專利名稱：交通環(huán)境振動嵌入式快速定量評價方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及嵌入式系統(tǒng)編程技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于智能傳感器技術(shù)的交通環(huán)境振動嵌入式快速定量評價方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，地鐵、道路、高架橋逐步深入到城市中的居民點、商業(yè)中心和工業(yè)區(qū)。這些基礎(chǔ)設(shè)施在給公眾帶來便捷的同時，也會給公眾帶來無休止的交通環(huán)境振動，嚴重影響著公眾的生活質(zhì)量和身體健康。因此，必須采取有效的環(huán)境振動監(jiān)測手段來快速定量的評價環(huán)境振動噪聲，從而有針對性地控制交通環(huán)境振動。傳統(tǒng)的交通環(huán)境振動監(jiān)測采用有線連接的方式采集數(shù)據(jù)，采集設(shè)備龐雜且線纜鋪設(shè)易影響交通設(shè)施的正常運營，因此很難普及應用?，F(xiàn)今常用最簡單的替代方法是使用無線通信技術(shù)，但是大多數(shù)無線通信技術(shù)在交通環(huán)境振動評價中的應用還不夠完善，往往存在評價系統(tǒng)搭建過程繁雜，通信距離短，通信丟包嚴重，抗干擾性差，數(shù)據(jù)精度較低等一系列問題，甚至會出現(xiàn)無法通信的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種交通環(huán)境振動嵌入式快速定量評價方法與系統(tǒng)，滿足安裝便捷，操作簡單，測試精度高、范圍廣，不影響交通設(shè)施正常運營等要求。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是交通環(huán)境振動嵌入式快速定量評價方法，其特征是采用一組智能傳感器節(jié)點布置在測試地點采集交通環(huán)境振動數(shù)據(jù)，每個節(jié)點在內(nèi)部完成交通環(huán)境振動評價，并將結(jié)果實時顯示出來。這些測試地點構(gòu)成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)(一組智能傳感器節(jié)點)，每個節(jié)點通過內(nèi)部時鐘校準完成時間同步，統(tǒng)計所有測試地點的評價結(jié)果得到不同距離，不同土層，不同結(jié)構(gòu)因素對振動傳播的影響。評價結(jié)果供運營管理部門參考并及時采取措施改善交通振動環(huán)境。所述測試地點位于按照要求布置在振動源以及由振動源引起的振動敏感地點，或也布置在行進的公共交通車輛上，每個節(jié)點均設(shè)垂直、水平方向上的模擬加速度傳感器，經(jīng)信號調(diào)理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器及可編程抗混疊濾波器后通過環(huán)境振動輸出接口輸出；環(huán)境振動評價包括以下步驟第一步每個節(jié)點數(shù)據(jù)采集前的參數(shù)配置，包括采樣率、截止頻率、內(nèi)部時鐘、采樣時間設(shè)置；第二步采集環(huán)境振動數(shù)據(jù)和傳感器的溫漂數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲在FLASH內(nèi)部，并利用溫漂數(shù)據(jù)進行校準，公式如下，Vt = Rt [ (500 μ A) + (I. 5 μ A) * (Τ-25)]式中，500 μ A為25°C時SD1221溫度補償輸出端口的輸出電流，I. 5 μ A為輸出電流隨溫度(每。C )變化的系數(shù)，Rt將電流值轉(zhuǎn)換為電壓值。因此，可以得出輸出電壓隨溫度的變化關(guān)系，公式如下，Δ Vt = Rt* (I. 5 μ A) * Δ T
利用電壓隨溫度的變化關(guān)系對振動數(shù)據(jù)進行校準，可以獲得更加精準的結(jié)果；第三步JfFLASH內(nèi)部數(shù)據(jù)進行濾波，提取對人體或者建筑物影響最為關(guān)鍵的頻段(小于80Hz)的數(shù)據(jù)；第四步根據(jù)濾波后的數(shù)據(jù)計算振動加速度級，公式如下，
權(quán)利要求
1.交通環(huán)境振動嵌入式快速定量評價方法，其特征是采用一組智能傳感器節(jié)點布置在測試地點采集交通環(huán)境振動數(shù)據(jù)，每個節(jié)點在內(nèi)部完成交通環(huán)境振動評價，并將結(jié)果實時顯示出來。這些測試地點構(gòu)成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)(一組智能傳感器節(jié)點)，每個節(jié)點通過內(nèi)部時鐘校準完成時間同步，統(tǒng)計所有測試地點的評價結(jié)果得到不同距離，不同土層，不同結(jié)構(gòu)因素對振動傳播的影響；所述測試地點位于按照要求布置在振動源以及由振動源引起的振動敏感地點或加上在行進的公共交通車輛上，每個節(jié)點均設(shè)垂直、水平方向上的模擬加速度傳感器，經(jīng)信號調(diào)理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器及可編程抗混疊濾波器后通過環(huán)境振動輸出接口輸出；環(huán)境振動評價包括以下步驟 第一步每個節(jié)點數(shù)據(jù)采集前的參數(shù)配置，包括采樣率、截止頻率、內(nèi)部時鐘、采樣時間設(shè)置； 第二步采集環(huán)境振動數(shù)據(jù)和傳感器的溫漂數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲在FLASH內(nèi)部，并利用溫漂數(shù)據(jù)進行校準，公式如下， Vt = Rt [ (500 μ A) + (I. 5 μ A) * (Τ-25)] 式中，500 μ A為25°C時SD1221溫度補償輸出端口的輸出電流，I. 5 μ A為輸出電流隨溫度(每。C )變化的系數(shù)，Rt將電流值轉(zhuǎn)換為電壓值。因此得出輸出電壓隨溫度的變化關(guān)系，公式如下，AVt = RT*(1. 5μ Α)*ΛΤ 利用電壓隨溫度的變化關(guān)系對振動數(shù)據(jù)進行校準，能夠獲得更加精準的結(jié)果； 第三步對FLAHS內(nèi)部數(shù)據(jù)進行濾波，提取對人體或者建筑物影響最為關(guān)鍵的頻段，即小于80Hz的數(shù)據(jù)； 第四步根據(jù)濾波后的數(shù)據(jù)計算振動加速度級，公式如下，
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交通環(huán)境振動嵌入式快速定量評價方法，其特征是嵌入式編程，在根據(jù)環(huán)境振動評價方法進行嵌入式編程的每個節(jié)點內(nèi)計算振動等級；采用實時評價方法，通過內(nèi)部時鐘校準完成時間同步，統(tǒng)計所有測點的評價結(jié)果得到振動在不同距離，不同土層，不同結(jié)構(gòu)等因素下的傳播規(guī)律。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交通環(huán)境振動嵌入式快速定量評價方法，其特征是嵌入式編程，在根據(jù)環(huán)境振動評價方法進行嵌入式編程的每個節(jié)點內(nèi)計算振動等級；且?guī)в袦囟妊a償模塊，用來消除采集過程中的溫漂影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交通環(huán)境振動嵌入式快速定量評價系統(tǒng)，其特征是智能傳感器節(jié)點包括供電單元、處理及存儲單元，數(shù)據(jù)采集單元以及控制及顯示單元。智能傳感器節(jié)點采用便攜式電源供電，數(shù)據(jù)采集單元包括精密電源轉(zhuǎn)換器，垂直、水平方向上的低噪聲模擬加速度傳感器，信號調(diào)理器，16位4通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可編程抗混疊濾波器以及環(huán)境振動輸出接口 ；智能傳感器節(jié)點采用便攜式電源供電，各模塊元器件均采用低功耗的微型電子元器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交通環(huán)境振動嵌入式快速定量評價系統(tǒng)，其特征是垂直方向和水平方向上的振動測量均采用SD1221加速度傳感器，該傳感器測量范圍為_2g到+2g，靈敏度為2000mv/g，噪聲密度為5 μ g/ V Hz，頻響O 400Hz，且?guī)в邢杉^程中的溫漂影響的溫度補償模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的交通環(huán)境振動嵌入式快速定量評價系統(tǒng)，其特征是實時評價，通過內(nèi)部時鐘校準完成時間同步，統(tǒng)計所有測點的評價結(jié)果得到振動在不同距離，不同土層、不同結(jié)構(gòu)因素下的傳播規(guī)律。
全文摘要
交通環(huán)境振動嵌入式快速定量評價方法與系統(tǒng)。采用一組智能傳感器節(jié)點布置在測試地點采集交通環(huán)境振動數(shù)據(jù)，每個節(jié)點在內(nèi)部完成交通環(huán)境振動評價，并將結(jié)果實時顯示出來。這些測試地點構(gòu)成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，每個節(jié)點通過內(nèi)部時鐘校準完成時間同步，統(tǒng)計所有測試地點的評價結(jié)果得到不同距離，不同土層，不同結(jié)構(gòu)因素對振動傳播影響。所述測試地點位于按照要求布置在振動源以及由振動源引起的振動敏感地點，或也布置在行進的公共交通車輛上，每個節(jié)點均設(shè)垂直、水平方向上的模擬加速度傳感器，經(jīng)信號調(diào)理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器及可編程抗混疊濾波器后輸出。本發(fā)明安裝方便，測試精準。
文檔編號G01H1/00GK102636248SQ20121010062
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者丁華平, 丁蓬萊, 孫可, 張巍, 李慧鑫 申請人:南京大學