CN105424425A - 具有定位功能的智能大气采样系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有定位功能的智能大气采样系统，包括：大气采样设备；用于控制所述大气采样设备的下位机；用于控制所述控制器的主控系统，所述主控系统连接有存储单元及条形码扫描单元，所述存储单元用于存储控制程序，且所述控制程序的访问路径生成对应的条形码，且所述主控系统通过所述条形码扫描单元扫描所述条形码，进而调用所述控制程序来控制所述控制器工作，用于对所述大气采样设备进行定位的定位系统，所述定位系统与所述控制器连接。本发明是一种能够降低操作要求、提高自动化程度的具有定位功能的智能大气采样系统。
Description
技术领域
本发明涉及大气采样设备技术领域，尤其涉及一种能够降低操作要求、提高自动化程度的具有定位功能的智能大气采样系统。
背景技术
大气采样是采集大气中污染物样品或受污染空气样品的过程。现场采样方法有两类：一类是使大量空气通过液体吸收剂或固体吸附剂，将大气中浓度较低的污染物富集起来，如抽气法、滤膜法。另一类是用容器(玻璃瓶、塑料袋等)采集含有污染物的空气。前者测得的是采样时间内大气中污染物的平均浓度；后者测得的是瞬时浓度或短时间内的平均浓度。采样的方式应根据采样的目的和现场情况而定。所采样品应有代表性。采样效率要高，操作务求简便，并便于进行随后的分析测定，以获得可靠的大气污染的基本数据。采集大气中污染物的样品或受污染空气的样品，以期获得大气污染的基本数据。
大气采样是大气环境监测的重要步骤，对于监测数据的可靠性关系极大。采集大气样品的方法，主要有两类:一类是使大量空气通过液体吸收剂或固体吸附剂,以吸收或阻留污染物，把原来大气中浓度较低的污染物富集起来，如抽气法、滤膜法。用这类方法测得的结果是采样时间内大气中污染物的平均浓度。另一类是用容器(玻璃瓶、塑料袋、橡皮球胆、注射器等)采集含有污染物的空气。这类方法适用于下述情况：大气中污染物的浓度较高；或测定方法的灵敏度较高；不易被液体吸收剂吸收或固体吸附剂吸附的污染气体和蒸汽。用此法测得的结果为大气中污染物的瞬时浓度或短时间内的平均浓度。此外，还有低温冷冻法，可用于采集挥发性气体和蒸汽，如烷基铅。采样器中的液体吸收剂主要用于吸收气态和蒸汽态物质。常用的吸收剂有：水、化合物水溶液、有机溶剂等。吸收剂必须能与污染物发生快速的化学反应或能把污染物迅速地溶解，并便于进行分析操作。例如空气中的氟化氢、氯化氢可用水作为吸收剂；二氧化硫可用四氯汞钠作为吸收剂；甲拌磷(3911)、内吸磷(1059)等有机磷农药可用5％甲醇作为吸收剂等。固体吸附剂有颗粒状吸附剂和纤维状吸附剂两种。常用的颗粒状吸附剂有硅胶、素陶瓷等，用于气态、蒸汽态和颗粒物的采样。纤维状吸附剂有滤纸、滤膜、脱脂棉、玻璃棉等，吸附作用主要是物理性的阻留，用于采集颗粒物。有时吸附剂先用某种化学试剂浸渍处理，使污染物同它发生化学作用而被吸附，主要用于采集气态或蒸汽态污染物。
大气采样要根据采样的目的和现场情况，选择合适的采样方式。如连续或瞬时采样，在地面定点采样或流动采样,用气球、飞机进行空中采样,以及环境采样、室内采样和污染源采样等。采样目的和采样方式不同，所用的采样方法和采样器也有所不同。如烟囱内颗粒物采样，可根据烟囱形状、高度，选定适当位置打孔，把采样器的收集器伸入孔内，用等动力速度抽气采集。这种方法称为等动力采样法。
大气采样所采集的样品应具有代表性。采样的效率要高，操作务求简便，并便于进行随后的化学分析测定。影响样品的代表性的因素有采样器和吸收剂的效率，采样点的位置和采样器对气流的干扰等。
近年来，大气采样技术正逐渐与分析测试技术结合起来，构成一种能够连续自动地进行采样、分析测定、记录所测结果的装置。这种装置可直接进行现场监测，称为监测分析仪。
大气采样器对于空气以及环境中有害气体的检测起到了很好的作用。随着科学技术的不断进步，大气采样器也是不断推出新品，如：智能型大气采样器、防爆大气采样器、双气路大气采样器等等产品，大大丰富了大气采样器的分类。
在大气采样领域，在不同地区，地区的温度差异可能比较大，例如在北方冬天寒冷的气候，或者在南方地带夏天酷热的气候中，采样设备由于受到低温或高温的影响，不利于吸收瓶内的吸收液对所采到的气体进行最佳的吸收，直接造成了后续化学分析的精确度。同时，在无人值守的多仓位分时自动采样过程中，已经采样完成的需要保存的吸收瓶中的吸收液，如果处于高的温度，会使得已经吸收的目标化学物质，其中有部分以比较快的速度重新挥发到环境中，也导致影响后续化学分析结果的精确度。
目前的大气采样设备中，自动化程度并不高，操作难度也比较大，需要专业人员操作，有的甚至需要采样员现场掌握采样设备的工作时间，对采样气体的流量、温度、湿度等参数需要实时地、人为地控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够降低操作要求、提高自动化程度的具有定位功能的智能大气采样系统。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：提供一种具有定位功能的智能大气采样系统，包括：
大气采样设备；
用于控制所述大气采样设备的控制器；
用于控制所述控制器的主控系统，所述主控系统连接有存储单元及条形码扫描单元，所述存储单元用于存储控制程序，且所述控制程序的访问路径生成对应的条形码，且所述主控系统通过所述条形码扫描单元扫描所述条形码，进而调用所述控制程序来控制所述控制器工作；
用于对所述大气采样设备进行定位的定位系统，所述定位系统与所述控制器连接。
所述定位系统包括GPS定位系统及AGPS定位系统。
所述控制器上还连接有无线通信模块。
所述大气采样设备包括：
内置有吸收液的吸收瓶；
用于存储吸收瓶的可密封的存储仓；
用于为所述吸收瓶提供气源的抽气装置；
还包括：时间控制模块，所述时间控制模块与所述控制器连接，所述时间控制模块用于控制所述抽气装置在预设的时间点启动、中止及关闭。
还包括：温度控制模块，所述温度控制模块与所述控制器连接，所述温度控制模块用于实现所述存储仓内的实时温度控制。
还包括：流量控制模块，所述流量控制模块与所述控制器连接，所述流量控制模块用于控制所述抽气装置的抽气流量大小。
还包括卡片，所述卡片用于印刷所述条形码。
所述主控系统与控制器通过TCP/IP协议或串口进行通讯。
所述温度控制模块包括：
用于对脉冲调制单元发送控制信号的PID调节单元；
用于接收所述PID调节单元的控制信号产生脉冲宽度调制信号和/或脉冲频率调制信号的脉冲调制单元；
用于接收脉冲宽度调制信号和/或脉冲频率调制信号以增大或者减小制冷功率的功率单元；
用于根据所述功率单元输出的功率大小信息进行制冷的制冷单元；
用于根据所述功率单元输出的功率大小信息进行制冷的加热单元。
还包括用于检测所述存储仓内温度高低，并将所述温度高低的信息转化为数字电平的温度传感单元，所述温度传感单元与所述温度控制模块连接。
所述控制器内置wifi模块/Zigbee模块，并通过无线路由器、互联网与所述主控系统进行通讯。
所述流量控制模块还连接流量检测模块，所述流量检测模块还与所述控制器连接，并用于反馈所述抽气装置的抽气流量大小。
所述大气采样设备包括电磁阀组，所述抽气装置与所述电磁阀组连接，通过所述电磁阀组与所述吸收瓶连接，所述控制器与所述电磁阀组电性连接，并可控制所述电磁阀组中的每个电磁阀的导通或闭合。
所述主控系统接入互联网，并通过所述互联网连接远程计算机，所述远程计算机可通过所述互联网与所述主控系统进行通讯，并将所述控制程序植入所述存储单元。
还包括条形码生成单元，所述条形码生成单元与所述主控系统连接，所述条形码生成单元用于将所述控制程序的访问路径生成条形码。
还包括条形码传输单元，所述条形码传输单元与所述主控系统连接，所述条形码传输单元用于将条形码通过所述互联网传输给所述远程计算机。
还包括条形码打印单元，所述条形码打印单元与所述远程计算机连接，且所述条形码打印单元用于将所述条形码打印出来。
所述抽气装置连接所述制冷单元或加热单元后与所述电磁阀组连接。
所述条形码包括一维条形码和二维条形码。
与现有技术相比，由于在本发明具有定位功能的智能大气采样系统中，由于所述主控系统连接有存储单元及条形码扫描单元，所述存储单元预存有用于控制所述控制器工作的控制程序的集合，且所述主控系统通过所述条形码扫描单元扫描相关的条形码，进而调用所述控制程序来制所述控制器工作。因此，当本发明具有定位功能的智能大气采样系统对一个地方的大气进行采样时，需要设定采样的时间、气体流量、温度等信息，均可预先编制控制程序，并植入所述存储单元，并将该控制程序的访问路径生成对应的条形码，通过所述条形码扫描单元扫描条形码调用对应的控制程序，进行采样。由此，实现了大气采样的自动化控制，而且不用专业的操作人员亲临现场操作，外行人也可以带上电子版的条形码或者条形码卡片进行操作。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明具有定位功能的智能大气采样系统的第一个实施例的示意图。
图2为本发明具有定位功能的智能大气采样系统的第二个实施例的示意图。
图3为如图1所示的大气采样系统的大气采样设备的一个实施例的示意图。
图4为本发明具有定位功能的智能大气采样系统的第三个实施例的示意图。
图5为本发明具有定位功能的智能大气采样系统的第四个实施例的示意图。
图6为本发明具有定位功能的智能大气采样系统的第五个实施例的示意图。
图7所示为本发明具有定位功能的智能大气采样系统的温度控制模块的示意图。
图8为本发明具有定位功能的智能大气采样系统的第六个实施例的示意图。
图9为本发明具有定位功能的智能大气采样系统的第七个实施例的示意图。
图10所示为本发明具有定位功能的智能大气采样系统的电磁阀组与吸收瓶连接的示意图。
图11为本发明具有定位功能的智能大气采样系统的第八个实施例的示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，请参考图1，本发明实施例提供的具有定位功能的智能大气采样系统100，包括：
大气采样设备1；
用于控制所述大气采样设备1的控制器2；
用于控制所述控制器2的主控系统3，所述主控系统3连接有存储单元4及条形码扫描单元5，所述存储单元4用于存储控制程序，且所述控制程序的访问路径生成对应的条形码，且所述主控系统3通过所述条形码扫描单元5扫描所述条形码，进而调用所述控制程序来控制所述控制器2工作；
用于对所述大气采样设备进行定位的定位系统30，所述定位系统30与所述控制器2连接。
需要说明的是，本发明中的所述主控系统3能够与多个所述控制器2进行连接，每个所述控制器2与一个所述大气采样设备1连接，因此，在一个比较大的区域内，能够设置多个所述大气采样设备1进行同时采样，并均受一个所述主控系统3统一控制。在实际应用中，往往将所述控制器2集成在所述大气采样设备1的外壳上，因此对所述控制器2进行定位，即是对所述大气采样设备1的定位。
一个实施例中，所述定位系统30包括GPS定位系统及AGPS定位系统。
一个实施例中，如图2所示，所述控制器2上还连接有无线通信模块40。通过所述无线通信模块40能够实现实时定位。
请参考图2，所述大气采样设备1包括：
内置有吸收液的吸收瓶；
用于存储吸收瓶的可密封的存储仓；由于所述存储仓与所述吸收瓶均位于所述大气采样设备1内部，所述存储仓内部为保温结构设计。
用于为所述吸收瓶提供气源的抽气装置6；请参考图2，所述抽气装置6固定所述大气采样设备1的侧壁上，所述大气采样设备1与所述抽气装置6安装的侧壁设有让抽气管穿过的孔，抽气管为化学性质稳定的硅胶管，其外部还可套设保护套，且该保护套具有保温功能，抽气管一端与所述抽气装置6连接，另一端与吸收瓶连接。此外，由于所述吸收瓶的数量普通情况是多个，因此抽气管还可以通过电磁阀组进行气路选择。
一个实施例中，请参考图4，还包括：时间控制模块7，所述时间控制模块7与所述控制器2连接，所述时间控制模块7用于控制所述抽气装置6在预设的时间点启动、中止及关闭，通过所述时间控制模块7能够对采样的时间段得到有效地控制。
一个实施例中，请参考图5，还包括：温度控制模块8，所述温度控制模块8与所述控制器2连接，所述温度控制模块8用于实现所述存储仓内的实时温度控制。
一个实施例中，请参考图6，还包括：流量控制模块9，所述流量控制模块9与所述控制器2连接，所述流量控制模块9用于控制所述抽气装置6的抽气流量大小。
一个实施例中，还包括卡片，所述卡片用于印刷所述条形码。
一个实施例中，所述主控系统3与控制器2通过TCP/IP协议或串口进行通讯。
如图4所示的实施例中，所述温度控制模块8所包含的模块，参考图7所示：
用于对脉冲调制单元80发送控制信号的PID调节单元81；
用于接收所述PID调节单元81的控制信号产生脉冲宽度调制信号和/或脉冲频率调制信号的脉冲调制单元80，因此，所述脉冲调制单元80包括脉冲宽度调制单元80a及脉冲频率调制单元80b；
用于接收脉冲宽度调制信号和/或脉冲频率调制信号以增大或者减小制冷功率的功率单元82；
用于根据所述功率单元82输出的功率大小信息进行制冷的制冷单元83；
用于根据所述功率单元82输出的功率大小信息进行制冷的加热单元84。
请参考图7，还包括用于检测所述存储仓内温度高低，并将所述温度高低的信息转化为数字电平的温度传感单元85，所述温度传感单元85与所述温度控制模块8连接。所述温度传感单元85对所述存储仓内的温度进行反馈控制，能够确保对所述存储仓的温度进行实时控制。
一个实施例中，请参考图8，所述控制器2内置wifi模块20，并通过无线路由器10、互联网11与所述主控系统3进行通讯。而当所述控制器2内置Zigbee模块时，其原理图wifi模块20是相同的，无论是wifi模块20还是Zigbee模块，均需要组网连接，此外，所述互联网11与所述主控系统3之间可通过无线网络进行连接。此外，所述wifi模块20与所述控制器2的连接方式中，所述wifi模块20可以与所述控制器2集成在一起，也可以不与所述控制器集成在一起。
一个实施例中，请参考图9，本实施例与图6所示的实施例相比，多了一个流量检测模块91，所述流量控制模块9还连接流量检测模块91，所述流量检测模块91还与所述控制器2连接，并用于反馈所述抽气装置6的抽气流量大小。由于所述流量控制模块9控制所述抽气装置6的功率大小，所述流量检测模块91对从所述抽气装置6出来的气体流量大小进行检测，并将所检测到的信息反馈回所述控制器2，所述控制器2根据所述流量检测模块91所反馈回的信息对所述流量控制模块9发送控制信号，所述流量控制模块9根据该控制信号调整所述抽气装置6的功率。通过所述流量检测模块91，能够实现对所述抽气装置6所抽气体流量恒流控制。
一个实施例中，请参考图10，所述大气采样设备1包括电磁阀组，所述抽气装置6与所述电磁阀组12连接，所述抽气装置6通过所述电磁阀组12与所述吸收瓶连接。所述控制器2与所述电磁阀组12电性连接，并可控制所述电磁阀组12中的每个电磁阀的导通或闭合。由于每个电磁阀均与吸收瓶连接，因此通过控制电磁阀组12的导通或闭合能够控制为哪个吸收瓶进行抽气。
一个实施例中，所述抽气装置6连接所述制冷单元83或加热单元84后与所述电磁阀组12连接。在本是实例中，所述制冷单元83或加热单元84是与所述抽气装置6连接的抽气管连接，通过所述制冷单元83、加热单元84，能够对抽气管内的温度进行调节，能够确保进入吸收瓶内的气流温度为预设温度。
一个实施例中，请参考图11，所述主控系统3接入互联网11，并通过所述互联网11连接远程计算机13，所述远程计算机13可通过所述互联网11与所述主控系统3进行通讯，并将所述控制程序植入所述存储单元4。在本实施例中，所述主控系统3与所述控制器通过TCP/IP协议或串口进行通讯，而且由于所述主控系统3还接入所述互联网11，所述远程计算机13通过所述互联网11与所述主控系统3进行通讯。
图11所示的实施例的一个应用是：为了能够对一个地点的环境大气进行准确地、无虚假地进行采样、监测，环保监管部门可预先对采样的参数进行编程，生成预定的控制程序，且所环保监管部门通过所述远程计算机13将该控制程序远程植入所述存储单元4，所述主控系统3可以访问该控制程序进而启动所述大气采样设备1进行采样，而环保监管部门可将该访问路径生成对应的条形码，并将条形码发给承担采样工作的采样员，采样员将该条形码通过所述条形码扫描单元5进行扫描，所述主控系统3则根据该控制程序启动所述控制器2，所述控制器2控制所述大气采样设备1根据预定的程序工作。
图11所示的实施例的另一个应用是，在大气监管执行单位中，使用本发明进行环境大气采样，专业工作人员只需将需要采样的控制程序通过远程输入于所述存储单元4，并且生成对应的访问该控制程序的条形码，由于每个所述大气采样设备1布置于各个监测点，外出采样员只需带上相应的条形码，达到每个监测点之后，设置好吸收瓶之后，通过所述条形码扫描单元5扫描条形码，本发明则会在设定的时间点自动启动，所述主控系统3会根据控制程序，对所述控制器2自动配置采样参数，进入采样状态或待采样状态，而采样参数则是指采样开始的时间、结束时间、气体流量大小、吸收瓶内的吸收液的温度等等。
一个实施例中，请参考图11，还包括条形码生成单元14，所述条形码生成单元14与所述主控系统3连接，所述条形码生成单元14用于将所述控制程序的访问路径生成条形码。
一个实施例中，请参考图11，还包括条形码传输单元15，所述条形码传输单元15与所述主控系统3连接，所述条形码传输单元15用于将条形码通过所述互联网11传输给所述远程计算机13。
一个实施例中，请参考图11，还包括条形码打印单元16，所述条形码打印单元16与所述远程计算机13连接，且所述条形码打印单元16用于将所述条形码打印出来。
一个实施例中，所述条形码包括一维条形码和二维条形码。
与现有技术相比，结合图1-11，由于在本发明具有定位功能的智能大气采样系统100中，由于，所述主控系统3连接有存储单元4及条形码扫描单元5，所述存储单元4预存有用于控制所述控制器2工作的控制程序的集合，且所述主控系统3通过所述条形码扫描单元5扫描相关的条形码，进而调用所述控制程序来控制所述控制器2工作。因此，当本发明具有定位功能的智能大气采样系统100对一个地方的大气进行采样时，需要设定采样的时间、气体流量、温度等信息，均可预先编制控制程序，并植入所述存储单元4，并将该控制程序的访问路径生成对应的条形码，通过所述条形码扫描单元5扫描条形码调用对应的控制程序，进行采样。由此，实现了大气采样的自动化控制，而且不用专业的操作人员亲临现场操作，外行人也可以带上电子版的条形码或者条形码卡片进行操作。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (19)
1.一种具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，包括：
大气采样设备；
用于控制所述大气采样设备的控制器；
用于控制所述控制器的主控系统，所述主控系统连接有存储单元及条形码扫描单元，所述存储单元用于存储控制程序，且所述控制程序的访问路径生成对应的条形码，且所述主控系统通过所述条形码扫描单元扫描所述条形码，进而调用所述控制程序来控制所述控制器工作；
用于对所述大气采样设备进行定位的定位系统，所述定位系统与所述控制器连接。
2.如权利要求1所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，所述定位系统包括GPS定位系统及AGPS定位系统。
3.如权利要求2所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，所述控制器上还连接有无线通信模块。
4.如权利要求1所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，所述大气采样设备包括：
内置有吸收液的吸收瓶；
用于存储吸收瓶的可密封的存储仓；
用于为所述吸收瓶提供气源的抽气装置。
5.如权利要求4所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，还包括：时间控制模块，所述时间控制模块与所述控制器连接，所述时间控制模块用于控制所述抽气装置在预设的时间点启动、中止及关闭。
6.如权利要求4所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，还包括：温度控制模块，所述温度控制模块与所述控制器连接，所述温度控制模块用于实现所述存储仓内的实时温度控制。
7.如权利要求4所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，还包括：流量控制模块，所述流量控制模块与所述控制器连接，所述流量控制模块用于控制所述抽气装置的抽气流量大小。
8.如权利要求1所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，还包括卡片，所述卡片用于印刷所述条形码。
9.如权利要求1所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，所述主控系统与控制器通过TCP/IP协议或串口进行通讯。
10.如权利要求6所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，所述温度控制模块包括：
用于对脉冲调制单元发送控制信号的PID调节单元；
用于接收所述PID调节单元的控制信号产生脉冲宽度调制信号和/或脉冲频率调制信号的脉冲调制单元；
用于接收脉冲宽度调制信号和/或脉冲频率调制信号以增大或者减小制冷功率的功率单元；
用于根据所述功率单元输出的功率大小信息进行制冷的制冷单元；
用于根据所述功率单元输出的功率大小信息进行制冷的加热单元。
11.如权利要求7所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，还包括用于检测所述存储仓内温度高低，并将所述温度高低的信息转化为数字电平的温度传感单元，所述温度传感单元与所述温度控制模块连接。
12.如权利要求1所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，所述控制器内置wifi模块/Zigbee模块，并通过无线路由器、互联网与所述主控系统进行通讯。
13.如权利要求7所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，所述流量控制模块还连接流量检测模块，所述流量检测模块还与所述控制器连接，并用于反馈所述抽气装置的抽气流量大小。
14.如权利要求10所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，所述大气采样设备包括电磁阀组，所述抽气装置与所述电磁阀组连接，通过所述电磁阀组与所述吸收瓶连接，所述控制器与所述电磁阀组电性连接，并可控制所述电磁阀组中的每个电磁阀的导通或闭合。
15.如权利要求1所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，所述主控系统接入互联网，并通过所述互联网连接远程计算机，所述远程计算机可通过所述互联网与所述主控系统进行通讯，并将所述控制程序植入所述存储单元。
16.如权利要求15所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，还包括条形码生成单元，所述条形码生成单元与所述主控系统连接，所述条形码生成单元用于将所述控制程序的访问路径生成条形码。
17.如权利要求16所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，还包括条形码传输单元，所述条形码传输单元与所述主控系统连接，所述条形码传输单元用于将条形码通过所述互联网传输给所述远程计算机。
18.如权利要求17所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，还包括条形码打印单元，所述条形码打印单元与所述远程计算机连接，且所述条形码打印单元用于将所述条形码打印出来。
19.如权利要求1～18任一项所述的具有定位功能的智能大气采样系统，其特征在于，所述条形码包括一维条形码和二维条形码。
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