至少存在并没有一种可以监控大气环境的智能小车，多采用人工采集，对采集人员的健康具有一定的危害性；而且现有的智能小车智能化偏低，由于现实道路信息复杂多变，现有的智能小车的智能化系统仅利用单一的传感器对车辆运行状态以及位置信息进行监测，同时图像处理复杂和路径数据运算量大，导致系统的准确性与实时性都较差，研发周期长，车辆自适应环境的能力较弱，无法广泛应用。因此，需要开发一种智能化程度高的小车来代替人工解决环境监测的问题。
所以需要开发或者改进一种用于环境监测的智能小车来解决上述的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于环境监测的智能小车以解决所述问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于环境监测的智能小车，其特征在于，包括车体；所述车体内部设有空腔；所述空腔内设有大气监控模块；所述大气监控模块包括气囊和设于所述气囊内的若干个用于感应空气质量的传感器；所述车体的顶部还设有用于收集空气的集气管和气泵，且所述集气管与所述气泵连通；所述气泵通过气管与所述气囊连通；所述集气管延伸出所述车体外；所述空腔内还设有处理器模块、控制模块及用于接受和发送信号的无线通讯模块；所述控制模块、所述无线通讯模块和传感器分别与所述处理器模块连接；所述控制模块包括用于控制所述车体运动状态的驾驶模块、用于控制气泵动作的驱动模块和用于分析所述气囊内空气质量的分析模块；所述车体上设有用于判断前方障碍物的距离与位置的避障模块；所述空腔内还设有用于限定所述车体行驶路经的定位模块；所述避障模块和所述定位模块分别通过所述处理器模块与所述驾驶模块连接；还包括移动终端；所述移动终端通过无线通讯模块与所述处理器模块连接，并通过所述处理器模块与所述驾驶模块、驱动模块、分析模块和定位模块通讯连接。。
优选的是，所述无线通讯模块包括与外部空气监测点通讯连接的对外数据采集模块；所述处理器模块通过所述无线通讯模块与所述对外数据采集模块连接。
优选的是，若干个所述传感器包括PM2.5传感器、PM10传感器，NO2气体传感器、CO气体传感器、CO2气体传感器、SO2气体传感器、温度传感器、湿度传感器和大气压强传感器。
优选的是，所述空腔内还设有用于图像储存和分析的图像处理模块和用于管理电池的电源管理模块。
优选的是，所述车体上还设有用于采集现场图像资料的视频采集模块；所述视频采集模块将图像信息发送至所述图像处理器模块，所述图像处理器模块储存图像并对图像进行分析处理，所述图像处理模块将处理分析得出的图像数据转化为信号输送至所述处理器模块。
优选的是，还包括人机界面模块；所述分析模块、图像处理模块分别通过所述处理器模块与所述人机界面通信连接。
优选的是，所述处理器模块控制避障模块在固定时间间隔发出一定频率的脉冲信号，并对返回数据给所述处理器模块进行采集处理，判断前方障碍物的距离与位置，并发送指令至所述驾驶模块，所述驾驶模块控制所述车体的驾驶状态避开前方障碍物。
优选的是，所述避障模块采用HC-HR04超声避障模块采用IO口TRIG触发测距，给在触发端口至少10us的高电平信号，模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回，当有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间；测试距离＝(高电平时间*声速(340M/S))/2。
优选的是，所述的人机界面采用Labview车体软件实现数据的接收、显示与发送。
本发明所取得的有益效果是：
1.本发明的智能小车智能化系统多样化，不仅对车辆运行状态以及位置信息进行监测，同时也能对处理复杂的图像处理和路径数据计算。
2.本发明的智能小车代替了人工劳动力，代替了人工进行现场污染物实时监测，不仅监测精准，而且辅助执法人员进行证据采集，为后期执法提供了坚实的保证。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明实施例1中一种用于环境监测的智能小车的系统流程图。
附图标记说明：1-传感器；2-处理器模块；3-驾驶模块；4-无线通讯模块；5-驱动模块；6-分析模块；7-避障模块；8-定位模块；9-图像处理模块；10-视频采集模块。
具体实施方式车体
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明车体，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一：
如图1所示，一种用于环境监测的智能小车，其包括车体；所述车体内部设有空腔；所述空腔内设有大气监控模块；所述大气监控模块包括气囊和设于所述气囊内的若干个用于感应空气质量的传感器1；所述车体的顶部还设有用于收集空气的集气管和气泵，且所述集气管与所述气泵连通；所述气泵通过气管与所述气囊连通；所述集气管延伸出所述车体外；所述空腔内还设有处理器模块2、控制模块及用于接受和发送信号的无线通讯模块4；所述控制模块、所述无线通讯模块4和传感器1分别与所述处理器模块2连接；所述控制模块包括用于控制所述车体运动状态的驾驶模块3、用于控制气泵动作的驱动模块5和用于分析所述气囊内空气质量的分析模块6；所述车体上设有用于判断前方障碍物的距离与位置的避障模块7；所述空腔内还设有用于限定所述车体行驶路经的定位模块8；所述避障模块7和所述定位模块8分别通过所述处理器模块1与所述驾驶模块3连接；还包括移动终端；所述移动终端通过无线通讯模块4与所述处理器模块2连接，并通过所述处理器模块2与所述驾驶模块3、驱动模块5、分析模块6和定位模块8通讯连接；其中，所述处理器模块2采用STC89C51单片机；所述无线通讯模块4采用NRF24L01；所述定位模块8采用GPS模块。
其中，所述无线通讯模块4包括与外部空气监测点通讯连接的对外数据采集模块；所述处理器模块2通过所述无线通讯模块4与所述对外数据采集模块连接。
为了全面检测环境中的污染程度，本实施例1中若干个所述传感器1包括PM2.5传感器、PM10传感器，NO2气体传感器、CO气体传感器、CO2气体传感器、SO2气体传感器、温度传感器、湿度传感器和大气压强传感器。
此外，为了便于图像取证，本实施例1中的所述空腔内还设有用于图像储存和分析的图像处理模块9和用于管理电池的电源管理模块。
本实施例1中，不仅从若干个所述传感器1检测环境中有害气体含量，而且通过拍照进行分析污染程度和取证，便于后期执法，所述车体上还设有用于采集现场图像资料的视频采集模块10；所述视频采集模块10将图像信息发送至所述图像处理器模块9，所述图像处理模块9储存图像并对图像进行分析处理，所述图像处理模块9将处理分析得出的图像数据转化为信号输送至所述处理器模块2。
本实施例1中，为了便于用户操作和查阅相关数据，还包括人机界面模块10；所述分析模块6、图像处理模块9分别通过所述处理器模块2与所述人机界面通信连接；其中，所述的人机界面采用labview车体软件实现数据的接收、显示与发送。
本实施例1中，所述处理器模块2控制避障模块7在固定时间间隔发出一定频率的脉冲信号，并对返回数据给所述处理器模块2进行采集处理，判断前方障碍物的距离与位置，并发送指令至所述驾驶模块3，所述驾驶模块3控制所述车体的驾驶状态避开前方障碍物。
其中，所述避障模块7采用HC-HR04超声避障模块采用IO口TRIG触发测距，给在触发端口至少10us的高电平信号，模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回，当有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间；测试距离＝(高电平时间*声速(340M/S))/2。
实施例二：
如图1所示，一种用于环境监测的智能小车，其包括车体；所述车体内部设有空腔；所述空腔内设有大气监控模块；所述大气监控模块包括气囊和设于所述气囊内的若干个用于感应空气质量的传感器1；所述车体的顶部还设有用于收集空气的集气管和气泵，且所述集气管与所述气泵连通；所述气泵通过气管与所述气囊连通；所述集气管延伸出所述车体外；所述空腔内还设有处理器模块2、控制模块及用于接受和发送信号的无线通讯模块4；所述控制模块、所述无线通讯模块4和传感器1分别与所述处理器模块2连接；所述控制模块包括用于控制所述车体运动状态的驾驶模块3、用于控制气泵动作的驱动模块5和用于分析所述气囊内空气质量的分析模块6；所述车体上设有用于判断前方障碍物的距离与位置的避障模块7；所述空腔内还设有用于限定所述车体行驶路经的定位模块8；所述避障模块7和所述定位模块8分别通过所述处理器模块1与所述驾驶模块3连接；还包括移动终端；所述移动终端通过无线通讯模块4与所述处理器模块2连接，并通过所述处理器模块2与所述驾驶模块3、驱动模块5、分析模块6和定位模块8通讯连接；其中，所述处理器模块2采用STC89C51单片机；所述无线通讯模块4采用NRF24L01；所述定位模块8采用GPS模块。
其中，所述无线通讯模块4包括与外部空气监测点通讯连接的对外数据采集模块；所述处理器模块2通过所述无线通讯模块4与所述对外数据采集模块连接。
为了全面检测环境中的污染程度，本实施例2中若干个所述传感器1包括PM2.5传感器、PM10传感器，NO2气体传感器、CO气体传感器、CO2气体传感器、SO2气体传感器、温度传感器、湿度传感器和大气压强传感器。
此外，为了便于图像取证，本实施例2中的所述空腔内还设有用于图像储存和分析的图像处理模块9和用于管理电池的电源管理模块。
本实施例2中，不仅从若干个所述传感器1检测环境中有害气体含量，而且通过拍照进行分析污染程度和取证，便于后期执法，所述车体上还设有用于采集现场图像资料的视频采集模块10；所述视频采集模块10将图像信息发送至所述图像处理器模块9，所述图像处理模块9储存图像并对图像进行分析处理，所述图像处理模块9将处理分析得出的图像数据转化为信号输送至所述处理器模块2。
其中，所述视频采集模块10对现场环境画面进行采集，通过视频接收端，送入人机交互界面，使用Labview软件对画面进行处理，Labview是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。Labview的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等。使用IMAQUSB模块对图像进行处理，在Labview下USB摄像头的图像获取：首选，通过IMAQUSBEnumerateCameras子VI输出一个包含连接于PC机全部USB摄像头的字符串数组。一般情况下，选择该数组的第一个元素，通过IMAQUSBInit子VI连接选定的摄像头，然后经由IMAQUSBGrabSetup初始化USB摄像头的图像抓取。USB摄像头图像的抓取是通过IMAQUSBGrabAcquire子VI实现的，而该子VI所需的缓冲空间需要使用IMAQCreate子VI进行设置。通过使用ImageDisplay控件可以显示抓取到的图。
本实施例2中，为了便于用户操作和查阅相关数据，还包括人机界面模块10；所述分析模块6、图像处理模块9分别通过所述处理器模块2与所述人机界面通信连接；其中，所述的人机界面采用labview车体软件实现数据的接收、显示与发送。
本实施例2中，所述处理器模块2控制避障模块7在固定时间间隔发出一定频率的脉冲信号，并对返回数据给所述处理器模块2进行采集处理，判断前方障碍物的距离与位置，并发送指令至所述驾驶模块3，所述驾驶模块3控制所述车体的驾驶状态避开前方障碍物。
其中，所述避障模块7采用HC-HR04超声避障模块采用IO口TRIG触发测距，给在触发端口至少10us的高电平信号，模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回，当有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间；测试距离＝(高电平时间*声速(340M/S))/2。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (9)
1.一种用于环境监测的智能小车，其特征在于，包括车体；所述车体内部设有空腔；所述空腔内设有大气监控模块；所述大气监控模块包括气囊和设于所述气囊内的若干个用于感应空气质量的传感器；所述车体的顶部还设有用于收集空气的集气管和气泵，且所述集气管与所述气泵连通；所述气泵通过气管与所述气囊连通；所述集气管延伸出所述车体外；所述空腔内还设有处理器模块、控制模块及用于接受和发送信号的无线通讯模块；所述控制模块、所述无线通讯模块和传感器分别与所述处理器模块连接；所述控制模块包括用于控制所述车体运动状态的驾驶模块、用于控制气泵动作的驱动模块和用于分析所述气囊内空气质量的分析模块；所述车体上设有用于判断前方障碍物的距离与位置的避障模块；所述空腔内还设有用于限定所述车体行驶路经的定位模块；所述避障模块和所述定位模块分别通过所述处理器模块与所述驾驶模块连接；还包括移动终端；所述移动终端通过所述无线通讯模块与所述处理器模块连接，并通过所述处理器模块与所述驾驶模块、驱动模块、分析模块和定位模块通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于环境监测的智能小车，其特征在于，所述无线通讯模块还包括与外部空气监测点通讯连接的对外数据采集模块；所述处理器模块通过所述无线通讯模块与所述对外数据采集模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于环境监测的智能小车，其特征在于，若干个所述传感器包括PM2.5传感器、PM10传感器，NO2气体传感器、CO气体传感器、CO2气体传感器、SO2气体传感器、温度传感器、湿度传感器和大气压强传感器。
4.根据权利要求1所述的一种用于环境监测的智能小车，其特征在于，所述空腔内还设有用于图像储存和分析的图像处理模块和用于管理电池的电源管理模块。
5.根据权利要求4所述的一种用于环境监测的智能小车，其特征在于，所述车体上还设有用于采集现场图像资料的视频采集模块；所述视频采集模块将图像信息发送至所述图像处理器模块，所述图像处理器模块储存图像并对图像进行分析处理，所述图像处理模块将处理分析得出的图像数据转化为信号输送至所述处理器模块。
6.根据权利要求5所述的一种用于环境监测的智能小车，其特征在于，还包括人机界面模块；所述分析模块、图像处理模块分别通过所述处理器模块与所述人机界面通信连接。
7.根据权利要求6所示的一种用于环境监测的智能小车，其特征在于，所述处理器模块控制避障模块在固定时间间隔发出一定频率的脉冲信号，并对返回数据给所述处理器模块进行采集处理，判断前方障碍物的距离与位置，并发送指令至所述驾驶模块，所述驾驶模块控制所述车体的驾驶状态避开前方障碍物。
8.根据权利要求1所示的一种用于环境监测的智能小车，其特征在于，所述避障模块采用HC-HR04超声避障模块采用IO口TRIG触发测距，给在触发端口至少10us的高电平信号，模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回，当有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间；测试距离＝(高电平时间*声速(340M/S))/2。
9.根据权利要求6所示的一种用于环境监测的智能小车，其特征在于，所述的人机界面采用Labview车体软件实现数据的接收、显示与发送。
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2019
- 2019-08-27 CN CN201910795425.9A patent/CN110531765A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111261012A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-06-09 | 佛山科学技术学院 | 一种气动教学小车 |
| CN112479054A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-03-12 | 广州理工学院 | 一种智能起吊传输运装机器人 |
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