一种隧道环境监测装置的制作方法

本实用新型涉及隧道安全预警相关技术领域，具体为一种隧道环境监测装置。

背景技术：

隧道是现代交通道路中重要路段之一，隧道不仅解决了公路和铁路绕道的问题，而且还可以给出行的人们带来不一样的行驶感受。隧道是开山而造、穿山而过的，具有相对封闭的行驶环境，隧道内的气温、湿度、异味浓度、光照强度等环境因素与隧道外存在着较大的差异，这就给穿越隧道的驾驶司机带来了很多麻烦，进出隧道光线的差异还有可能导致驾驶司机短时间的视觉致盲，从而引起车祸等交通事故。因此，亟需设计一种检测隧道内环境的智能装置。

本实用新型设计了一种隧道环境监测装置，通过检测隧道内温湿度、异味浓度、光照强度，附加以智能控制模块，实现隧道内灯光亮度根据隧道深度和阳光光照强度的变化而自动调节，并可将检测实时数据及时呈现给进入隧道的驾驶司机，提高安全防范意识，避免进出隧道时的视觉致盲问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种隧道环境监测装置，以实现隧道内灯光亮度根据隧道深度和阳光光照强度的变化而自动调节，并可将检测实时数据及时呈现给进入隧道的驾驶司机，提高安全防范意识，避免进出隧道时的视觉致盲问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种隧道环境监测装置，包括主控制器，其特征在于：所述主控制器上电性连接有光纤耦合器、信号放大器、双闭环PID电路、三级LED灯和液晶显示屏；所述光纤耦合器输入端通过光缆分别与温湿度传感器、粉尘浓度检测器、气体传感器的信号转换输出端相连，所述信号放大器输入端与光敏器件输出端电性相连，所述信号放大器输出端与主控制器PWM端口电性相连；所述双闭环PID电路三相输出端与BLDCM定子三相绕组电性相连，所述BLDCM输出端与通风扇叶相连；所述液晶显示屏安装于隧道进入口顶部位置。

优选的，所述光缆采用双层护套、带防水油膏和加强件的24芯GYFTZY型阻燃光缆，且沿隧道墙壁布置。

优选的，所述主控制器安装于隧道控制房内；所述温湿度传感器、粉尘浓度检测器、气体传感器安装于隧道进出口和中间位置。

优选的，所述主控制器采用DSP28335主控制芯片；所述温湿度传感器采用DHT11型温湿度传感器；所述粉尘浓度检测器采用PC3AS型粉尘浓度检测仪；所述气体传感器采用MQ135型气味浓度传感器。

优选的，所述光敏器件采用光敏三极管，且分别安装于隧道进出口和中间位置；所述三级LED灯分为进出口和中间位置三级，分别与相应位置的光敏器件相匹配，且每级LED灯都可将灯光调节为强、中、弱三种亮度。

优选的，所述双闭环PID电路中采用速度控制器、电流控制器和逆变电路；所述速度控制器输入端与主控制器中速度计算单元信号输出引脚电性相连，所述速度控制器末端电性连接电流控制器，所述电流控制器末端电性连接逆变电路，所述逆变电路末端电性连接BLDCM定子三相绕组，所述BLDCM与主控制器反馈相连，所述主控制器中PWM控制引脚连接逆变电路中的MOSFET开关管。

优选的，所述逆变电路采用三相全桥驱动电路和MOSFET开关管。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型设计了一种隧道环境监测装置，通过检测隧道内温湿度、异味浓度、光照强度，附加以智能控制模块，实现隧道内灯光亮度根据隧道深度和阳光光照强度的变化而自动调节，并可将检测实时数据及时呈现给进入隧道的驾驶司机，提高安全防范意识，避免进出隧道时的视觉致盲问题。采用三级LED灯，可实现与同一隧道深度相匹配的LED灯的分级调节和自动调节功能；采用液晶显示屏，可将检测实时数据及时呈现给进入隧道的驾驶司机，提高驾驶司机的安全防范意识；采用阻燃光缆，既可以实现主控制器与各支路元器件之间的信号无失真传输，又可以防火、防潮，提高本装置的使用寿命；采用BLDCM和通风扇叶，可以给隧道定时通风换气，除去汽车尾气等异味。本实用新型在使用过程中表现良好，系统控制稳定，实现了隧道内灯光亮度根据隧道深度和阳光光照强度的变化而自动调节，并可将检测实时数据及时呈现给进入隧道的驾驶司机，提高驾驶司机的安全防范意识，有效地避免了进出隧道时的视觉致盲问题，适合推广运用。

附图说明

图1为本实用新型的一种隧道环境监测装置电气结构连接图；

图2为本实用新型的双闭环PID电路结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种隧道环境监测装置，包括主控制器，其特征在于：所述主控制器上电性连接有光纤耦合器、信号放大器、双闭环PID电路、三级LED灯和液晶显示屏；所述光纤耦合器输入端通过光缆分别与温湿度传感器、粉尘浓度检测器、气体传感器的信号转换输出端相连，所述信号放大器输入端与光敏器件输出端电性相连，所述信号放大器输出端与主控制器PWM端口电性相连；所述双闭环PID电路三相输出端与BLDCM定子三相绕组电性相连，所述BLDCM输出端与通风扇叶相连；所述液晶显示屏安装于隧道进入口顶部位置。

其中，所述光缆采用双层护套、带防水油膏和加强件的24芯GYFTZY型阻燃光缆，且沿隧道墙壁布置。

其中，所述主控制器安装于隧道控制房内；所述温湿度传感器、粉尘浓度检测器、气体传感器安装于隧道进出口和中间位置。

其中，所述主控制器采用DSP28335主控制芯片；所述温湿度传感器采用DHT11型温湿度传感器；所述粉尘浓度检测器采用PC3AS型粉尘浓度检测仪；所述气体传感器采用MQ135型气味浓度传感器。

其中，所述光敏器件采用光敏三极管，且分别安装于隧道进出口和中间位置；所述三级LED灯分为进出口和中间位置三级，分别与相应位置的光敏器件相匹配，且每级LED灯都可将灯光调节为强、中、弱三种亮度。

其中，所述双闭环PID电路中采用速度控制器、电流控制器和逆变电路；所述速度控制器输入端与主控制器中速度计算单元信号输出引脚电性相连，所述速度控制器末端电性连接电流控制器，所述电流控制器末端电性连接逆变电路，所述逆变电路末端电性连接BLDCM定子三相绕组，所述BLDCM与主控制器反馈相连，所述主控制器中PWM控制引脚连接逆变电路中的MOSFET开关管。

其中，所述逆变电路采用三相全桥驱动电路和MOSFET开关管。

工作原理：本实用新型需要将装置中的各种元器件安装于隧道内合适的位置，并正确布置光缆通信线路，主控制器安装于隧道总控制室内，三种传感器分别安装于进出口和隧道内部位置，三级LED灯布置于隧道内顶部，BLDCM通风扇叶根据需要布置于隧道进出口位置，液晶显示屏布置于隧道双向车道的进入口位置。在使用前，连接主控制器电源，三种传感器开始工作，并将检测出的温湿度、异味浓度和进入口的光照强度通过液晶显示屏呈现给即将进入隧道的驾驶司机，提高其防范意识，若异味浓度超标，主控制器自动控制BLDCM工作，并形成通风气流，同时，主控制器根据检测出的隧道进出口和隧道内部位置的光照强度，并对比隧道外部出口位置的阳光光照强度，自动调节三级LED的亮度，使驾驶司机出隧道前在视觉上有一个缓冲时间，避免出现视觉致盲问题。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。