CN105043826B - 一种智能恒温多路大气采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种智能恒温多路大气采样方法，包括：预设标准角度0°的标准方向，将气象参数传感装置的测量值自动发送至控制单元，当满足一定条件时，所述控制单元发出采样指令至抽气部件和采样部件，进行抽气和采样；当参数条件不再满足预设条件后，控制单元发出停止指令，抽气和采用停止；一种基于本发明方法的设备，包括切割器、气象参数传感部件，主机箱，抽气部件，根据条件预设自动进行采集、分析工作，解决了现有的非自动化以及可以无人值守的问题，大大提高了自动化和效率。

Description

一种智能恒温多路大气采样方法

技术领域

本发明涉及大气环保领域，尤其涉及一种智能恒温多路大气采样方法。

背景技术

随着科技日益进步带来的工业日益发展，环境问题已经成为一个越来越迫切需要解决的问题，环境污染日益严重，对我国人民生活、生产已经带来极大的影响，因此环境保护形势也变得越发重要，而解决环境问题的首要前提则是环境监测；其中对于大气环境监测则是其中一个重要的环节，大气污染的源头除了正常的人民群众生活带来的废气、进入大气中的颗粒物等，还包括消费产生的废气（如汽车尾气等）、各类生产过程中的产生的污染物等，尤其是工厂生产过程中产生的大量废气及进入大气中的颗粒物，为更好地解决环境污染问题，对此类污染物的检测也变得极为重要，以往检测的方式，都是人为操作，将简单的设备放置在被测单位的下风口，根据预先设定的值以及天气情况，进行大气样品的采样、收集以及检测，其方法不仅繁琐，而且需要人员值守，并且仪器也无法自动进行判断是否可以进行采样、收集以及检测的工作，因此效率极低，而且还对天气状况依赖严重，难以进行持续有效自动的监控。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种智能恒温多路大气采样方法，可以根据风速、风向以及由风速标准差进行智能判断污染物来源，自动开始进行采样、收集及分析等，并且可以多路同时采样，同时采集颗粒物（如TSP、PM10、PM2.5）以及气态污染物（如SO2、NOx、CO/CO2等）。

根据本发明的一种智能恒温多路大气采样方法，包括：

预设基于被测目标为原点的某一方向射线为标准方向，设为标准角度0°，利用位于测量点的气象参数传感装置对处于被测目标的初始测量时的下风处的风速和风向进行测量并将测量值发送至控制单元，当以下情况发生时，所述控制单元发出采样指令至抽气部件和采样部件，所述抽气部件在得到采样指令后进行抽气动作，所述采样部件在得到采样指令后进行采样动作，大气经由切割器进入主机箱直至采样部件：

a.所述测量风速位于风速判定值v范围内时；或

b.所述测量风向位于风向判定值范围内时；或

c.当以时间T为周期测得n次风向的平均风向的标准差时，为预设值；或

d.当所述测量风速、所述测量风向、所述标准差进行任意组合后，所述任意组合中的条件同时具备时；

当上述a中所述测量风速、b中所述测量风向、c中所述标准差、d中所述任意组合中的参数发生变化，不再满足a-d中条件后，所述控制单元发出停止指令传递至所述抽气部件和所述采样部件，所述抽气部件在得到所述停止指令后停止运转动作，所述采样部件在得到所述停止指令后停止采样动作；

当采用上述a-d中的任一种判定条件后，所述控制单元具有循环算法进行循环判定和采样记录，或只判定一次。

其中，判定条件a-d中，根据实际情况可以任选一种方式进行判定，而选择其中的一种判定方式后，如果其判定依据发生变化，不再符合判定条件后，则相应的动作即停止。

另外，根据本发明上述的智能恒温多路大气采样方法还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述风速判定值v的范围为1m/s-3m/s。

由于大气中污染物的不同，则可根据不同的条件对风速判定值进行选择，如可以采用风速判定值1、2、3或1.5、2.5m/s来进行不同情况的判定。

进一步地，所述测量风速为时间周期T内的平均风速 。

测量风速可以是即时风速，也可以是一个时间段内的平均风速。

进一步地，所述风向判定值x的范围为（）,所述为所述气象参数传感装置以时间T为周期连续采样n次测得的平均风向角度，所述s是以时间T为周期测得n次风向的平均风向的标准差，所述测量点的位置位于以所述被测目标为圆心及所述风向判定值x的范围形成的扇形区域内。

更进一步地，当所述气象参数传感装置以时间T为周期连续采样n次，持续测量第m次到n+m-1次测得风向的平均风向 的公式为：

，（m≥1，n>m）；

第m次到n+m-1次的测量风向标准差；

气象参数传感装置将所测量的数据传递至控制单元，由控制单元进行计算，得到相应的测量风向及n-（n+m-1）次的标准差，根据权1中的方法，进行判定，如果符合判定条件，则进行动作。

更进一步地，所述n 为10。

进一步地，所述气象参数传感装置包括用来测量风速并将所述风速值传给所述控制单元的风速传感器和用来测量风向并将所述风向值传给所述控制单元的的风向传感器。

气象传感装置可以通过多种传感器对风速或风向进行测量，但也可以采用独立的风速传感器和风向传感器。

进一步地，所述气象参数传感装置包括温度传感器和大气压力传感器，所述温度传感器和大气压力传感器用于工况和标况流量换算或通过将信息传递给所述控制单元进行工况和标况流量换算。

可以通过温度传感器和大气传感器自带计算功能的部件进行工况和标况流量的换算，也可以将相应的参数传递给控制单元进行相应计算。

进一步地，所述抽气部件包括两个抽气部件，所述采样部件包括颗粒物富集单元、气体吸收单元，所述颗粒物富集单元用于大气中颗粒物采样，所述气体吸收单元用于大气中气态物质采样，两个所述抽气部件与所述颗粒物富集单元和所述气体吸收单元分别联通。

更进一步地，所述颗粒物富集单元包含安放采样滤膜的容器。

更进一步地，所述气体吸收单元包括多路气体吸收瓶，可以吸收多种气态污染物，所述多路气体吸收瓶数量大于等于4。

进一步地，所述采样部件包括恒温单元，所述恒温单元受所述控制单元控制用于维持采样部件中温度的恒定。

恒温单元用于保持主机箱内部的温度，这有利于进入的气体始终能处于一种稳定的状态，便于大气污染物的分析。

进一步地，所述控制单元包括对各类数据进行存储的功能部件。

进一步地，所述方法还包括有数字地图功能，所述控制单元可以通过GPS定位，获得由测量点引出的射线与待测单元形成的包含待测单元的最大夹角，所述控制单元控制所述采样部件的接收开口张角小于所述最大夹角且落入所述最大夹角的范围内，当所述风速和所述风向达到所述预设值后，所述控制单元发出采样指令，抽气部件运转，采样部件开始进行采样，当所述风速和所述风向偏离所述预设值时，所述控制单元发出停止指令，所述抽气部件停止运转，所述采样部件停止采样。

本发明还提出了基于此方法的一种智能恒温多路大气采样装置，包括切割器、气象参数传感部件，主机箱，抽气部件；

所述切割器安装在主机箱的上侧，所述抽气部件安装在所述主机箱的内部或外侧；

所述气象参数传感部件包括用于工况和标况流量换算的温度传感器和大气压力传感器以及用于测定风速的风速传感器、用于测定风向的风向传感器，所述风向传感器、所述风向传感器分别安装在所述气象参数传感部件具有的垂直安装在所述主机箱上侧的竖直杆的上端；

所述主机箱内部包括用于控制采样、恒温、数据处理保存的控制单元、采样部件以及用于保持恒定温度的恒温单元，所述采样部件包括颗粒物富集单元以及气体吸收单元；

所述气象参数传感部件中的所述温度传感器、大气压力传感器以及所述风速传感器、所述风向传感器与所述控制单元相连，以传输各类参数；

所述采样部件、所述恒温部件、所述抽气部件与所述控制单元相连，接收来自所述控制单元的指令以进行控制。

进一步地，所述抽气部件有两路，所述抽气部件与所述颗粒物富集单元和所述气体吸收单元分别相联。

更进一步地，所述颗粒物富集单元包括安放采样滤膜的容器。

更进一步地，所述气体吸收单元包括多路气体吸收瓶，所述多路气体吸收瓶数量大于等于4。

进一步地，所述装置还包括能够通过无线网络接收GPS信号以及数字地图信息并进行处理的智能模块。

通过具有的数字地图信息模块以及GPS功能，该设备能够自动对被测单位进行定位以及对根据判定方法对自身测量点进行判定定位。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

附图1为本发明的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“联接”、“连通”、“相连”、“连接”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参照附图来描述本发明的方法以及装置，其中附图1为本发明的一个实施例的结构示意图。

根据本发明的实施例，如图1所示，预设基于被测目标为原点的某一方向射线为标准方向，设为标准角度0°，利用位于测量点的气象参数传感装置（图1中5、6为其的一部分）对处于被测目标的初始测量时的下风处的风速和风向进行测量并将测量值发送至控制单元（主机箱2内），当以下情况发生时，所述控制单元发出采样指令至抽气部件（7、71）和采样部件（包括图1中的3、4），所述抽气部件在得到采样指令后进行抽气动作，所述采样部件在得到采样指令后进行采样动作，大气经由切割器1进入主机箱2直至采样部件：

a.所述测量风速位于风速判定值v范围内时；或

b.所述测量风向位于风向判定值范围内时；或

c.当以时间T为周期测得n次风向的平均风向的标准差时，为预设值；或

d.当所述测量风速、所述测量风向、所述标准差进行任意组合后，所述任意组合中的条件同时具备时；

当上述a中所述测量风速、b中所述测量风向、c中所述标准差、d中所述任意组合中的参数发生变化，不再满足a-d中条件后，所述控制单元发出停止指令传递至所述抽气部件和所述采样部件，所述抽气部件（7、71）在得到所述停止指令后停止运转动作，所述采样部件在得到所述停止指令后停止采样动作；

当采用上述a-d中的任一种判定条件后，所述控制单元具有循环算法进行循环判定和采样记录，或只判定一次。

另外，根据本发明公开的方法还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述风速判定值v的范围为1m/s-3m/s。

根据本发明的一个实施例，所述测量风速为时间周期T内的平均风速。

根据本发明的一些实施例，所述风向判定值x的范围为（）,所述为所述气象参数传感装置以时间周期T连续采样n次测得的平均风向角度，所述s是以时间T为周期测得n次风向的平均风向的标准差，所述测量点的位置位于以所述被测目标为圆心及所述风向判定值x的范围形成的扇形区域内。

根据本发明的实施例，当所述气象参数传感装置以时间T为周期连续采样n次，持续测量第m次到n+m-1次测得风向的平均风向的公式为：

，（m≥1，n>m）

第m次到n+m-1次测得风向的标准差。

根据本发明的一个实施例，所述n 为10。

根据本发明的一个实施例，所述气象参数传感装置包括用来测量风速并将所述风速值传给所述控制单元的风速传感器6和用来测量风向并将所述风向值传给所述控制单元的风向传感器5。

根据本发明的实施例，所述气象参数传感装置包括温度传感器和大气压力传感器，所述温度传感器和大气压力传感器用于工况和标况流量换算或通过将信息传递给所述控制单元进行工况和标况流量换算。

根据本发明的一个实施例，所述抽气部件（7、71）包括两个抽气部件，所述采样部件包括颗粒物富集单元3、气体吸收单元4，所述颗粒物富集单元3用于大气中颗粒物采样，所述气体吸收单元4用于大气中气态物质采样，两个所述抽气部件（7、71）与所述颗粒物富集单元3和所述气体吸收单元4分别联通。

根据本发明的一个实施例，所述颗粒物富集单元3包含安放采样滤膜的容器。

根据本发明的一个实施例，所述气体吸收单元4包括多路气体吸收瓶，可以吸收多种气态污染物，所述多路气体吸收瓶数量大于等于4。

根据本发明的一个实施例，所述采样部件包括恒温单元，所述恒温单元受所述控制单元控制用于维持采样部件中温度的恒定。

根据本发明的实施例，所述控制单元还对各类数据进行存储和保存。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括有数字地图功能，所述控制单元可以通过GPS定位，获得由测量点引出的射线与待测单元形成的包含待测单元的最大夹角，所述控制单元控制所述采样部件的接收开口张角小于所述最大夹角且落入所述最大夹角的范围内，当所述风速和所述风向达到所述预设值后，所述控制单元发出采样指令，抽气部件运转，采样部件开始进行采样，当所述风速和所述风向偏离所述预设值时，所述控制单元发出停止指令，所述抽气部件停止运转，所述采样部件停止采样。

根据本发明的实施例，应用于权利要求1中方法的智能恒温多路大气采样装置，包括切割器1、气象参数传感部件，主机箱2，抽气部件（7、71）；

所述切割器1安装在主机箱2的上侧，所述抽气部件（7、71）安装在所述主机箱2的内部或外侧；

所述气象参数传感部件包括用于工况和标况流量换算的温度传感器和大气压力传感器以及用于测定风速的风速传感器6、用于测定风向的风向传感器5，所述风向传感器5、所述风速传感器6分别安装在所述气象参数传感部件具有的垂直安装在所述主机箱2上侧的竖直杆的上端；

所述主机箱2内部包括用于控制采样、恒温、数据处理保存的控制单元、采样部件以及用于保持恒定温度的恒温单元，所述采样部件包括颗粒物富集单元3以及气体吸收单元4；

所述气象参数传感部件中的所述温度传感器、大气压力传感器以及所述风速传感器6、所述风向传感器5与所述控制单元相连，以传输各类参数；

所述采样部件、所述恒温部件、所述抽气部件（7、71）与所述控制单元相连，接收来自所述控制单元的指令以进行控制；。

根据本发明的一个实施例，所述抽气部件（7、71）有两路，所述抽气部件（7、71）与所述颗粒物富集单元3和所述气体吸收单元4分别相联。

根据本发明的一个实施例，所述颗粒物富集单元3包括安放采样滤膜的容器。

根据本发明的一些实施例，所述气体吸收单元4包括多路气体吸收瓶，所述多路气体吸收瓶数量大于等于4。

根据本发明的实施例，，所述装置还包括能够通过无线网络接收GPS信号以及数字地图信息并进行处理的智能模块。

任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。

尽管参照本发明的多个示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，

预设基于被测目标为原点的某一方向射线为标准方向，设为标准角度0°，利用位于测量点的气象参数传感装置对处于被测目标的初始测量时的下风处的风速和风向进行测量并将测量值发送至控制单元，当以下情况发生时，所述控制单元发出采样指令至抽气部件和采样部件，所述抽气部件在得到采样指令后进行抽气动作，所述采样部件在得到采样指令后进行采样动作，大气经由切割器进入主机箱直至采样部件：

a.所述测量风速位于风速判定值v范围内时；或

b.所述测量风向位于风向判定值范围内时；或

c.当以时间T为周期测得n次风向的平均风向的标准差时， 为预设值；或

d.当所述测量风速、所述测量风向、所述标准差进行任意组合后，所述任意组合中的条件同时具备时；

当上述a中所述测量风速、b中所述测量风向、c中所述标准差、d中所述任意组合中的参数发生变化，不再满足a-d中条件后，所述控制单元发出停止指令传递至所述抽气部件和所述采样部件，所述抽气部件在得到所述停止指令后停止运转动作，所述采样部件在得到所述停止指令后停止采样动作；

当采用上述a-d中的任一种判定条件后，所述控制单元具有循环算法进行循环判定和采样记录，或只判定一次；

所述风向判定值x的范围为（ ）,所述为所述气象参数传感装置以时间T为周期连续采样n次测得的平均风向角度，所述s是以时间T为周期测得n次风向的平均风向的标准差，所述测量点的位置位于以所述被测目标为圆心及所述风向判定值x的范围形成的扇形区域内；

所述方法还包括有数字地图功能，所述控制单元可以通过GPS定位，获得由测量点引出的射线与待测单元形成的包含待测单元的最大夹角，所述控制单元控制所述采样部件的接收开口张角小于所述最大夹角且落入所述最大夹角的范围内。

2.根据权利要求1所述的智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，所述风速判定值v的范围为1m/s-3m/s。

3.根据权利要求1所述的智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，所述测量风速为时间周期T内的平均风速 。

4.根据权利要求1所述的智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，当所述气象参数传感装置以时间T为周期连续采样n次，持续测量第m次到n+m-1次测得风向的平均风向的公式为：

，（m≥1，n>m）

第m次到n+m-1次测得风向的标准差 。

5.根据权利要求1或4所述的智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，所述n 为10。

6.根据权利要求1所述的一种智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，所述气象参数传感装置包括用来测量风速并将所述风速的值传给所述控制单元的风速传感器和用来测量风向并将所述风向的值传给所述控制单元的风向传感器。

7.根据权利要求1所述的一种智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，所述气象参数传感装置包括温度传感器和大气压力传感器，所述温度传感器和大气压力传感器用于工况和标况流量换算或通过将信息传递给所述控制单元进行工况和标况流量换算。

8.根据权利要求1所述的一种智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，所述抽气部件包括两个抽气部件，所述采样部件包括颗粒物富集单元、气体吸收单元，所述颗粒物富集单元用于大气中颗粒物采样，所述气体吸收单元用于大气中气态物质采样，两个所述抽气部件与所述颗粒物富集单元和所述气体吸收单元分别联通。

9.根据权利要求8所述的一种智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，所述颗粒物富集单元包含安放采样滤膜的容器。

10.根据权利要求8所述的一种智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，所述气体吸收单元包括多路气体吸收瓶，可以吸收多种气态污染物，所述多路气体吸收瓶数量大于等于4。

11.根据权利要求1所述的一种智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，所述采样部件包括恒温单元，所述恒温单元受所述控制单元控制用于维持采样部件中温度的恒定。

12.根据权利要求1所述的一种智能恒温多路大气采样方法，其特征在于，所述控制单元还对各类数据进行存储和保存。