车辆危险品运输监控装置的制作方法

本实用新型涉及一种车辆危险品运输监控装置。

背景技术：

目前存在的用于检测危险品的产品所监控的范围不够全面，缺乏对湿度、振动参数等的监测，而这些监测对于危险品运输来说，也是相关重要的指标，直接影响着运输的安全以及危险品本身的质量。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、安全可靠的车辆危险品运输监控装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种车辆危险品运输监控装置，包括温湿度传感器、振动传感器、心电信号采集模块、单片机、显示模块、gps模块、报警模块、a/d转换模块，所述温湿度传感器、振动传感器均安装在危险品上，心电信号采集模块安装在驾驶员身上，温湿度传感器、振动传感器、心电信号采集模块的输出端与a/d转换模块的输入端相连，a/d转换模块的输出端与单片机相连，单片机与显示模块、gps模块、报警模块相连。

上述车辆危险品运输监控装置，所述心电信号采集模块包括心电传感器、电荷放大电路、低通滤波电路、电平抬升电路，所述心电传感器安装在车辆驾驶员的座位上，心电传感器的输出端与电荷放大电路的收入端相连，电荷放大电路的输出端与低通滤波电路的输入端相连，低通滤波电路的输出端与电平抬升电路的输入端相连，电平抬升电路的输出端与a/d转换模块的输入端相连。

上述车辆危险品运输监控装置，还包括气敏传感器，气敏传感器安装在危险品上，气敏传感器与单片机相连。

上述车辆危险品运输监控装置，还包括wifi模块，wifi模块与单片机相连，单片机通过wifi模块与云端进行通讯。

上述车辆危险品运输监控装置，所述温湿度传感器采用dht11。

上述车辆危险品运输监控装置，所述气敏传感器采用mq135。

上述车辆危险品运输监控装置，所述心电传感器采用pvdf压电薄膜。

上述车辆危险品运输监控装置，所述单片机采用stm32f103c8t6。

上述车辆危险品运输监控装置，所述显示模块的驱动芯片采用ssd1306。

上述车辆危险品运输监控装置，所述a/d转换模块的主芯片采用pcf8591。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型可以在运输危险品的过程中同时测量危险品温度、危险品湿度、危险品振动频率、危险品gps信息、驾驶员体征状态等数据，a.d转换模块是用来将各传感器采集的模拟信号转换成数字信号送入单片机，单片机通过显示模块在车厢内展示上述实时监测信息。同时，单片机还可以将监测模数据进行远程传输。另外，本实用新型还配备了报警模块，当监测数据出现异常值时，报警模块将会工作进行蜂鸣，利用容易辨识的声音来提示驾驶人员。本实用新型不仅可以填补现有同类监测产品存在的缺陷，同时还具有结构简单，成本低廉、效率高等特点。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图。

图2为图1中单片机的芯片电路图。

图3为图1中显示模块的电路图。

图4为图1中显示模块的接口示意图。

图5为图1中a/d转换模块主芯片的电路图。

图6为图1中a/d转换模块的接口示意图。

图7为图1中温湿度传感器的电路图。

图8为图1中气敏传感器的电路图。

图9为图1中gps模块的电路图。

图10为图1中心电信号采集模块的电路图。

图11为图1中报警模块的电路图。

图12为图1中振动传感器的电路图。

图13为本实用新型wifi模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，一种车辆危险品运输监控装置，包括温湿度传感器、振动传感器、气敏传感器、心电信号采集模块、单片机、显示模块、gps模块、报警模块、a/d转换模块，所述温湿度传感器、振动传感器、气敏传感器均安装在危险品上，心电信号采集模块安装在驾驶员身上，温湿度传感器、振动传感器、心电信号采集模块、气敏传感器的输出端与a/d转换模块的输入端相连，a/d转换模块的输出端与单片机相连，单片机与显示模块、gps模块、报警模块相连。

如图2所示，所述单片机采用stm32f103c8t6。如图3所述显示模块的驱动芯片采用的是ssd1306。模块集成化引出数据线sda、时钟线sck/scl，分别接入单片机的p10、p11，来驱动其进行显示。图4为显示模块的接口引出。

如图5、图6所示，所述a/d转换模块的主芯片采用pcf8591，通过pcf8591可分成四路ad转换，ain0-ain4分别接入各模拟信号传感器的模拟输出接口，aout接入单片的io端口。图6仅为ad转换接口的引出。

如图7所示，所述温湿度传感器采用dht11。将其数据接口data接入上拉电阻r1，起限流作用，还有阻抗匹配的作用的同时提供给数据口一个常态，以减少数据浮动。

如图8所示，所述气敏传感器采用mq135。外界的二氧化碳、酒精、苯、氮氧化物、氨等气体接触该元件，该元件的电阻会发生改变，导致周围的压差发生变化，该变化通过运放lm393进行放大处理，最后进入模拟量输出接口dout。

如图9所示，图9为gps模块的电路图。gps模块引出发送线txd、接收线rxd，后分别接入单片机的gpioa3、gpioa2口，单片机对数据进行解码和处理。同时，单片机的gpioa9、gpioa10分别与esp8266wifi模块的rx、tx相连，后esp8266wifi模块将单片机解码的gps数据发送至云端。esp8266wifi模块的电路图如图13所示。

如图10所示，所述心电信号采集模块包括心电传感器、电荷放大电路、低通滤波电路、电平抬升电路，所述心电传感器安装在车辆驾驶员的座位上，心电传感器的输出端与电荷放大电路的收入端相连，电荷放大电路的输出端与低通滤波电路的输入端相连，低通滤波电路的输出端与电平抬升电路的输入端相连，电平抬升电路的输出端与a/d转换模块的输入端相连。

所述心电传感器采用pvdf压电薄膜。根据pvdf压电薄膜的非接触特性和正压电效应采集驾驶员的心电和呼吸信号，解决了人体必须佩戴电极和复杂连线的接触式生理信号测量弊端。由于正压电效应，当挤压pvdf薄膜时，在薄膜内部就产生电极化现象，同时在薄膜的两极的表面上产生符号相反的电荷，其电荷密度与该力成正比。

pvdf压电薄膜传感器采集的驾驶员心电信号是微弱电荷信号，为便于微控制器处理，采用基于ti公司的低功耗轨至轨四路运算放大器tlv2460设计电荷放大器将信号放大。电荷放大电路由tlv2460的第1路放大器、反馈电阻r7和反馈电容c10组成，同时电路中c8和r6组成的阻容耦合隔离掉原始信号的差模干扰，依据阻抗匹配特性有效实现了传感器的高阻抗输入、低阻抗输出的目的，从而搭建起电荷放大电路。

人体心电信号的强度较弱，而且pvdf压电薄膜采集到的汽车驾驶员心电呼吸混合模拟信号中通常夹杂着电磁、高频噪声等干扰，基于人体生理信号的低频性，使用tlv2460的第2路设计了放大器四阶的butterworth低通滤波电路，截止频率f=100hz，采集到的汽车驾驶员心电呼吸混合模拟信号经过电荷放大电路和滤波后极大地提高了信号的可靠性。

放大后的心电模拟信号电压约为-0.5～1.5v，单片机的ad参考电压取3.3v，所以我们基于tlv2460芯片的第4路放大器设计了差分输入放大电路，取的电压基准为3v，其一半也就是1.65v。之前经过电荷放大电路、四阶butterworth迪厅滤波电路后的信号“in-”输入运放的反相输入端，后与正相输入端相加，从而抬高前阶段所得的心电模拟信号的电平，最后将该信号送入ad引脚，进行量化和进一步的处理。

如图11所示，图11为报警模块的电路图，通过一个简单的三极管放大电路，将数据口bell的信号放大后至蜂鸣器。

如图12所示，图12为振动传感器的电路图。图12中，振动传感器采用的是一种基于电压陶瓷片的振动传感器，将其模拟量输出口2接入ad转换模块的ain1口，用于采集危险品振动信号。

本实用新型的工作原理如下：本实用新型通过温湿度传感器实时测量危险品温度和湿度，通过振动传感器实时测量危险品振动频率，通过气敏传感器实时测量危险品环境中二氧化碳、酒精、苯、氮氧化物、氨等气体的浓度，通过gps模块实时监测危险品gps信息，通过心电信号采集模块实时监测驾驶员体征状态数据，并通过显示模块在车厢内展示上述实时监测信息，同时将检测到的信号送入上位机。本实用新型还配备了报警模块，预先设定阈值，当监测数据出现异常值，即超过预设阈值时，报警模块将会工作进行蜂鸣，利用容易辨识的声音来提示驾驶人员。本实用新型不仅可以填补现有同类监测产品存在的缺陷，同时还具有结构简单，成本低廉、效率高等特点。