虚拟仪器技术的汽车尾气检测系统

前言随着中国的经济迅速增长，汽车普及率越来越高，汽车的设计开发、生产、销售也进入了发展的快车道。

根据调查至2011年2月底，我国机动车保有量达到2.11亿辆，去年全国新增机动车2048万辆，有20个城市的机动车保有量超过100万辆，并且今后每年将以10%左右的数量增加。

但是，新问题也随之产生，即汽车污染加重了，道路上拥挤的汽车产生的尾气污染影响着人们的生活。

中国人口众多，能源和土地资源相对短缺，如此汽车保有量，已经对能源供应、环境保护、交通通畅和城市秩序带来巨大压力。

据调查全国五分之一的大城市由于汽车尾气排放，空气污染严重。

由于同样原因，全国110个中大城市达不到二级空气标准。

机动车常用的动力来源是柴油和汽油，燃料成分组成十分复杂。

而汽油是目前汽车(点燃式发动机)最普遍使用的常规燃料，其中主要有20％的丁、戊烷，45％高碳烷、烯烃、芳烃及其它添加剂，氢碳比控制在约1.85：1，以辛烷值衡量抗爆性能，理论上正庚烷的抗爆性能最差(70％)，异辛烷最高(100％)。

汽车排放的主要污染物是：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮氧化合物(NOx)硫化物和微粒物(有碳烟、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成)。

在内燃发动机中，CO因空气不足或其他原因造成不完全燃烧时，所产生的一种无色、无味的气体。

CO吸入人体后，非常容易和血液中的血红蛋白结合，它的亲和力是氧的300倍。

因此，肺里的血红蛋白不与氧结合而与CO结合，致使人体缺氧，引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状，严重时造成死亡。

CO的容许限度规定为8h内100ppm。

如lh内吸入500ppm的CO，就会出现中毒症状，并危害中枢神经系统，造成感觉、反应、理解、记忆等机能障碍，严重时引起神经麻痹。

如1h内吸入1000ppm的CO，就会发生死亡。

世界工业化进程引起的能源大量消耗，导致大气CO2的剧增。

其中约30％来自汽车排气。

CO2为无色无毒气体，对人体无直接危害，但大气中的CO2大幅度增加，因其对红外热辐射的吸收而形成的温室效应，会使全球气温上升、南北极冰层溶化，海平面上升，大陆腹地沙漠趋势加剧，使人类和动植物赖以生存的生态环境遭到破坏。

基于虚拟仪器技术的汽车尾气检测系统
张重雄;刘维嘉
【期刊名称】《国外电子测量技术》
【年(卷),期】2009()12
【摘要】为了监测和防治汽车尾气排放所造成的环境污染,本文介绍了一种基于虚拟仪器技术的汽车尾气检测系统。

首先介绍了检测系统的组成结构和工作原理,提
出了一种以美国NI公司推出的图形化编程语言LabVIEW8.2为开发环境,利用德
国西门子公司生产的VS5067-5为尾气分析仪进行汽车尾气检测系统设计的方法。

文中尤其对工控计算机和VS5067-5串行通信程序的LabVIEW8.2实现进行了详
细介绍。

实际测试结果表明,所述方法方便实用,有推广应用价值。

【总页数】3页(P71-73)
【关键词】汽车尾气;检测系统;串行通信;虚拟仪器
【作者】张重雄;刘维嘉
【作者单位】南京理工大学电子工程与光电技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP216
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机动车尾气云检测系统的智能控制与优化探索随着城市化进程的加快和汽车保有量的快速增长，机动车尾气排放成为严重的环境问题。

尾气中的有害物质如一氧化碳、氮氧化物和颗粒物对空气质量和人民健康造成了严重威胁。

因此，发展机动车尾气云检测系统以控制和优化排放成为环境保护的重要课题。

机动车尾气云检测系统是一种智能化的监测系统，通过使用传感器、数据采集设备和云计算技术等先进技术，实时监测机动车尾气排放情况并进行数据处理与分析，以实现尾气排放的控制与优化。

首先，智能控制是机动车尾气云检测系统的重要特点之一。

该系统可以对车辆进行远程监测和控制，实时收集车辆尾气排放的数据，并将数据传输至云端进行分析和处理。

通过提供实时的监测结果和数据分析，智能控制系统可以帮助车主和驾驶员了解车辆尾气排放情况，并及时采取相应的措施进行排放控制。

例如，在检测到车辆尾气排放超出标准时，系统可以向车主发送警告信息，提醒其进行维修或更换零部件。

这样一来，机动车尾气云检测系统的智能控制功能能够有效减少车辆尾气排放对环境的负面影响。

其次，优化排放是机动车尾气云检测系统的核心目标之一。

通过对车辆尾气排放数据的分析和处理，系统可以识别并记录排放不合格的车辆，并对其进行提示和警告。

此外，系统还可以根据车辆的行驶状况和道路条件，智能地调整车辆的工作模式，降低尾气排放量。

例如，系统可以根据车辆的实时行驶速度和油门开度，智能地控制发动机的工作状态和燃烧过程，从而降低尾气排放中的有害物质含量。

通过优化排放，机动车尾气云检测系统能够提高机动车尾气排放的环保性能，减少对环境的污染。

与传统的尾气检测手段相比，机动车尾气云检测系统具有明显的优势。

首先，传感器和数据采集设备等先进技术的应用，使得尾气排放数据的准确性和稳定性得到了提高。

同时，云计算技术的运用能够大大增加数据的处理速度和处理能力，使得系统具备了实时监测和远程控制的功能。

此外，机动车尾气云检测系统还可以与城市交通管理系统相结合，实现尾气排放数据的共享和交互，为城市环境治理提供更加科学和精准的决策依据。

基于机器视觉的机动车尾气云检测系统设计与优化近年来，随着机动车数量的快速增长，尾气排放问题日益严重，对环境和人体健康造成重大影响。

为了解决这一问题，基于机器视觉的机动车尾气云检测系统应运而生。

本文将介绍该系统的设计原理、优化方法以及其在环境保护方面的应用。

首先，我们将详细介绍该系统的设计原理。

机器视觉是指通过计算机模仿人的视觉系统来识别和理解图像的能力。

基于机器视觉的机动车尾气云检测系统利用摄像机捕捉机动车行驶时产生的尾气云图像，通过图像处理和分析的算法进行尾气云特征的提取和识别。

系统采用高分辨率的摄像头，并通过图像处理技术将图像转换为数字信号，在计算机中进行分析和处理。

其次，我们将探讨该系统的优化方法。

系统的优化包括算法的优化和硬件的优化。

对于算法的优化，可以使用不同的图像处理和分析算法来提取尾气云的特征。

例如，可以使用边缘检测算法、颜色分析算法和特征提取算法来识别尾气云的形状、颜色和密度等特征。

此外，还可以采用深度学习算法进行图像分类和目标检测，提高尾气云的识别准确性。

对于硬件的优化，可以选用更高分辨率的摄像头和更快的处理器，以提高系统的实时性和准确性。

接下来，我们将探讨该系统在环境保护方面的应用。

机动车尾气排放是环境污染的主要原因之一，合理有效地检测和监控机动车尾气排放对环境保护至关重要。

基于机器视觉的机动车尾气云检测系统可以实时监测和识别机动车尾气的排放情况，及时发现和警示超标排放的车辆，并通过与交通管理部门的联动，对违规车辆进行处罚和整改，减少环境污染的发生。

此外，该系统还可以提供数据支持，用于制定环保政策和改进车辆排放控制措施。

最后，我们将对该系统的局限性和未来发展进行展望。

尽管基于机器视觉的机动车尾气云检测系统已经取得了显著的成果，但仍存在一些局限性。

例如，系统的准确性受到天气、光照条件和摄像头分辨率等因素的影响。

此外，系统的运行成本较高，需要投入大量资金用于设备购置、维护和算法更新。

鉴于虚构仪器技术的汽车尾气检测系统设计前言近几年来 ,跟着我国社会经济的飞快发展和人民生活水平的不停提升 ,汽车保有量大幅度增添。

汽车在给人们平时生活带来便利的同时 ,也带来了严重的环境问题。

汽车尾气中的 CO,HC 化合物等有害气体 ,已成为空气污染的主要根源。

所以 ,监测与防治汽车的排气污染 ,是治理环境污染的一项重要任务。

要控制灵活车的排气污染 ,第一是要做好检测工作。

在我国 ,从 1999 年开始 ,就制定了一系列相应法例 ,严格控制汽车尾气的排放。

2005 年公布了 GB 18285-2005 《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及丈量方法》新的国家标准,标准中除了对汽车在怠速和高怠速工况下排气污染物的丈量方法作了要求外 ,还对每种种类的汽车排气污染物排放限值作了明确的规定。

汽车排气污染物主要检测参数有 :CO(一氧化碳 ,HC(碳氢化合物 ,CO2(二氧化碳 , O2(氧气 ,NO( 一氧化氮等。

1检测系统的构成鉴于虚构仪器技术的汽车尾气检测系统硬件构造如图1 所示。

检测系统主要由尾气剖析仪、I/O 接口卡、红外对射光电开关、LED 显示屏以及工控计算机等构成。

尾气剖析仪采纳德国西门子企业的VS5067-5 汽车尾气剖析仪,该仪器的核心零件是采纳西门子企业的红外光学传感器 ,其工作原理是依据不一样气体所拥有的特点汲取谱带和特点频次 ,在特点频次邻近的光谱带产生激烈的汲取 ,依据气体红外光谱汲取的强弱 ,检测剖析出汽车尾气的成分和含量。

该仪器可检测汽车尾气中 CO、HC、CO2、O2、NO 五种气体的浓度和发动机油温、转速等汽车工作参数 ,丈量数据由仪器面板上的液晶显示屏显示 ,并配有标准 RS232 串行接口与工控计算机连结 ,经过串口可接收丈量命令并输出测试结果。

, 工控计算机上扩展的 I/O 接口卡主要用来接收红外对射光电开关的开、关状态用来判断被检车辆能否到位。

红外对射光电开关采纳欧母龙 E3JK-5M 型,其红外对射距离为 5m。

SYQCJS实用汽车技术2009年2期SHIYONG QICHE JISHUSHIYONG QICHE JISHU随着现代汽车工业的发展，新材料、新技术的广泛推广和使用，高分子有机构件在现代汽车的设计制造过程中得到了大量的采用，如：塑料保险杠、玻璃钢车身、车门，高分子水晶大灯等等，改变了过去灯具使用玻璃面罩，保险杠使用高强度钢材料电镀等等，大大地降低了生产成本，减低了汽车自重，从而有效地节约了能源。

由于人们特别是汽车修理人员对高分子有机材料构件的认识了解不够，在对交通碰撞事故发生后，这些高分子有机材料构件碰撞损伤、损坏的时候，往往放弃维修，采取了统统更换的办法，这样不仅提高了维修成本，也大大的浪费了可利用资源。

实际上，很多的高分子有机车身构件在碰撞损伤后是可以修复的，而且，修复后对其原有的设计技术指标和使用性能并无影响：1.利用环氧树脂制造术造就的车门、车身、保险杠等，在其承力点没有巨大损坏时，就有必要进行修补，当然，修补过程要遵从环氧树脂的生成和加工工艺要求，这里所谈到的承力点，一般指车门的合页所在位、空气弹簧的支撑点还有玻璃窗的造型点等等关键部位，对于像帕萨特B5、奥迪A6、A4、马自达6等车型的水箱框架，也是可以沿用该项修复技术的，仅仅在确定修复前要认真反复地检查受损伤的部位和力点的破坏状况，如与前纵梁的连接点、水箱或冷凝器的支承点还有前机盖锁的安装点发生严重损坏时，就要毫不犹豫的放弃修复，进行更换，对于车身、车门大平面的受力凹陷破损时是要坚持修复的。

2.塑料保险杠，由于其自身的可塑性较大，在汽车发生碰撞时，很容易发生变形，受到锐器冲击时会撕裂或破损，发生组织破坏，发生变形通过加热消除应力，使用塑料的热塑性能，加热成形后，用冷水局部冷却即可修复如初；至于破损、撕裂可以采取塑料焊接技术进行焊接，在实际施工过程中，用于焊接的连接材料，一般选用同类型塑料制品剪成条状，去除油漆涂层，通过塑料焊枪加热焊接，当然在同类型材上试焊也是必要的，有些高分子有机保险杠是不可使用加热熔化母材焊接的，这就要求更多更深的了解这类材料的性能，实际维修过程中往往使用粘接，如使用环氧树脂生成技术打补丁就是一种很有效的措施。

虚拟仪器技术在汽车检测中的应用O 引言经过改革开放三十多年的发展，汽车工业在我国已有了很大的发展，并有了自己的品牌。

然而自新中国成立以来，汽车行业安全检测线靠国家强制性检定项目计量检定，以工程车为运输工具，携带大量各种汽车专用鉴定仪器，进行对汽车制造业生产线仪器不同参数的计量检定并对其检测。

上世纪八十年代美国成功研制了虚拟仪器(Visual Instruments，简称VI)。

在中国虚拟仪器技术还没有得到大面积的普及，但有相当一部分高校已经把虚拟仪器技术，特别是LabVIEW 和科研试验结合起来，在汽车发动机试验监控、振动的分析等综合测试方面取得了可观的成绩。

虚拟化后的测试仪器，只需要传感器、信号调理电路、DAQ 和PC 机，所有的功能键、显示器、曲线都可以在显示器上重构。

其操作简单，用户可以方便地增、减模块，进行重新配置现有系统以满足新的测试要求，既不丢失已有的硬件和软件资源，又能满足测试要求。

1 LabVIEW 简介虚拟仪器是由美国国家仪器公司(National Instrument，简称NI)于1986 年首先成功研制出的。

它是以计算机作为仪器统一的硬件平台，充分利用计算机的运算、存储、回放、调用功能。

虚拟仪器最有代表性的图形化编程软件是美国NI 公司推出的LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)，是一种图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。

传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序的执行顺序，而LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。

LabVIEW 程序被称为VI(Virtual Instrument)即虚拟仪器，这是因为它的很多界面控件与操作都模拟了现实世界中的仪器。

LabVIEW 提供了大量的工具箱和函数库，并集成了很多仪器硬件库。

LabVIEW 支持多种操作系统平。

基于远程监测技术的机动车尾气云检测系统研究随着城市化进程的加快和汽车保有量的快速增长，机动车尾气污染对环境和人类健康产生了越来越大的压力。

针对这一问题，研究人员提出了基于远程监测技术的机动车尾气云检测系统，旨在提高尾气检测的准确性和效率，并减少人为干预。

一、系统工作原理基于远程监测技术的机动车尾气云检测系统主要由传感器、数据传输和云端处理三部分组成。

1. 传感器：采用具有高精度的气体传感器，如氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、颗粒物（PM2.5）传感器等，并通过固定在道路两侧的检测站点对机动车尾气进行实时监测。

2. 数据传输：通过无线传输技术将传感器采集到的数据传输至云端。

传感器的数据采集频率可根据需要进行调整，以确保实时性和准确性。

3. 云端处理：云端服务器接收到传感器采集到的数据后，通过数据处理算法对数据进行分析和处理。

该算法主要包括数据清洗、数据标定、异常数据检测等。

处理后的数据可以被进一步用于尾气排放监测、分析和预测。

二、系统的优势基于远程监测技术的机动车尾气云检测系统相较于传统的尾气检测方法具有以下优势：1. 准确性：传感器的高精度和实时监测能力，可以提供准确的尾气排放数据。

云端处理算法能够对数据进行精确分析和处理，确保监测结果的准确性。

2. 实时性：传感器和云端服务器之间的无线传输技术，保证了数据的实时传输和处理。

相较于传统的车辆尾气检测方法，有效缩短了监测周期，提高了尾气排放数据的实时性。

3. 可扩展性：由于传感器的布局可以进行灵活调整，系统可以根据不同的道路和地域需要进行扩展。

而且，云端服务器能够处理大规模的数据，满足系统的扩展需求。

4. 自助性：基于远程监测技术的机动车尾气云检测系统的自动化程度高，减少了人为干预，提高了系统的独立性和可靠性。

三、系统应用与展望基于远程监测技术的机动车尾气云检测系统可以应用于城市道路、高速公路和停车场等场景，在全面监测尾气排放的同时，预警和纠正超标车辆的行驶。