CN114459541A - 一种轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统及方法，采用特制的轨道交通专用车载微环境传感器，该传感器采用多个传感器复合，单支传感器即可完成温度、湿度、气压、TVOC、照度、三轴加速度、PM2.5等多个环境参量测量，实现轻量化、集约化部署；各个传感器集信息感知、前端运算、数据通信于一体，无需中心算力支持，简化部署，降低系统复杂度，通过前端数据过滤、分析、处理可有效降低网络通信负载及云端压力；多重通信方式，可针对不同环境灵活选择合适的有线、无线通信方式，传感器数据可直接上传至服务器，或通过数据网关转发至服务器。数据经过耦合分析后可对车内环境进行实时监控，及时提供最新的列车运行状态，从而对乘客舒适度进行评价。

Description

一种轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统及方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统及方法。

背景技术

目前列车车内环境参数仅有温度、湿度等的监测，不能全面反映车内环境数据。此外，对于现有的传感器而言，监测参数单一，无法全面反映车内环境状态；通讯方式单一，无法直接进行数字通信。不具备前端运算能力，输出多为模拟量，需要后续硬件支持进行数据转换、通信，数据处理繁琐，占用空间较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统及方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统，包括轨道交通专用车载微环境传感器，所述轨道交通专用车载微环境传感器包括壳体和设置在所述壳体内部的检测电路，所述检测电路包括MCU、温湿度传感器、TVOC、照度传感器、PM2.5检测器、三轴加速度传感器和二氧化碳检测器，所述温湿度传感器、所述TVOC、所述照度传感器、所述PM2.5、三轴加速度传感器和所述二氧化碳检测器连接在所述MCU上；所述壳体上设置多个进气孔和连接器，所述连接器与所述MCU相连。

优选的，所述温湿度传感器、所述TVOC、所述照度传感器、所述PM2.5、三轴加速度传感器和所述二氧化碳检测器均有内置算法程序，能够对采集到的数据直接进行就地存储、处理，并将处理后的数据通过连接器输出。

优选的，所述监测系统还包括上位机，所述上位机与所述轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统通信相连，所述上位机接收由连接器输出的各个传感器处理后的数据，并对所述处理后的数据进行分析，实时监测车厢内微环境，并对舒适度做出评价。

优选的，所述上位机对处理后的数据进行分析具体包括多维数据耦合分析以用于预测结露现象产生、火灾预警和舒适度检测过程。

优选的，所述壳体包括圆形底盖和圆柱形主体，所述圆柱形主体两侧设置有快速安装锁紧装置，当圆柱形主体穿过安装孔后，将所述快速安装锁紧装置打开即可实现固定。

优选的，所述圆形底盖上设置有对称的进气孔和用于透过照度传感器和拥挤度监测器的通孔，所述照度传感器对车厢内的照度进行监测，所述拥挤度传感器通过对车厢的红外线实时采集，当检测到有人时，通过内部的电路转化，将人数变化的信号反馈到上位机。

优选的，所述壳体内部还设置有PWM风扇，所述PWM风扇连接在所述MCU上。

本发明的另一个目的在于提供了一种轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价方法，采用所述的轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统，包括以下步骤:

S1，安装PCEs至待监测环境中，并通过PCEs乘客舒适度评价系统中所集成的各个传感器获取周围的环境参数；

S2，各个传感器采用各自集成的程序对收集到的数据分别进行处理，最后将处理后的数据上传至上位机的数据分析模块进行耦合数据分析；

分析是否出现结露现象；是否发生火灾预警以及对车辆运行平稳度进行分析；

S3，对分析结果可视化处理，通过列车PIS显示系统将结果展示给乘客，并对可能发生的异常情况进行预警。

优选的，步骤S2中分析是否出现结露现象的过程具体是：

以PCEs乘客舒适度评价系统设备上电5分钟后的温湿度监测值作为参考值，当温度监测数据下降，湿度监测数据上升，通过查询结露露点表对两个指标耦合分析，结果显示预测有结露现象存在；

火灾预测过程具体是：

温度持续升高达到设定的预警阈值，同时在5秒时间内迅速达到设定的报警阈值，同时气压监测数据升高，TVOC监测数据升高，结合三个观测数据耦合分析，从而实现早期火灾预警。

优选的，车辆运行平稳度指标的监测过程具体包括：

采用三轴加速度传感器实时获取车辆振动加速度A和振动频率f，确认频率修正系数F(f)，采用下列公式计算车辆运行平稳度指标：

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种轨道交通专用PCEs(Passenger comfort evaluation system)乘客舒适度评价系统及方法，采用特制的轨道交通专用车载微环境传感器，该传感器采用多个传感器复合，单支传感器即可完成温度、湿度、气压、TVOC、照度、三轴加速度、PM2.5等多个环境参量测量，实现轻量化、集约化部署；各个传感器集信息感知、前端运算、数据通信于一体，无需中心算力支持，简化部署，降低系统复杂度，通过前端数据过滤、分析、处理可有效降低网络通信负载及云端压力；多重通信方式，可针对不同环境灵活选择合适的有线、无线通信方式，传感器数据可直接上传至服务器，或通过数据网关转发至服务器。数据经过耦合分析后可对车内环境进行实时监控，及时提供最新的列车运行状态，从而对乘客舒适度进行评价。

附图说明

图1是实施例1中提供的轨道交通专用车载微环境传感器的监测电路示意图；

图2是实施例1中提供的轨道交通专用车载微环境传感器的外形结构立体图；

图3是实施例1中提供的轨道交通专用车载微环境传感器的外形结构主视图；

图4是实施例1中提供的轨道交通专用车载微环境传感器的外形结构侧视图；

图5是实施例1中提供的轨道交通专用车载微环境传感器的外形结构俯视图；

图6是实施例1中提供的轨道交通专用车载微环境传感器的外形结构仰视图；

图7是实施例1中提供的轨道交通专用车载微环境传感器的快速安装锁紧装置打开示意图；

图8是实施例1中提供的轨道交通专用车载微环境传感器的安装状态示意图；

图9是实施例中提供的轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统火灾监测方法流程图；

图10是实施例中提供的结露露点表；

图11是频率修正系数附表；

1是圆柱形主体，2是圆形底盖，3是快速安装锁紧装置，4是进气孔，5是用于拥挤度传感器和照度传感器的通孔，6是连接器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，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方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供了一种轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统，包括轨道交通专用车载微环境传感器，所述轨道交通专用车载微环境传感器包括壳体和设置在所述壳体内部的检测电路，所述检测电路如图1所示，包括MCU、温湿度传感器、TVOC、照度传感器、拥挤度传感器、PM2.5检测器、三轴加速度传感器和二氧化碳检测器，所述温湿度传感器、所述拥挤度传感器、所述TVOC、所述照度传感器、所述PM2.5、三轴加速度传感器和所述二氧化碳检测器连接在所述MCU上；所述壳体上设置多个进气孔和连接器，所述连接器与所述MCU相连。

本实施例中的所述温湿度传感器、所述TVOC、所述照度传感器、所述PM2.5、三轴加速度传感器、所述拥挤度传感器和所述二氧化碳检测器均有内置算法程序，能够对采集到的数据直接进行就地存储、处理，并将处理后的数据通过连接器输出。

本实施例中的所述壳体如图2-7所示，包括圆形底盖和圆柱形主体，所述圆柱形主体两侧设置有快速安装锁紧装置，当圆柱形主体穿过待安装位置的安装孔后，将所述快速安装锁紧装置打开即可实现固定，安装示意图如图8所示。快速安装锁紧装置的高度可以根据待安装的板材厚度进行设置。

所述圆形底盖上设置有对称的进气孔和用于透过照度传感器和拥挤度监测器的通孔，所述照度传感器对车厢内的照度进行监测，所述拥挤度传感器通过对车厢的红外线实时采集，当检测到有人时，通过内部的电路转化，将人数变化的信号反馈到上位机。

本实施例中，所述壳体内部还设置有PWM风扇，所述PWM风扇连接在所述MCU上。

所述评价系统还包括上位机，所述上位机与所述轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统通信相连，所述上位机接收由连接器输出的各个传感器处理后的数据，并对所述处理后的数据进行分析，实时监测车厢内微环境，并对舒适度做出评价，通过列车PIS显示系统显示。

本实施例中的所述上位机对处理后的数据进行分析具体包括多维数据耦合分析以用于预测结露现象产生、火灾预警和舒适度检测过程。

预测结露现象的过程具体是：

以PCEs乘客舒适度评价系统设备上电5分钟后的温湿度监测值作为参考值，当温度监测数据下降，湿度监测数据上升，通过查询结露露点表(图10)对两个指标耦合分析，结果显示预测有结露现象存在；

火灾预测过程如图9所示，具体是：

温度传感器采集周围空气温度，温度持续升高达到设定的预警阈值，同时在5秒时间内迅速达到设定的报警阈值，同时气压监测数据升高，TVOC监测数据升高，结合三个观测数据耦合分析，从而实现早期火灾预警。

实施例2

本实施例提供了一种轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价方法，采用实施例1中所述的轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统，包括以下步骤:

S1，安装PCEs至待监测环境中，并通过PCEs乘客舒适度评价系统中所集成的各个传感器获取周围的环境参数；

S2，各个传感器采用各自集成的程序对收集到的数据分别进行处理，最后将处理后的数据上传至上位机的数据分析模块进行耦合数据分析；

分析是否出现结露现象；是否发生火灾预警以及对车辆运行平稳度进行分析；

S3，对分析结果可视化处理，通过列车PIS显示系统将结果展示给乘客，并对可能发生的异常情况进行预警。

步骤S2中分析是否出现结露现象的过程具体是：

以PCEs乘客舒适度评价系统设备上电5分钟后的温湿度监测值作为参考值，当温度监测数据下降，湿度监测数据上升，通过查询结露露点表(图10)对两个指标耦合分析，结果显示预测有结露现象存在；

比如，设备上电5分钟后温湿度值为25℃，相对湿度40％，当传感器监测到温度降低到10.5℃时，相对湿度超过40％，则判定为出现露点。

火灾预测过程如图9所示，具体是：

温度持续升高达到设定的预警阈值，同时在5秒时间内迅速达到设定的报警阈值，同时气压监测数据升高，TVOC监测数据升高，结合三个观测数据耦合分析，从而实现早期火灾预警。

本实施例中的车辆运行平稳度指标的监测过程具体包括：

采用三轴加速度传感器实时获取车辆振动加速度A和振动频率f，确认频率修正系数F(f)，采用下列公式计算车辆运行平稳度指标：

频率修正系数可查阅图11中所记载的表格所得。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本发明提供了一种轨道交通专用PCEs(Passenger comfort evaluation system)乘客舒适度评价系统及方法，采用特制的轨道交通专用车载微环境传感器，该传感器采用多个传感器复合，单支传感器即可完成温度、湿度、气压、TVOC、照度、三轴加速度、PM2.5等多个环境参量测量，实现轻量化、集约化部署；各个传感器集信息感知、前端运算、数据通信于一体，无需中心算力支持，简化部署，降低系统复杂度，通过前端数据过滤、分析、处理可有效降低网络通信负载及云端压力；多重通信方式，可针对不同环境灵活选择合适的有线、无线通信方式，传感器数据可直接上传至服务器，或通过数据网关转发至服务器。数据经过耦合分析后可对车内环境进行实时监控，及时提供最新的列车运行状态，从而对乘客舒适度进行评价。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统，其特征在于，包括轨道交通专用车载微环境传感器，所述轨道交通专用车载微环境传感器包括壳体和设置在所述壳体内部的检测电路，所述检测电路包括MCU、拥挤度传感器、温湿度传感器、TVOC、照度传感器、PM2.5检测器、三轴加速度传感器和二氧化碳检测器，所述温湿度传感器、所述TVOC、所述照度传感器、所述拥挤度传感器、所述PM2.5、三轴加速度传感器和所述二氧化碳检测器均连接在所述MCU上；所述壳体上设置进气孔和连接器，所述连接器与所述MCU相连。

2.根据权利要求1所述的轨道交通专用乘客舒适度评价系统，其特征在于，所述温湿度传感器、所述TVOC、所述拥挤度传感器、所述照度传感器、所述PM2.5、三轴加速度传感器和所述二氧化碳检测器均有内置算法程序，能够对采集到的数据直接进行就地存储、处理，并将处理后的数据通过连接器输出。

3.根据权利要求2所述的轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统，其特征在于，所述监测系统还包括上位机，所述上位机与所述轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统通信相连，所述上位机接收由连接器输出的各个传感器处理后的数据，并对所述处理后的数据进行分析，实时监测车厢内微环境，并对舒适度做出评价。

4.根据权利要求3所述的轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统，其特征在于，所述上位机对处理后的数据进行分析具体包括多维数据耦合分析以用于预测结露现象产生、火灾预警和车厢舒适度检测过程。

5.根据权利要求1所述的轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统，其特征在于，所述壳体包括圆形底盖和圆柱形主体，所述圆柱形主体两侧设置有快速安装锁紧装置，当圆柱形主体穿过安装孔后，将所述快速安装锁紧装置打开即可实现固定。

6.根据权利要求5所述的轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统，其特征在于，所述圆形底盖上设置有对称的进气孔和用于透过照度传感器和拥挤度监测器的通孔，所述照度传感器对车厢内的照度进行监测，所述拥挤度传感器通过对车厢的红外线实时采集，当检测到有人时，通过内部的电路转化，将人数变化的信号反馈到上位机。

7.根据权利要求1所述的轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统，其特征在于，所述壳体内部还设置有PWM风扇，所述PWM风扇连接在所述MCU上。

8.一种轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价系统，包括以下步骤:

S1，安装PCEs至待监测环境中，并通过PCEs乘客舒适度评价系统中所集成的各个传感器获取周围的环境参数；

S2，各个传感器采用各自集成的程序对收集到的数据分别进行处理，最后将处理后的数据上传至上位机的数据分析模块进行耦合数据分析，获得数据分析结果；

包括是否出现结露现象、是否发生火灾预警以及对车辆运行平稳度进行分析；

S3，对分析结果可视化处理，通过列车PIS显示系统将结果展示给乘客，并对可能发生的异常情况进行预警。

9.根据权利要求8所述的轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价方法，其特征在于，步骤S2中分析是否出现结露现象的过程具体是：

以PCEs乘客舒适度评价系统设备上电5分钟后的温湿度监测值作为参考值，当温度监测数据下降，湿度监测数据上升，通过查询结露露点表对两个指标耦合分析，结果显示预测有结露现象存在；

火灾预测过程具体是：

温度持续升高达到设定的预警阈值，同时在5秒时间内迅速达到设定的报警阈值，同时气压监测数据升高，TVOC监测数据升高，结合三个观测数据耦合分析，从而实现早期火灾预警。

10.根据权利要求8所述的轨道交通专用PCEs乘客舒适度评价方法，其特征在于，车辆运行平稳度指标的监测过程具体包括：

采用三轴加速度传感器实时获取车辆振动加速度A和振动频率f，确认频率修正系数F(f)，采用下列公式计算车辆运行平稳度指标：

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