CN104226640B - 一种野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及野外自动控制装置技术领域,具体公开了一种野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法。包括:水泵与储水罐相连,气泵与储气罐相连,水泵、储水罐、气泵和储气罐设在设备铁塔1的底部,气泵和储气罐设在水泵和储水罐的外侧,设备铁塔与仪器支撑横臂垂直相连,三维超声风速仪、驱动气缸、自动清洗臂和野外分析仪均设在仪器支撑横臂上,自动清洗臂分别与驱动气缸和野外分析仪的光路相连,驱动气缸与自动控制器相连,自动控制器设在地面的控制箱内。本发明能够在线自动清洗光路,尤其对于野外无人值守或作业难度较高的监测站点,提高了自动化程度,减轻了工作人员的作业负担,提高了工作效率,避免了作业危险。
Description
技术领域
本发明涉及野外自动控制装置技术领域,尤其是涉及一种野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法。
背景技术
随着全球变暖的不断加剧,在进行野外监测工作时,监测温室气体的野外分析仪越来越多的被应用在各个的区,野外分析仪采用开放式光路,需要定期进行光路清洗,然而很多野外监测站点却无人值守,例如高原,沙漠或海洋等,对分析仪进行光路清洗工作较困难,而且受环境的影响,不同区域的作业难度较大,增加了工作人员的作业负担和作业危险。目前还没有有效的办法来解决上述问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法,本发明能够在线自动清洗光路,尤其对于野外无人值守或作业难度较高的监测站点,提高了自动化程度,减轻了工作人员的作业负担,提高了工作效率,避免了作业危险。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种野外分析仪光路自动清洗装置,包括:设备铁塔、仪器支撑横臂、三维超声风速仪、自动控制器、水泵、储水罐、气泵、储气罐、驱动气缸和自动清洗臂;所述水泵与所述储水罐相连,所述气泵与所述储气罐相连,所述水泵、所述储水罐、所述气泵和所述储气罐设在所述设备铁塔的底部,所述气泵和所述储气罐设在所述水泵和所述储水罐的外侧,所述设备铁塔与所述仪器支撑横臂垂直相连,所述三维超声风速仪、所述驱动气缸、所述自动清洗臂和野外分析仪均设在所述仪器支撑横臂上,所述自动清洗臂分别与所述驱动气缸和所述野外分析仪的光路相连,所述驱动气缸与所述自动控制器相连,所述自动控制器设在地面的控制箱内。所述自动清洗臂可以伸出到野外分析仪的光路中心进行清洗工作,所述驱动气缸受自动控制器控制。
优选的,所述自动控制器采用一个可编程逻辑控制器或控制记录仪中的一种。
更加优选的,所述自动控制器包括数据采集器。
更加优选的,所述水泵包括水泵电机,所述气泵包括气泵电机。
更加优选的,所述水泵电机和所述气泵电机均通过继电器与所述自动控制器相连。
更加优选的,所述储气罐与减压过滤器相连,所述减压过滤器与两位四通电池阀相连,所述两位四通电池阀与开启速度控制器相连,所述开启速度控制器与所述驱动气缸一端相连,所述驱动气缸一侧设有限位开关,所述驱动气缸上设有消声器,所述驱动气缸另一侧与蝶阀相连。
更加优选的,所述开启速度控制器设有供气气源接通开关。
更加优选的,所述驱动气缸采用弹簧开启式气缸。
更加优选的,所述自动清洗臂在前端设有软毛毛刷。
更加优选的,所述继电器包括吹气继电器。
一种野外分析仪光路自动清洗方法,包括:
步骤一:通过一个自动PLC或者具有控制功能的数据记录仪自动控制判断,读取野外分析仪的光路的状态,所述野外分析仪的输出的光路的状态为AGC数据;
当所述AGC数据超限时,对所述野外分析仪的光路进行清洗,继续下述步骤二的操作;
当所述AGC数据没有超限时,不对所述野外分析仪的光路进行清洗;
步骤二:对所述野外分析仪的光路进行清洗时,先打开气泵和吹气继电器吹气10秒,把光路的灰尘吹走,关机吹起继电器,然后启动水泵,向所述野外分析仪的光路进行10秒钟的喷水,关闭水泵,再打开所述气泵和所述吹气继电器吹气10秒,把光路的水吹走;
步骤三:进行所述步骤二后,再启动自动清洗臂继电器对所述野外分析仪的光路进行清洁,所述自动清洗臂用前端的软毛毛刷进行所述清洁,所述清洗的过程完成。
优选的,当对所述野外分析仪的光路进行所述清洗时,在有交流电的区,选择采用气泵和储气罐;在有太阳能供电区域,只采用水泵,在所述清洗完成后10分钟内自然干燥。
更加优选的,所述自动PLC或者具有控制功能的所述数据记录仪的所述AGC数据的范围在31-99之间,当所述AGC数据大于65时即为所述AGC数据超限,对所述野外分析仪的光路进行所述步骤二的清洗过程。
更加优选的,当所述自动PLC或者具有控制功能的所述数据记录仪读取到所述AGC数据超限时,在进行所述步骤二之前,首先进行时间判断,当所述AGC数据超限的时间超过1分钟时,才开始所述步骤二的清洗过程;当所述AGC数据超限的时间没有超过1分钟时,不对所述野外分析仪的光路进行所述清洗过程。
本发明的工作原理是:通过一个自动PLC或者具有控制功能的数据记录仪自动控制判断,读取野外分析仪的光路状态,以美国licor公司的li7500为例,它输出的光路状态为AGC数据,他的范围在31-99之间,当数据大于65时候,说明光路需要被清洗;
当数据记录仪读取到光路状态数据超限时,进而进行时间判断,如果光路状态数据超限时间超过1分钟,则启动清洗设备,这样可以避免瞬间的现象导致误操作,比如飞鸟、空中的漂流物等。
本发明的工作时,启动清洗设备的顺序:先打开气泵和吹气继电器吹气10秒,把光路的灰尘吹走,然后启动水泵,向分析仪光路进行10秒钟的喷水,关闭水泵,打开所述气泵和所述吹气继电器吹气10秒,把光路的水吹走,再启动自动清洗臂继电器,所述自动清洗臂用前端的软毛毛刷进行清洁,清洗完成。
在有交流电的区,可以考虑使用气泵和储气罐,这样可以实现更好的清洗。在使用太阳能供电区域,可以只采用水泵清洗方式,这样可以在稍后10分钟内自然干燥,10分钟内的周期对于观测的数据基本没有损失。
本发明采取了电路保护措施:为了防止电机堵转,防止电机过热,在电路的主回路安装了电流传感器,尤其不能使用过载继电器,因为是野外监测,无人值守,当过载继电器跳闸,系统就不能自动恢复,如果没有保护,遇到清洗液被冻住的稍后,电机不能旋转,导致整个系统电源损坏,这样造成的数据损失是不可逆转恢复的,这种情况也是不被允许的,因此本发明设计了自动电路保护和自动恢复装置。
其中,所述可编程逻辑控制器英文名称为Programmable Logic Controller,简称PLC,是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程,是工业控制的核心部分。
本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:
本发明提供了一种野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法,能够在线自动清洗光路,尤其对于野外无人值守或作业难度较高的监测站点,提高了自动化程度,减轻了工作人员的作业负担,提高了工作效率,避免了作业危险。本发明对野外分析仪中尤其是大气CO2/H2O分析仪的光路清洗效果更加显著。
附图说明
图1示例性的示出了野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法的结构示意图;
图2示例性的示出了野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法的控制电路示意图;
图3示例性的示出了野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法的气路示意图;
图4示例性的示出了野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法的控制流程图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明所解决的技术问题、所提供的技术方案,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明的实施,但并不用于限定本发明。
在优选的实施例中,图1示例性的示出了野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法的结构示意图,包括:设备铁塔1、仪器支撑横臂2、三维超声风速仪3、自动控制器4、水泵5、储水罐6、气泵7、储气罐8、驱动气缸9和自动清洗臂10;所述水泵5与所述储水罐6相连,所述气泵7与所述储气罐8相连,所述水泵5、所述储水罐6、所述气泵7和所述储气罐8设在所述设备铁塔1的底部,所述气泵7和所述储气罐8设在所述水泵5和所述储水罐6的外侧,所述设备铁塔1与所述仪器支撑横臂2垂直相连,所述三维超声风速仪3、所述驱动气缸9、所述自动清洗臂10和野外分析仪均设在所述仪器支撑横臂2上,所述自动清洗臂2分别与所述驱动气缸9和所述野外分析仪的光路23相连,所述驱动气缸9与所述自动控制器4相连,所述自动控制器4设在地面的控制箱24内。
在更加优选的实施例中,所述自动控制器4采用一个可编程逻辑控制器或控制记录仪中的一种。
在更加优选的实施例中,所述自动控制器4包括数据采集器11,所述数据采集器11用于存储、计算、控制以及通讯。
在更加优选的实施例中,所述水泵5包括水泵电机12。
在更加优选的实施例中,所述气泵7包括气泵电机13。
在更加优选的实施例中,图2示例性的示出了野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法的控制电路示意图,所述水泵电机12和所述气泵电机13均通过继电器14与所述自动控制器4中的所述数据采集器11相连。
在更加优选的实施例中,图3示例性的示出了野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法的气路示意图,所述储气罐8与减压过滤器15相连,所述减压过滤器15与两位四通电池阀16相连,所述两位四通电池阀16与开启速度控制器17相连,所述开启速度控制器17与所述驱动气缸9一端相连,所述驱动气缸9一侧设有限位开关18,所述驱动气缸9上设有消声器19,所述驱动气缸9另一侧与蝶阀20相连。
在更加优选的实施例中,所述开启速度控制器17设有供气气源接通开关21。
在更加优选的实施例中,所述驱动气缸9采用弹簧开启式气缸。
在更加优选的实施例中,所述自动清洗臂10在前端设有软毛毛刷22。
在更加优选的实施例中,所述继电器包括吹气继电器。
在优选的实施例中,一种野外分析仪光路自动清洗方法,包括:
步骤一:通过一个自动PLC或者具有控制功能的数据记录仪自动控制判断,读取野外分析仪的光路的状态,所述野外分析仪的输出的光路的状态为AGC数据;
当所述AGC数据超限时,对所述野外分析仪的光路进行清洗,继续下述步骤二的操作;
当所述AGC数据没有超限时,不对所述野外分析仪的光路进行清洗;
步骤二:对所述野外分析仪的光路进行清洗时,先打开气泵和吹气继电器吹气10秒,把光路的灰尘吹走,关机吹起继电器,然后启动水泵,向所述野外分析仪的光路进行10秒钟的喷水,关闭水泵,再打开所述气泵和所述吹气继电器吹气10秒,把光路的水吹走;
步骤三:进行所述步骤二后,再启动自动清洗臂继电器对所述野外分析仪的光路进行清洁,所述自动清洗臂用前端的软毛毛刷进行所述清洁,所述清洗的过程完成。
在更加优选的实施例中,当对所述野外分析仪的光路进行所述清洗时,在有交流电的区,选择采用气泵和储气罐,这样可以实现更好的清洗;在有太阳能供电区域,只采用水泵,在所述清洗完成后10分钟内自然干燥,这样10分钟内的自然干燥的周期对于观测的数据基本没有损失。
在更加优选的实施例中,所述自动PLC或者具有控制功能的所述数据记录仪的所述AGC数据的范围在31-99之间,当所述AGC数据大于65时即为所述AGC数据超限,对所述野外分析仪的光路进行所述步骤二的清洗过程。
在更加优选的实施例中,当所述自动PLC或者具有控制功能的所述数据记录仪读取到所述AGC数据超限时,在进行所述步骤二之前,首先进行时间判断,当所述AGC数据超限的时间超过1分钟时,才开始所述步骤二的清洗过程;当所述AGC数据超限的时间没有超过1分钟时,不对所述野外分析仪的光路进行所述清洗过程。
具体的实施例:
在具体的实施方式中,图4示例性的示出了野外分析仪光路自动清洗装置及其清洗方法的控制流程图,通过自动控制器启动本装置,通过一个自动PLC或者具有控制功能的数据记录仪自动控制判断,读取野外分析仪的光路状态,判断光路是否正常;
当输出光路的AGC数据小于65时候,本装置处于关闭状态。
当输出光路的AGC数据大于65时候,进行1分钟延时判断;1分钟时间内当输出光路的AGC数据平均值小于65时候,本装置处于关闭状态;
1分钟时间内当输出光路的AGC数据平均值大于65时候,说明光路需要被清洗;启动清洗装置;先打开气泵和吹气继电器10秒,把光路的灰尘吹走,然后启动水泵,向野外分析仪的光路进行10秒钟的喷水,关闭水泵,再打开气泵和吹气继电器10秒,把光路的水吹走,再启动自动清洗臂继电器,所述自动清洗臂用前端的软毛毛刷进行清洁,清洗完成,本装置关闭。
当数据记录仪读取到光路状态数据超限时,进而进行时间判断,如果光路状态数据超限时间超过1分钟,则启动清洗设备,这样可以避免瞬间的现象导致误操作,比如飞鸟、空中的漂流物等。
本发明的工作时,启动清洗设备的顺序:先打开气泵和吹气继电器吹气10秒,把光路的灰尘吹走,然后启动水泵,向分析仪光路进行10秒钟的喷水,关闭水泵,再打开气泵和吹气继电器吹气10秒,把光路的水吹走,再启动自动清洗臂继电器,所述自动清洗臂用前端的软毛毛刷进行清洁,清洗完成。
在有交流电的区,可以考虑使用气泵和储气罐,这样可以实现更好的清洗。在使用太阳能供电区域,可以只采用水泵清洗方式,这样可以在稍后10分钟内自然干燥,10分钟内的周期对于观测的数据基本没有损失。
本发明采取了电路保护措施:为了防止电机堵转,防止电机过热,在电路的主回路安装了电流传感器,尤其不能使用过载继电器,因为是野外监测,无人值守,当过载继电器跳闸,系统就不能自动恢复,如果没有保护,遇到清洗液被冻住的稍后,电机不能旋转,导致整个系统电源损坏,这样造成的数据损失是不可逆转恢复的,这种情况也是不被允许的,因此本发明设计了自动电路保护和自动恢复装置。
以上通过优选的和具体的实施例详细的描述了本发明,但本领域技术人员应该明白,本发明并不局限于以上所述实施例,凡在本发明的基本原理之内,所作的任何修改、组合及等同替换等,均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种野外分析仪光路自动清洗方法,其特征在于,包括:
步骤一:通过一个自动PLC或者具有控制功能的数据记录仪自动控制判断,读取野外分析仪的光路的状态,所述野外分析仪的输出的光路的状态为AGC数据;
当所述AGC数据超限时,对所述野外分析仪的光路进行清洗,继续下述步骤二的操作;
当所述AGC数据没有超限时,不对所述野外分析仪的光路进行清洗;
步骤二:对所述野外分析仪的光路进行清洗时,先打开气泵和吹气继电器吹气10秒,把光路的灰尘吹走,关闭吹气继电器,然后启动水泵,向所述野外分析仪的光路进行10秒钟的喷水,关闭水泵,再打开所述气泵和所述吹气继电器吹气10秒,把光路的水吹走;
步骤三:进行所述步骤二后,再启动自动清洗臂继电器对所述野外分析仪的光路进行清洁,所述自动清洗臂用前端的软毛毛刷进行所述清洁,所述清洗的过程完成。
2.根据权利要求1所述的野外分析仪光路自动清洗方法,其特征在于,所述自动PLC或者具有控制功能的所述数据记录仪的所述AGC数据的范围在31-99之间,当所述AGC数据大于65时即为所述AGC数据超限,对所述野外分析仪的光路进行所述步骤二的清洗过程。
3.根据权利要求1所述的野外分析仪光路自动清洗方法,其特征在于,当所述自动PLC或者具有控制功能的所述数据记录仪读取到所述AGC数据超限时,在进行所述步骤二之前,首先进行时间判断,当所述AGC数据超限的时间超过1分钟时,才开始所述步骤二的清洗过程;当所述AGC数据超限的时间没有超过1分钟时,不对所述野外分析仪的光路进行所述清洗过程。
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2013
- 2013-08-02 CN CN201310334626.1A patent/CN104226640B/zh not_active Expired - Fee Related
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Patent Citations (6)
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