CN113029889B - 一种多点尘荷数据采集系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多点尘荷数据采集系统及方法，该系统包括N个采样口，N个电磁阀，传感器模块和控制模块，N个采样口分别安装在车体的多个位置上，每个采样口的后端安装一个电磁阀，N个电磁阀连接传感器模块和控制模块，传感器模块另一端连接控制模块，控制模块对N个电磁阀的启闭进行控制，传感器模块对连通气路所采集的尘荷进行监测，控制模块对电磁阀的控制模式包括间歇式采样和全周期采样，该发明在不增加核心部件成本的前提下，实现了多点尘荷监测以及自我校验的功能。
Description
技术领域
本发明涉及环卫领域，尤其指一种多点尘荷数据采集系统及方法。
背景技术
随着人类社会的发展环境污染的加剧和人们对生活品质要求的提高，路面积尘治理已经成为重要的一环，路面积尘负荷是必不可少的监测项目。
现有的道路积尘负荷监测分为人工法与设备监测两种方式，人工法费时费力，且具有不确定性，容易受到质疑；采用设备监测的大多通过采样车轮后侧卷起的积尘来测定，例如专利“路面积尘负荷测量系统及测量方法”（申请号为CN201410535055），若只在前轮安装，前轮的转向摆动会影响卷起的积尘方向；只在后轮安装，测得的数据会受到前轮卷起的积尘交叉响应，不能保证所采集气体的准确性，最终影响监测数据的可靠性，有鉴于此，本发明提供一种多点尘荷数据采集系统及方法。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种多点尘荷数据采集系统及方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种多点尘荷数据采集系统，包括N个采样口，N个电磁阀，传感器模块和控制模块，N个采样口分别安装在车体的多个位置上，每个采样口的后端安装一个电磁阀，N个电磁阀连接传感器模块和控制模块，传感器模块另一端连接控制模块，控制模块对N个电磁阀的启闭进行控制，传感器模块对连通气路所采集的尘荷进行监测，控制模块对电磁阀的控制模式包括间歇式采样和全周期采样。
优选的，间歇式采样为在一个采样周期内，控制模块分别对N个电磁阀控制，实现每一路采样时间可控，将采样周期N等分，每个等分时间段内，只开启一个电磁阀；全周期采样为在一个采样周期内，控制模块分别对N个电磁阀控制，实现每一路电磁阀都同时开启。
优选的，基于间歇式采样，控制模块对尘荷监测数据进行周期性数据校验，每隔一段时间，控制模块单独计算每个通路在该时间段的尘荷均值，得尘荷时段均值SL，并计算其中一个采样口在的尘荷时段均值与另外N-1个采样口的尘荷时段均值的平均值之间的差异，并判定差异是否超出阈值，从而断定设备运行正常与否。
优选的，N=4，4个采样口分别安装在四个车轮挡泥板的后端位置，阈值为30%。
本发明还提供一种多点尘荷数据采集系统，包括N个采样口，N个电磁阀，N个传感器模块和控制模块，N个采样口分别安装在车体的多个位置上，每个采样口的后端安装一个电磁阀，N个电磁阀分别连接N个传感器模块和控制模块，N个传感器模块另一端连接控制模块，控制模块对N个电磁阀的启闭进行控制，每个传感器模块对相应气路所采集的尘荷进行监测，该系统中，控制模块控制N个电磁阀同时启闭。
优选的，控制模块将车体前侧传感器模块所监测的尘荷的平均值作为背景值SL前，将车体后侧传感器模块所监测的尘荷的平均值作为混合值SL后，将SL后与SL前的差值作为尘荷真实值SL；控制模块将车体左侧传感器模块所监测的尘荷的平均值作为尘荷值SL左，将车体右侧传感器模块所监测的尘荷的平均值作为尘荷值SL右；通过SL左和SL右的分析，精准识别当前路面的污染径向分布。
优选的，控制模块对尘荷监测数据进行周期性数据校验，每隔一段时间，控制模块单独计算每个通路在该时间段的尘荷均值，得尘荷时段均值SL，并计算其中一个采样口在的尘荷时段均值与另外N-1个采样口的尘荷时段均值的平均值之间的差异，并判定差异是否超出阈值，从而断定设备运行正常与否。
优选的，N=4，4个采样口分别安装在四个车轮挡泥板的后端位置，阈值为30%。
本发明还提供一种多点尘荷数据采集方法，包括：控制模块每次开启一个电磁阀，打开一个采样通路，各个电磁阀轮流开启关闭；共同的传感器模块监测连通的气路的尘荷，控制模块每隔一段时间，单独计算每个通路在该时间段的尘荷均值，得尘荷时段均值SL；控制模块分别计算其中一个采样口在该时段的尘荷均值与另外三个采样口的尘荷时段均值的平均值之间的差异；以及判断上述尘荷均值差异是否大于阈值，若超过阈值，则舍弃该采样口所采集的尘荷数据，判定该采样口存在问题；否则判定正常，设备继续运行。
本发明还提供一种多点尘荷数据采集方法，其特征在于，控制模块控制多个电磁阀同时开启或关闭；每个传感器模块监测与之连通的气路的尘荷，控制模块每隔一段时间，单独计算每个通路在该时间段的尘荷均值，得尘荷时段均值SL；控制模块分别计算其中一个采样口在该时段的尘荷均值与另外三个采样口的尘荷时段均值的平均值之间的差异；以及判断上述尘荷均值差异是否大于阈值，若超过阈值，则舍弃该采样口所采集的尘荷数据，判定该采样口存在问题；否则判定正常，设备继续运行。
本发明与现有技术相比，具有以下特点：
1、不增加核心部件成本的前提下，实现了多点尘荷监测以及自我校验的功能。
2、多点监测可有效提高数据的可靠性，增大了理论上的监测截面尺寸，四轮分别监测，能够有效剔除异常数据，使监测数据客观性极大增强。
附图说明
图1为本发明多点尘荷数据采集系统示意图；
图2为本发明多点尘荷数据采集系统中采样口安装的示意图；
图3为本发明多点尘荷数据采集系统的简化示意图；
图4为本发明多点尘荷数据采集系统的校验流程图；
图5为本发明多点尘荷数据采集系统的另一示意图；
图6为本发明多点尘荷数据采集系统的简化示意图；
图7为本发明多点尘荷数据采集系统的校验流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
实施例1
本实施例提供了一种多点尘荷数据采集系统。参见图1所示为本发明提供的一种多点尘荷数据采集系统示意图，该系统包括车体上四个挡泥板（分别为左前挡泥板、左后挡泥板、右前挡泥板和右后挡泥板），采样口a，采样口b，采样口c，采样口d，电磁阀YV1，电磁阀YV2，电磁阀YV3，电磁阀YV4，传感器模块和控制模块。四个采样口分别安装在四个挡泥板上，用于在四个位置完成尘荷的采样；每个采样口后端安装一个电磁阀，电磁阀通过自身的开启/闭合实现气路的通断；连通的气路通过传感器模块进行尘荷监测，并将测得的数据传递给控制模块；控制模块用于对电磁阀的通断进行控制，并经过判断后剔除异常的尘荷数据或发现器件存在的问题，例如传感器模块或采样口故障。举例来说，四个采样口均安装在每一个轮胎的后挡泥板位置，如图2所示。
具体的，参照图3所示多点尘荷数据采集系统的简化示意图，多个采样口与多个电磁阀一一连接，多个电磁阀与控制模块连接，该实施例的传感器模块中可以包含一个或多个传感器，当只有一个电磁阀打开时，则只监测与该电磁阀连接的采样口采集的气体，当有多个电磁阀打开时，可以同时监测该多个电磁阀连接的采样口所采集气体。
此实施例下可以有两种采样模式：间歇式采样和全周期采样。
1.间歇式采样：在一个采样周期内，可通过控制模块分别对四个电磁阀控制，实现每一路采样时间可控，将采样周期四等分，每个等分时间段内，只开启一个电磁阀。例如，电磁阀YV1开启，其他电磁阀关闭，此时传感器模块只对采样口a采集的空气进行监测计算，得尘荷SL1；电磁阀YV2开启，其他电磁阀关闭，此时传感器模块只对采样口b采集的空气进行监测计算，得尘荷SL2；电磁阀YV3开启，其他电磁阀关闭，此时传感器模块只对采样口c采集的空气监测计算，得尘荷SL3；电磁阀YV4开启，其他电磁阀关闭，此时传感器模块只对采样口d采集的空气进行监测计算，得尘荷SL4。该周期内四个尘荷值的均值作为该时段该路段的尘荷SL，SL=(SL1+SL2+SL3+SL4)/4。
根据设定，任一采样口开启的时间长度相同，可以按照车体行进方向的逆时针或顺时针顺序控制电磁阀的启闭，也可由控制模块自行设定采样顺序，比如，开启顺序为电磁阀YV1、电磁阀YV3、电磁阀YV2、电磁阀YV4。采样周期可根据需要自行设定，例如4s，每个电磁阀开启时间为1s，如此，每隔4s计算一次平均值。
在间歇式采样模式中，因为采取的是循环启闭方式，每个采样口采样的时刻并不一致，彼此之间存在时间的延迟，且车辆在正常车速运行，所以路面上四个采样点距离相比同时采样的采样距离相差较远。
2.全周期采样：在一个采样周期内，可通过控制模块分别对四个电磁阀控制，实现每一路电磁阀都开启，传感器模块同时对四个采样口采集的空气进行尘荷计算后求均值。该周期内四个尘荷值的均值作为该时段该路段的尘荷SL。
根据设定，四个采样口同时开启同时关闭，采样周期可根据需要自行设定，例如每个电磁阀开启时间为1s。如此，每隔1s计算一次平均值。
以上，仅针对普通四轮车辆举例，当有特殊车辆，例如六轮，三轮等设计时，同样适用。
实施例2
此外，在设备运行过程中，为提高尘荷数据的精准度，可以对其尘荷监测进行周期性数据校验，每隔一定时间开启一次校验，此校验基于间歇式采样模式，具体方法参照图4，图4为基于本发明的多点尘荷数据采集系统的校验流程图，具体为：
步骤401：在间歇式工作模式下，控制模块每次开启一个电磁阀，打开一个采样通路，各个电磁阀轮流开启关闭；
步骤402：每隔一段时间，单独计算每个通路在该时间段的尘荷均值，得尘荷时段均值SL；
步骤403：分别计算其中一个采样口在该时段的尘荷均值与另外三个采样口的尘荷时段均值的平均值之间的差异；
步骤404：判断上述尘荷均值差异是否大于30%；若超过30%，则进入步骤405，否则进入步骤406；
步骤405：舍弃该采样口所采集的尘荷数据，判定该采样口存在问题；
步骤406：判定正常，设备继续运行。
其中，步骤402中的每隔一段时间可以是一个小时，此时对应的尘荷时段均值为时均值。
其中，步骤403-404举例来说，采样口a的尘荷时段均值为SL1，采样口b的尘荷时段均值为SL2，采样口c的尘荷时段均值为SL3，采样口d的尘荷时段均值为SL4，判断采用口a是否异样，采用SL1与（SL2+SL3+SL4）/3相比较；所SL1与（SL2+SL3+SL4）/3的差值超过了（SL2+SL3+SL4）/3的30%，则数据异常。
其中，30%仅为举例，使用者可以根据个体需要自行设定判定阈值。
实施例3
为进一步阐述本发明，提供多点尘荷采样的另一实现方式，具体参照图5所示，图5为本发明提供的一种多点尘荷数据采集系统的另一示意图，该系统包括车体上四个挡泥板（分别为左前挡泥板、左后挡泥板、右前挡泥板和右后挡泥板），采样口a，采样口b，采样口c，采样口d，电磁阀YV1，电磁阀YV2，电磁阀YV3，电磁阀YV4，传感器模块A、传感器模块B、传感器模块C、传感器模块D和控制模块。四个采样口分别安装在四个挡泥板上，用于在四个位置完成尘荷的采样；每个采样口后端安装一个电磁阀，电磁阀通过自身的开启/闭合实现气路的通断；连通的气路通过对应的传感器模块进行尘荷监测，并将测得的数据传递给控制模块；控制模块用于对电磁阀的通断进行控制，并经过判断后剔除异常数据或发现器件存在的问题，例如传感器模块或采样口故障。
具体的，参照图6所示多点尘荷数据采集系统的简化示意图，多个采样口与多个电磁阀一一连接，多个电磁阀与多个传感器模块一一连接，同时多个电磁阀与控制模块连接，该实施例的每个传感器模块可以包含一个或多个传感器，当只有一个电磁阀打开时，则只监测与该电磁阀连接的采样口采集的气体，当有多个电磁阀打开时，可以由多个传感器模块分别监测对应电磁阀连接的采样口所采集气体。
此实施例下实际应用中可以有两种应用模式：前后采样设备协同模式和左右采样设备协同模式。 前后采样设备协同模式：同时开启所有电磁阀，控制模块将两个前轮传感器模块所监测的尘荷的平均值作为背景值SL前，将两个后轮传感器模块所监测的尘荷的平均值作为混合值SL后；SL后-SL前即为尘荷真实值SL。
左右采样设备协同模式：同时开启所有电磁阀，控制模块将两个左轮传感器模块所监测的尘荷的平均值作为尘荷值SL左，将两个右轮传感器模块所监测的尘荷的平均值作为尘荷值SL右；通过SL左和SL右的分析，可精准识别当前路面的污染径向分布，污染情况是否符合一般规律。例如，根据道路的通常情况，一般来说，右侧车轮碾压的路段为外侧路段，积尘相对多一些，左侧车轮为内侧车道，积尘相对少。
实施例4
在实施例3的设备运行过程中，可以对其尘荷监测的准确度进行周期性数据校验，每隔一定时间开启一次校验，具体方法参照图7，图7为基于本发明的多点尘荷数据采集系统的校验流程图，具体流程为：
步骤701：控制模块同时开启所有电磁阀，打开每个采样通路；
步骤702：每隔一段时间，单独计算每个通路在该时间段的尘荷均值，得尘荷时段均值SL；
步骤703：分别计算其中一个采样口在该时段的尘荷均值与另外三个采样口的尘荷时段均值的平均值之间的差异；
步骤704：判断上述尘荷均值差异是否大于30%；若超过30%，则进入步骤705，否则进入步骤706；
步骤705：舍弃该采样口所采集的尘荷数据，判定该传感器模块或采样口存在问题；
步骤706：判定正常，设备继续运行。
其中，步骤702中的每隔一段时间可以是一个小时，此时对应的尘荷时段均值为时均值。
其中，步骤703-704举例来说，采样口a的尘荷时段均值为SL1，采样口b的尘荷时段均值为SL2，采样口c的尘荷时段均值为SL3，采样口d的尘荷时段均值为SL4，判断采用口a是否异样，采用SL1与（SL2+SL3+SL4）1/3相比较；所SL1与（SL2+SL3+SL4）1/3的差值超过了（SL2+SL3+SL4）1/3的30%，则数据异常。
其中，30%仅为举例，使用者可以根据个体需要自行设定判定阈值。
经此校准，积尘负荷的数据精度进一步得到提升。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种多点尘荷数据采集系统，其特征在于，包括N个采样口，N个电磁阀，N个传感器模块和控制模块，N个采样口分别安装在车体的多个位置上，每个采样口的后端安装一个电磁阀，N个电磁阀分别连接N个传感器模块和所述控制模块，N个传感器模块另一端连接所述控制模块，所述控制模块对N个电磁阀的启闭进行控制，每个传感器模块对相应气路所采集的尘荷进行监测，该系统中，所述控制模块控制N个电磁阀同时启闭，所述控制模块将车体前侧传感器模块所监测的尘荷的平均值作为背景值SL前，将车体后侧传感器模块所监测的尘荷的平均值作为混合值SL后，将SL后与SL前的差值作为尘荷真实值SL；所述控制模块将车体左侧传感器模块所监测的尘荷的平均值作为尘荷值SL左，将车体右侧传感器模块所监测的尘荷的平均值作为尘荷值SL右；通过SL左和SL右的分析，精准识别当前路面的污染径向分布。
2.根据权利要求1所述的多点尘荷数据采集系统，其特征在于，所述控制模块对尘荷监测数据进行周期性数据校验，每隔一段时间，所述控制模块单独计算每个通路在该时间段的尘荷均值，得尘荷时段均值SL，并计算其中一个采样口在的尘荷时段均值与另外N-1个采样口的尘荷时段均值的平均值之间的差异，并判定差异是否超出阈值，从而断定设备运行正常与否。
3.根据权利要求2所述的多点尘荷数据采集系统，其特征在于，N＝4，4个采样口分别安装在四个车轮挡泥板的后端位置，所述阈值为30％。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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