专利名称：快速发现机动车对大气pm2.5的影响的系统及其运行方法
技术领域：
本发明属于环境科学技术领域，具体涉及一种快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统及其运行方法。
背景技术：
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物，虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力。研究表明，2 ii m以下的细颗粒物进可深入到细支气管和肺泡，直接影响肺的通气功能，使机体容易处在缺氧状态。而且这种细颗粒物一旦进入肺泡，吸附在肺泡上很难掉落，这种吸附是不可逆的。目前国际上主要发达国家以及亚洲的日本、泰国、印度等均将PM2.5列入空气质量标准，中国也开始意识到该问题，并着手将PM2.5列入环境空气质量指标。机动车尾气是造成PM2.5值超标的起因 ，已形成共识。如何定量的分析机动车尾气对PM2.5参数超标的影响，是人们关注的焦点。现有专利文献CN201010122694.8公开了一种汽车尾气实时检测与运算装置，该装置包括尾气检测器、数据采集节点和与数据采集节点通过电子线路连接用于实时显示尾气排放指标的显示器。由尾气检测中心按照个体进行分析与控制，从而能够获得设定时间段内的总排放量指标。该技术方案虽然可以精准的获得机动车污染排放量，但是没有将机动车运行状态与大气中PM2.5的实际污染程度进行实时关联。而国内外只是在大气监测中，关注大气中是否含有PM2.5以及数量，同样没有与机动车在当前位置所排出的尾气与大气中当前时段含有PM2.5的监测值进行实时关联，无法定量地描述机动车尾气对PM2.5值变化的影响。
发明内容
本发明所要解决的是分析调查汽车运行过程产生的尾气对大气PM2.5的实际影响的程度，提出了一种快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统及其运行方法。为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:一种快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统，包括:车辆传感器模块，设置于被检路段的车辆进口处和车辆出口处，实时对驶入车辆和驶出车辆进行检测；PM2.5采样模块，设置于所述被检路段处，采集所述被检路段范围内的大气样本；
车辆占用道路时间处理模块，每隔时间Ts接收一次所述车辆传感器模块检测到的驶入车辆的信号和驶出车辆的信号，得到在时间Ts内所述被检路段上车辆的数量及车辆占用道路时间，其中i为整数且N，并得到在采样周期T=N*TS内车辆占用道路总
时间t=ix;PM2.5处理模块，与所述车辆占用道路时间处理模块同时开启，每隔采样周期T接收一次所述PM2.5采样模块采集到的大气样本，获得所述大气样本中PM2.5含量Qj ；数据处理模块，接收所述车辆占用道路时间处理模块发送的车辆占用道路总时间tc,以及所述PM2.5处理模块发送的PM2.5含量Qj ;获得在所述车辆占用道路总时间及PM2.5含量Qj之间的函数关系并输出。进一步地所述车辆占用道路时间处理模块根据所述驶入车辆的信号和驶出车辆的信号获得驶入车辆的数量队和驶出车辆的数量N。；所述车辆占用道路时间U=TsX(Nr-N。)，所述时间Ts为Is。进一步地所述数据处理模块包括:数据整合单元，接收所述车辆占用道路时间处理模块发送的车辆占用道路总时间t。，以及所述PM2.5处理模块发送的PM2.5含量Qj,获得所述车辆占用道路总时间及PM2.5含量Qj之间的函数关系；数据显示单元，接收所述数据整合单元发送的函数关系并以图或表的形式显示。进一步地所述数据处理模块还包`括:存储单元，存储PM2.5含量报警阈值；比较单元，比较所述PM2.5处理模块发送的PM2.5含量Qj与所述PM2.5含量报警阈值；报警单元，接收所述比较单元的比较结果，当所述PM2.5含量Qj超过所述PM2.5含量报警阈值时报警。进一步地一种基于上述的快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统的运行方法，包括如下步骤:S1:车辆传感器模块实时对驶入车辆和驶出车辆进行检测；PM2.5采样模块，设置于所述被检路段处，采集所述被检路段范围内的大气样本；S2:车辆占用道路时间处理模块每隔时间Ts接收一次所述车辆传感器模块检测到的驶入车辆的信号和驶出车辆的信号，得到在时间Ts内所述被检路段上车辆的数量及车辆占用道路时间，其中i为整数且N，并得到在采样周期T=N*TS内车辆占用道路
总时间t = ^ tu，
1=1PM2.5处理模块，与所述车辆占用道路时间处理模块同时开启，每隔采样周期T接收一次所述PM2.5采样模块采集到的大气样本，获得所述大气样本中PM2.5含量Qj ；S3:数据处理模块，接收所述车辆占用道路时间处理模块发送的车辆占用道路总时间t。，以及所述PM2.5处理模块发送的PM2.5含量Qj ;获得在所述车辆占用道路总时间tc及PM2.5含量Qj之间的函数关系并输出。进一步地所述步骤S2中所述车辆占用道路时间U=TsX (队-N。)，其中所述队为驶入车辆的数量，Nc为驶出车辆的数量。进一步地所述步骤S3中还包括:数据整合单元根据所述车辆占用道路总时间t。以及所述PM2.5含量Qj，获得在所述车辆占用道路总时间t。及PM2.5含量Qj之间的函数关系发送至数据显示单元，所述数据显示单元以图或表的形式显示出来。进一步地所述步骤S3还包括:通过比较单元比较所述PM2.5处理模块发送的PM2.5含量Qj与存储单元中存储的PM2.5含量报警阈值，当所述PM2.5含量Qj超过所述PM2.5含量报警阈值时报警单元报警。进一步地所述步骤S2中，N=60, Ts=Is。。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:(I)本发明所述快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统及其运行方法，不仅能够实时检测出大气污染的程度，具体为空气中PM2.5的含量，还能够准确的检测出某一段时间内车辆占用道路的总时间，并对这两项内容进行对比分析输出关系曲线图，从而可以定量得出机动车运行时产生的尾气对大气环境的实际影响程度，为城市交通环境改善决策者采取相应措施提供精确的数据依据。(2)本发明所述快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统及其运行方法，同时具有报警的功能，当检测到某一区域大气的PM2.5含量超标后，会发出警报，便于执勤人员及时发现污染并采取治理措施。(3)本发明所述快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统及其运行方法，可以通过数据显示单元将检测到的车辆占用道路总时间及PM2.5含量之间的函数关系显示出来，更加直观。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，图1是本发明所述的快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统的原理框图；图2是本发明所述的所述快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统在单向行驶的路口处车辆传感器设置位置示意图；图3是本发明所述的所述快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统在双向行驶的路口处车辆传感器设置位置示意图；图4是本发明所述的快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统的运行方法流程图。图中附图标记表示为:1-数据处理模块，3-PM2.5处理模块，4_车辆占用道路时间处理模块，5-PM2.5采样模块，6-车辆传感器模块，101-存储单元，102-比较单元，103-报警单元，104-数据整合单元，105-数据显示单元。
具体实施例方式本实施例提供一种快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统，其原理框图如图1所示，包括数据处理模块1，PM2.5处理模块3，车辆占用道路时间处理模块4，PM2.5采样模块5和车辆传感器模块6。
所述车辆传感器模块6，设置于被检路段的车辆进口处和车辆出口处，实时对驶入车辆和驶出车辆进行检测。PM2.5采样模块5，设置于所述被检路段处，采集所述被检路段范围内的大气样本。车辆占用道路时间处理模块4，每隔时间Ts接收一次所述车辆传感器模块6检测到的驶入车辆的信号和驶出车辆的信号，得到在时间Ts内所述被检路段上车辆的数量及车辆占用道路时间U，其中i为整数且N，并得到在采样周期T=N*TS内车辆占用道
路总时间
权利要求
1.一种快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统，其特征在于，包括: 车辆传感器模块(6)，设置于被检路段的车辆进口处和车辆出口处，实时对驶入车辆和驶出车辆进行检测；PM2.5采样模块(5)，设置于所述被检路段处，采集所述被检路段范围内的大气样本；车辆占用道路时间处理模块(4)，每隔时间Ts接收一次所述车辆传感器模块(6)检测到的驶入车辆的信号和驶出车辆的信号，得到在时间Ts内所述被检路段上车辆的数量及车辆占用道路时间U，其中i为整数且N，并得到在采样周期T=N*TS内车辆占用道路总时间
2.根据权利要求1所述的快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统，所述车辆占用道路时间处理模块(4)根据所述驶入车辆的信号和驶出车辆的信号获得驶入车辆的数量队和驶出车辆的数量N。；所述车辆占用道路时间U=TsX (队-N。)，所述时间Ts为Is。
3.根据权利要求1或2所述的快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统，其特征在于，所述数据处理模块(I)包括: 数据整合单元(104)，接收所述车辆占用道路时间处理模块(4)发送的车辆占用道路总时间t。，以及所述PM2.5处理模块(3)发送的PM2.5含量Q」，获得所述车辆占用道路总时间t。及PM2.5含量Qj之间的函数关系； 数据显示单元(105)，接收所述数据整合单元(104)发送的函数关系并以图或表的形式显不。
4.根据权利要求3所述的快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统，其特征在于，所述数据处理模块(I)还包括: 存储单元(101)，存储PM2.5含量报警阈值； 比较单元(102)，比较所述PM2.5处理模块(3)发送的PM2.5含量Qj与所述PM2.5含量报警阈值； 报警单元(103),接收所述比较单元(102)的比较结果，当所述PM2.5含量Qj超过所述PM2.5含量报警阈值时报警。
5.一种基于权利要求1-4任一所述的快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统的运行方法，其特征在于，包括如下步骤: 51:车辆传感器模块(6)实时对驶入车辆和驶出车辆进行检测；PM2.5采样模块(5)，设置于所述被检路段处，采集所述被检路段范围内的大气样本； 52:车辆占用道路时间处理模块(4)每隔时间Ts接收一次所述车辆传感器模块(6)检测到的驶入车辆的信号和驶出车辆的信号，得到在时间Ts内所述被检路段上车辆的数量及车辆占用道路时间，其中i为整数且KiS N，并得到在采样周期T=N*TS内车辆占用道路总时间
6.根据权利要求5所述的运行方法，其特征在于，所述步骤S2中所述车辆占用道路时间U=TsX (队-N。)，其中所述队为驶入车辆的数量，Nc为驶出车辆的数量。
7.根据权利要求5或6所述的运行方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括:数据整合单元(104)根据所述车辆占用道路总时间t。以及所述PM2.5含量Qj,获得在所述车辆占用道路总时间t。及PM2.5 含量Qj之间的函数关系发送至数据显示单元(105)，所述数据显示单元(105)以图或表的形式显示出来。
8.根据权利要求7所述的所述的运行方法，其特征在于，所述步骤S3还包括:通过比较单元(102)比较所述PM2.5处理模块(3)发送的PM2.5含量Qj与存储单元(101)中存储的PM2.5含量报警阈值，当所述PM2.5含量Qj超过所述PM2.5含量报警阈值时报警单元(103)报警。
9.根据权利要求6-8任一所述的运行方法，其特征在于，所述步骤S2中，N=60，Ts=Is0
全文摘要
本发明涉及一种快速发现机动车对大气PM2.5的影响的系统及其运行方法。该系统由数据处理模块，PM2.5处理模块，车辆占用道路时间处理模块，PM2.5采样模块，车辆传感器模块构成。通过车辆传感器模块与车辆占用道路时间处理模块对车辆运行状态进行监控与采样分析，通过PM2.5采样模块与PM2.5处理模块对大气污染程度进行采样与分析，数据处理模块用图或表的方式显示机动车运行状态与大气污染程度的关系曲线，并对超过设定污染指数等级阈值的状态进行报警。通过本发明可以定量得出机动车运行时所排出的尾气所含的PM2.5对当前大气环境的实际PM2.5含量值的影响程度，便于决策者获得大气中PM2.5含量超标的真正原因，采取有针对性的措施对大气中PM2.5超标进行控制及治理。
文档编号G01N33/00GK103235089SQ20131013387
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月17日 优先权日2013年4月17日
发明者李颖宏, 李正熙, 张永忠, 张福生, 邹平, 田红芳, 张海波 申请人:北方工业大学