[发明专利]基于气敏传感器和智蜂网络的道路中尾气监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks：WSN）技术的对有害气体监测的应用系统，主要用于实时检测车辆尾气中一氧化碳的排放浓度，为城市交通和环境检测提供初始数据。该发明属于物联网技术和环境工程的交叉领域。 

背景技术

世界范围内城市化在迅速发展，人们感受到城市化带来的丰富的物质和精神生活的同时，却又不得不面对日益严重的环境恶化带来的危害。城市空气污染对人体健康的影响和造成的经济损失严重制约了和谐社会的发展,已成为我国以及当今世界最为关注的问题之一。我国众多大、中城市,由于机动车数目的快速增长,空气污染类型已由单纯的煤烟型污染向煤烟污染和机动车尾气混合型发展，治理汽车尾气带来的危害迫在眉睫。 

随着汽车数量的急剧增加，交通拥堵成了家常便饭，“汽车灾难”已经形成，由此带来的汽车尾气更是害人不浅。在车水马龙的街头，一股股浅蓝色的烟气从一辆辆机动车尾部喷出，这就是通常所说的汽车尾气。这种气体排放物不仅气味怪异，而且令人头昏、恶心，严重影响行人的身体健康。 

汽车尾气污染物主要包括：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒。即使大气中污染物浓度不高，但人体成年累月呼吸这种污染了的空气，也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。其中一氧化碳的含量最高，它可经呼吸道进入肺泡，被血液吸收，与血红蛋白相结合，形成碳氧血红蛋白，降低血液的载氧能力，削弱血液对人体组织的供氧量，导致组织缺氧，从而引起头痛等症状，重者窒息死亡。 

现如今的有毒有害气体检测仪器根据监测气体的种类，性质，浓度和检测性质的不同主要分为固定式气体检测仪和便携式气体检测仪。相应的监测方法也就分为简易工况法和电化学检测仪法。采用简易工况法检测时，被检车辆在底盘测功机上，通过计算机程序控制，模拟汽车道路行驶，测量排气中各污染物的含量。但是该种检测方法必须依靠特定的大型设备，待检车辆必须到为数不多的特定检测点去检测，每个检测点的检测压力过重，而且检测过程是模拟车辆在道路上行驶，模拟过程无法完全准确的测量出实际行驶时车在负载条件不同或者是在路况条件不好时车辆频繁启动，停止，加速时尾气不同的排放量，实时性不够高。电化学检测仪需要测量人手持仪器进入测量区域，这样因为测量环境的影响，会对测量人的身体健康情况造成影响，同样有一定的局限性。 

该发明以无线传感器网络技术为基础，把大量微型的、低功耗的无线传感器节点铺设在城市道路的路口，街道中，节点以自组织方式形成网络，实时感知和采集实际道路中汽车尾气中所含一氧化碳的浓度信息，并通过数据融合和多跳路由之后，将信息汇聚至基站节点，送至服务器，在后台管理系统中对检测数据进行处理分析，通过互联网送达信息需要方，实时监测城市道路中车辆尾气的动态变化，克服了现有方式的局限性，为环境和交通监测提供原始数据。 

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于无线传感器和智蜂网络的道路中有害气体一氧化碳的监测方法，用来帮助解决城市汽车尾气污染问题。通过实时对道路中车辆排放尾气中一氧化碳进行监测，将得到的数据分析处理后传送至环境部门和交管部门。一方面环境部门将收到的各路段尾气浓度信息发布到相关网站，供市民实时查询，并将每天不同路段在不同时间的尾气浓度做统计分析并做详实记录，为以后城市规划，空气污染治理提供最原始的可参考数据。另一方面交管部门对获得到的数据进行分析利用，有助于及时了解实时交通路况信息并动态的对交通进行疏导，管制。 

技术方案：本发明是基于气敏传感器和智蜂网络的道路中车辆尾气（一氧化碳）的监控方法，系统采用三电极电化学一氧化碳传感器，并将单片机控制技术引入到传感器中，使用高性能、低功耗通信处理芯片，提高了信息的处理、传输效率并且降低了功耗，缩小了硬件尺寸，对于整个监测系统来说克服了监测不方便的缺点，提高了监测实时性，减少了人防工作量。开发出适用性更强的一氧化碳监测节点，汇聚节点，并将信息传输到后台管理系统，由后台对道路中一氧化碳浓度进行存储、分析、显示，传输，方便人工动态调控与指挥。总体结构图见图1。 

具体组成包括以下几个部分：