CN103940468A - 一种智慧型手持式快速环境监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种智慧型手持式快速环境监测系统，包括依次通过管道连接的流量调节器、恒温器、空气切割器、传感器室和抽气泵，在传感器室内有分别测量温度的温度传感器，测量湿度的湿度传感器，利用本发明的技术方案制作的智慧型手持式快速环境监测仪，1、功能多样，应用广泛，集成了气体成分监测、可吸入颗粒物监测、温湿度监测于一身；2、双电源，便于移动式监测，仪器设计为可充电锂电池供电，也可以用AC220V供电，当使用AC220V供电时，同时也是给内置锂电池充电，当没有AC220V电源时仪器会自动启动锂电池供电，这样既可以作便携式仪器使用，也可作为在线仪器使用；3、双数据传输，可脱离PC机使用。

Description

一种智慧型手持式快速环境监测系统

技术领域

本发明涉及一种环境监测技术，特别是一种便于携带的智能环境检测系统。 

背景技术

多年来在地方经济迅速发展的同时，各地区不断出现不同程度的水、气、噪声等环境污染事件，特别是近年全国各地爆发的PM2.5爆表事件严重影响了人们的生活质量，阻碍了当地经济的持续发展。中国生态环境的基本状况是：总体在恶化，局部在改善，治理能力远远赶不上破坏速度，生态赤字逐渐扩大，随着国家制定的各种环境保护政策及法规的颁布实施，各级地方政府在对辖区内的环境治理日益重视的同时，加大了对环境监测及应急监测的投资力度，各地区陆续规划安装了大气环境质量监测地面站。但监测站只能测量本地区的平均空气质量，对局部环境无法监测，而便携式监测设备对于多点城市流动环境监测、突发事件处理后的空气质量应急监测、重点污染企业的不定期抽查提供了更方便、快捷，但是目前，我国环境监测设备在品种、数量、性能、质量上远远满足不了实际工作中的需要。特别是对大气颗粒物的检测方面一直还停留在只适于监测站进行的测试方法和手段，我国目前对大气颗粒物的测定主要采用两种方法，一是重量法。其原理是分别通过一定切割特征的采样器，以恒速抽取定量体积空气，使环境空气中的PM2.5和PM10被截留在已知质量的滤膜上，根据采样前后滤膜的质量差和采样体积，计算出PM2.5和PM10的浓度。TEOM微量振荡天平法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标志的质量浓度。采用这些测试方法进行检测的仪器设备一般都比较庞大，而且采样周期长，另外全国大部分监测站的仪器装备产品种类少，功能单一，技术含量很低，故障率高，稳定性和可靠性差，亟待更新换代。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种智慧型手持式快速环境监测系统。实现上述目的本发明的技术方案为，一种智慧型手持式快速环境监测系统，包括依次通过管道连接的流量调节器、恒温器、空气切割器、传感器室和抽气泵，在传感器室内有分别测量温度的温度传感器，测量湿度的湿度传感器，还有测量空气中微小颗粒的光学传感器，该光学传感器由一个发射管和一个接收管组成，其基本原理是光经尘埃粒子散射后,对光学传感器输出的脉冲信号进行数字信号处理, 换成数字信号后输入控制单元中，控制单元对所述的数字信号结合其它几个传感器传送来的电信号进行运算后在显示器上显示该空气成分的分析结果，并将该分析结果存入存储器中测量参数设定,结果显示、按键、时间、日期等都由内置微机(MCU)控制和实现。控制单元与充电电池和供电电源接口相连接。整套装置可设计到一个比较小的壳体内。利用本发明的技术方案制作的智慧型手持式快速环境监测仪，1、功能多样，应用广泛。集成了气体成分监测、可吸入颗粒物监测、温湿度监测于一身；2、双电源，便于移动式监测，仪器设计为可充电锂电池供电，也可以用AC220V供电，当使用AC220V供电时，同时也是给内置锂电池充电，当没有AC220V电源时仪器会自动启动锂电池供电，这样既可以作便携式仪器使用，也可作为在线仪器使用；3、双数据传输，可脱离PC机使用。 

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的解释说明。 

图1是本发明所述一种智慧型手持式快速环境监测系统第一个实施例系统图。 

图2是本发明所述一种智慧型手持式快速环境监测系统第二个实施例系统图。 

图3是本发明所述一种智慧型手持式快速环境监测系统空气切割器结构图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的进行具体描述，图1是本发明所述一种智慧型手持式快速环境监测系统，如图1所示，一种智慧型手持式快速环境监测系统，包括依次通过管道连接的流量调节器、恒温器、空气切割器、传感器室和抽气泵，在传感器室内有分别测量温度的温度传感器，测量湿度的湿度传感器，还有测量空气中微小颗粒的光学传感器，检测时，抽气泵将待检测气体吸入，经流量调节器进入空气切割器内，由于空气内的微粒大小不均，而对人体危害最大的是小于2.5微米的空气颗粒，所以为了保证检测数据的准确性，我们需要将大于2.5微米的颗粒过滤出来，如附图3本实施例空气切割器采用的是旋风式空气切割器，利用不同大小颗粒的旋转离心力不一样来达到分离，通过精确设计空气切割器的结构和控制流量的大小可以将2.5微米以上的颗粒分离出来存入收集室，流量调节器的流量大小是受控制单元内的单片机进行控制，分离后的待检测空气进入恒温器，由于空气微粒在不同温度空气环境里的活跃程度和密度不一样，为此需要对进入的待检测空气进行调温处理，该恒温器受控制单元控制，控制单元通过检测室里的温度传感器检测待检测空气样品的温度然后控制恒温器的温度，为了降低功耗，达到快速升温和快速检测，本实施例的恒温器和温度传感器均采用红外线方式，恒温器内放置多孔状炭纤维利用红外功率管直接加热炭纤维从而实现快速加热通过的待检空气，由于炭纤维的热熔较小，所以可以实现快速升温而且热损小的特点；光电传感器采用激光型，将激光反射管与激光接收管成一定角度放置，当恒温的待检空气进入检测室后，待检空气里的微小颗粒在通过激光的照射路径上时，会将激光的光线阻挡做，使激光光线产生散射，这些散射光被激光接收管捕捉后输出的脉冲信号进行电信号处理, 换成电信号后输入控制单元中，控制单元对所述的电信号结合其它几个传感器传送来的电信号进行运算后在显示器上显示该空气成分的分析结果，并将该分析结果存入存储器中，测量参数设定,结果显示、按键、时间、日期等都由控制单元内置微机(MCU)控制和实现。控制单元与充电电池和供电电源接口相连接。整套装置可设计到一个比较小的壳体内，另外为了实现手持移动，供电系统采用了双电源方式，一个是由锂电池组成了的可充电电源供日常野外操作，另外就是还设计一个220V的交流供电电路，该电路可在有220V电源时直接提供手持设备供电，也可同时作为可充锂电池的充电电路。 

如图2所示，为本发明的一种智慧型手持式快速环境监测系统的第二个实施例系统图，如图2所示，第二个实施例也包括依次通过管道连接的流量调节器、恒温器、空气切割器、传感器室和抽气泵，在传感器室内有分别测量温度的温度传感器，测量湿度的湿度传感器，还有测量空气中微小颗粒的光学传感器，检测时，抽气泵将待检测气体吸入，经流量调节器进入空气切割器内，在本实施例里空气切割器为两个不同大小颗粒物的切割器，一个是切割PM10以上的PM10切割器，另外一个是切割PM2.5以上的PM2.5切割器，通过流量调节器分别控制输送给两个切割器待检测空气并通过控制单元的计算处理，可分别提供PM10、PM2.5和PM2.5-PM10这3组测试数据，这样就可更加精确的分析空气中微粒的成份，流量调节器的流量大小是受控制单元内的单片机进行控制，分离后的待检测空气进入恒温器，由于空气微粒在不同温度空气环境里的活跃程度和密度不一样，为此需要对进入的待检测空气进行调温处理，该恒温器受控制单元控制，控制单元通过检测室里的温度传感器检测待检测空气样品的温度然后控制恒温器的温度，为了降低功耗，达到快速升温和快速检测，本实施例的恒温器和温度传感器均采用红外线方式，恒温器内放置多孔状炭纤维利用红外功率管直接加热炭纤维从而实现快速加热通过的待检空气，由于炭纤维的热熔较小，所以可以实现快速升温而且热损小的特点；光电传感器采用激光型，将激光反射管与激光接收管成一定角度放置，当恒温的待检空气进入检测室后，待检空气里的微小颗粒在通过激光的照射路径上时，会将激光的光线阻挡做，使激光光线产生散射，这些散射光被激光接收管捕捉后输出的脉冲信号进行电信号处理, 换成电信号后输入控制单元中，控制单元对所述的电信号结合其它几个传感器传送来的电信号进行运算后在显示器上显示该空气成分的分析结果，并将该分析结果存入存储器中，另外为了便于将检测数据即使的上传，在本实施例里还设置有USB通讯接口，通过该接口可以与PC进行连接，实现数据共享。手持设备的测量参数设定,结果显示、按键、时间、日期等都由控制单元内置微机(MCU)控制和实现。控制单元与充电电池和供电电源接口相连接。整套装置可设计到一个比较小的壳体内，另外为了实现手持移动，供电系统采用了双电源方式，一个是由锂电池组成了的可充电电源供日常野外操作，另外就是还设计一个220V的交流供电电路，该电路可在有220V电源时直接提供手持设备供电，也可同时作为可充锂电池的充电电路。 

除了上述以外本发明所属技术领域的普通技术人员也都能理解到，在此说明和图示的具体实施例都可以进一步变动结合。例如，可以将光学传感器的发射管发射管换为其它类型的如红外发射管。 

虽然本发明是就其较佳实施例予以示图说明的，但是熟悉本技术的人都可理解到，在所述权利要求书中所限定的本发明的精神和范围内，还可对本发明作出种种改动和变动。 

Claims (6)

1.一种智慧型手持式快速环境监测系统，包括依次通过管道连接的流量调节器、空气切割器、恒温器、传感器室和抽气泵，在传感器室内有温度传感器，湿度传感器和光学传感器，该光学传感器由一个发射管和一个接收管组成，光学传感器输出的脉冲信号进行数字信号处理, 换成数字信号后输入控制单元中，控制单元对几个传感器传送来的电信号进行运算后在显示器上显示该空气成分的分析结果，并将该分析结果存入存储器中，存储的数据通过USB通讯接口可与外部pc进行数据交换。

2.如权利要求1所述的一种智慧型手持式快速环境监测系统，其特征是所述的光学传感器是由激光发射管和激光接收管组成。

3.如权利要求1所述的一种智慧型手持式快速环境监测系统，其特征是所述的温度传感器为红外线传感器。

4.如权利要求1所述的一种智慧型手持式快速环境监测系统，其特征是所述的恒温器采用红外线发射管进行加热且在恒温器内设置有多孔性炭纤维。

5.如权利要求1所述的一种智慧型手持式快速环境监测系统，其特征是所述的控制单元是由单片机组成的。

6.如权利要求1所述的一种智慧型手持式快速环境监测系统，其特征是所述的空气切割器为多级结构。