CN105628876A - 一种便携气体监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

一种便携式气体监测装置及监测方法，包括支杆，稳定杆，数据处理装置，底座和8个气体监测传感器S1-S8，其中支杆包括具有第一长度L1的第一短支杆和第二短支杆，以及具有第二长度L2的第一长支杆和第二长支杆，稳定杆具有4个支杆固定点，结构简单，操作简便，成本低，并且测量数据更加准确稳定。

Description

一种便携气体监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及环境检测领域，具体涉及一种便携式气体监测装置及监测方法。

背景技术

现代的生活和工作中，良好质量的环境会给人们的身体健康带来巨大的好处。然而，随着经济的发展和社会的进步，诸多工业在生产过程中以及汽车尾气等原因，使得产生了大量的二氧化碳、氮硫化物及可吸入颗粒物等多种有害的气体或粉尘，这些物质会对人体健康以及环境造成严重的危害，也会造成雾霾，尤其是我国雾霾现象越来越严重，生活环境变的越来越恶劣，由于环境问题造成人体呼吸道感染等疾病的发生概率也持续增加。

气体监测作为环境保护工作的重要环节，环境污染等级的划分、环境污染情况的评估以及环境污染物的种类和规律等方面的工作都有着非常重要的现实意义，也为环保工作的进一步实施提供了坚实可靠的数据以及理论基础。因此，对于环境中的气体、液体、粉尘等物质的检测意义重大。然而，现有技术中的气体监测装置结构复杂，操作复杂，成本高，测量数据不够准确，目前并没有一种结构简单，操作简便，经济适用，测量数据准确的气体监测装置及监测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，操作简便，成本低，并且测量数据更加准确稳定的便携式气体监测装置。

本发明提供了一种便携式气体监测装置，包括支杆，稳定杆，数据处理装置，底座和8个气体监测传感器S1-S8；

支杆包括具有第一长度L1的第一短支杆和第二短支杆，以及具有第二长度L2的第一长支杆和第二长支杆，其中L1和L2满足，L1＝0.37L2；稳定杆具有4个支杆固定点M1,M2,M3,M4，第一长支杆和第二长支杆，第一短支杆和第二短支杆被设置为：第一短支杆的中点可拆卸的连接于M1处，第二短支杆的中点可拆卸的连接于M4处，第一长支杆的中点可拆卸的连接于M2处，第二长支杆的中点可拆卸的连接于M3处，并且稳定杆和所有支杆垂直；

其中固定点M1,M2,M3,M4分别位于距离稳定杆的顶端4cm，17cm，28cm，33cm处，稳定杆的底端连接一底座，其中底座用于将稳定杆稳定在与一平面垂直的方向上；

其中气体监测传感器S1-S8分别位于第一短支杆的第一端点和第二端点出，第一长支杆的第一端点和第二端点处，第二长支杆的第一端点和第二端点处，第二短支杆的第一端点和第二端点处，气体监测传感器S1-S8用于测量气体参数D1-D8，并且将气体参数D1-D8发送至数据处理装置。

数据处理装置固定于稳定杆的下部，包括微处理器，以及与微处理器连接的通讯装置和显示装置，数据处理装置通过通讯装置接收来自气体监测传感器S1-S8发送的测量气体参数D1-D8并传输至微处理器，其中所述微处理器对测量气体参数D1-D8进行处理具体方式为：

D₁₁＝(D1+D2)/2；D₂₂＝(D3+D4)/2；

D₃₃＝(D5+D6)/2；D₄₄＝(D7+D8)/2；

$P=\frac{D1+D2+D5+D6}{D3+D4+D7+D8};$

D₁₃＝P·D₁₁+(1-P)·D₃₃；

D₂₄＝P·D₂₂+(1-P)·D₄₄；

D＝P·D₁₃+(1-P)·D₂₄；

微处理器对测量气体参数D1-D8进行处理后的结果D发送至显示装置进行显示。

进一步地，每一个支杆在中点位置能够折叠。

进一步地，L2长度为43cm，L1为20.64cm。

进一步地，所述气体传感器为一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、甲烷传感器、氮气传感器、氨气传感器或二氧化硫传感器。

进一步地，第一短支杆和第二短支杆，以及第一长支杆和第二长支杆位于同一平面，并且使得四个支杆的第一端点位于同一侧，第二端点为于另外一侧。

本发明还提供一种气体监测方法，依次包括如下步骤：

(1)调整具有第一长度L1的第一短支杆和第二短支杆，以及具有第二长度L2的第一长支杆和第二长支杆，使得L1和L2满足，L1＝0.37L2，并且以可拆卸的方式将各个支杆安装在稳定杆上的支杆固定点上；

(2)对气体监测传感器S1进行测试：在同一位置，利用一标准气体监测传感器获取一个标准测量气体参数，并且每隔1分钟通过气体监测传感器S1获取一个测试测量气体参数，共获得4个测试测量气体参数，分别计算测试测量气体参数相对于标准测量气体参数的相对误差值N，若N<0.3％，则测试成功，进入步骤(3)，否则进行重新校准，重复步骤(1)-(2)；

(3)分别对气体监测传感器S2-S8进行和步骤(2)一样的测试步骤，如所有气体监测传感器S1-S8都测试成功，则进入步骤(4)，否则重复步骤(1)-(3)；

(4)利用气体监测传感器S1-S8，在同一位置同时测量第一组测量气体参数D1-D8，并且以有线和/或无线的方式，将第一组测量气体参数D1-D8发送至数据处理装置，数据处理装置通过通讯装置接收第一组测量气体参数D1-D8并传输至微处理器，微处理器对第一组测量气体参数D1-D8进行如下处理后得到第一组的处理后的结果D：

D₁₁＝(D1+D2)/2；D₂₂＝(D3+D4)/2；

D₃₃＝(D5+D6)/2；D₄₄＝(D7+D8)/2；

$P=\frac{D1+D2+D5+D6}{D3+D4+D7+D8};$

D₁₃＝P·D₁₁+(1-P)·D₃₃；

D₂₄＝P·D₂₂+(1-P)·D₄₄；

D＝P·D₁₃+(1-P)·D₂₄；

(5)再次利用气体监测传感器S1-S8，在同一位置同时测量第二组测量气体参数D1-D8，并且以有线和/或无线的方式，将第二组测量气体参数D1-D8发送至数据处理装置，数据处理装置通过通讯装置接收第二组测量气体参数D1-D8并传输至微处理器，微处理器对第二组测量气体参数D1-D8进行如下处理后得到第二组的处理后的结果D：

D₁₁＝(D1+D2)/2；D₂₂＝(D3+D4)/2；

D₃₃＝(D5+D6)/2；D₄₄＝(D7+D8)/2；

$P=\frac{D1+D2+D5+D6}{D3+D4+D7+D8};$

D₁₃＝P·D₁₁+(1-P)·D₃₃；

D₂₄＝P·D₂₂+(1-P)·D₄₄；

D＝P·D₁₃+(1-P)·D₂₄；

(6)将第一组的处理后的结果D和第二组的处理后的结果D进行平均计算，得到两组的处理后的结果的平均值作为最后的监测结果，微处理器将最后的监测结果发送至显示装置进行显示。

本发明的便携式气体监测装置及监测方法，可以实现：

1)结构简单，操作方便，成本低。

2)对装置的结构参数进行了具体的优化，各个部件的位置及相互连接关系经过精心的设计，使得测量的结果更加准确，并且结果更加稳定，不会因为干扰使得测试结果造成太大的偏差，并且现有技术中并没有类似的结构的装置。

3)独创性的优化设计了测量数据的处理方式，使得结果更加准确，测量参数稳定准确。

附图说明

图1便携式气体监测装置结构示意图

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种便携式气体监测装置,如附图1所示，包括支杆2，稳定杆3，数据处理装置4，底座5和多个气体监测传感器1，气体监测传感器S1-S8用于测量环境参数，并且将气体参数发送至数据处理装置，其中气体监测传感器为一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、甲烷传感器、氮气传感器、氨气传感器或二氧化硫传感器。其中，支杆1包括具有第一长度L1的第一长支杆和第二长支杆，以及具有第二长度L2的第一短支杆和第二短支杆，并且每一个支杆在中点位置能够折叠，其中L1和L2满足，L2＝0.37L1；稳定杆3具有4个支杆固定点M1,M2,M3,M4，其中固定点M1,M2,M3,M4分别位于距离稳定杆3的顶端4cm，17cm，28cm，33cm处，稳定杆3的底端连接一底座5，其中底座5用于将稳定杆3稳定在与一平面垂直的方向上，这样的设置方式使得当将多个气体监测传感器1设置于支杆2上时，由于支杆2和稳定杆3之间的位置关系经过优化，使得后续的监测数据处理更加简单、准确，相对于传统的设置方式使得监测数据因为支杆2和稳定杆3结构的优化设计更加准确；第一长支杆和第二长支杆，以及第一短支杆和第二短支杆被设置为：第一短支杆的中点可拆卸的连接于M1处，第二短支杆的中点可拆卸的连接于M4处，并且稳定杆和所有支杆垂直，第一长支杆的中点可拆卸的连接于M2处，第二长支杆的中点可拆卸的连接于M3处，其中气体监测传感器分别位于第一长支杆和第二长支杆，以及第一短支杆和第二短支杆的端点上，在一优选的方式中，气体监测传感器1的数目为8个，分别为S1-S8，S1-S2分别位于第一短支杆的第一端点和第二端点上，S3-S4分别位于第二短支杆的第一端点和第二端点上，S5-S6分别位于第一长支杆的第一端点和第二端点上，S7-S8分别位于第二长支杆的第一端点和第二端点上。在稳定杆的下部还固定一数据处理装置，固定处理装置包括微处理器，以及与微处理器连接的通讯装置和显示装置，数据处理装置通过通讯装置接收来自气体监测传感器S1-S8发送的测量气体参数D1-D8并传输至微处理器，微处理器对测量气体参数D1-D8进行处理后发送至显示装置进行显示，这样实时的监测数据可以直观地、实时的显示，经过对便携式气体监测装置结构的优化设计后，还需要对测量气体参数D1-D8进行优化的数据处理方式，才可以使得监测数据更加准确，因此微处理器对测量气体参数D1-D8进行处理优化后的具体方式为：

D₁₁＝(D1+D2)/2；D₂₂＝(D3+D4)/2；

D₃₃＝(D5+D6)/2；D₄₄＝(D7+D8)/2；

$P=\frac{D1+D2+D5+D6}{D3+D4+D7+D8};$

D₁₃＝P·D₁₁+(1-P)·D₃₃；

D₂₄＝P·D₂₂+(1-P)·D₄₄；

D＝P·D₁₃+(1-P)·D₂₄；

本发明还提供一种气体监测方法，依次包括如下步骤：

(1)调整具有第一长度L1的第一短支杆和第二短支杆，以及具有第二长度L2的第一长支杆和第二长支杆，使得L1和L2满足，L1＝0.37L2，并且以可拆卸的方式将各个支杆安装在稳定杆上的支杆固定点上；

(2)对气体监测传感器S1进行测试：在同一位置，利用一标准气体监测传感器获取一个标准测量气体参数，并且每隔1分钟通过气体监测传感器S1获取一个测试测量气体参数，共获得4个测试测量气体参数，分别计算测试测量气体参数相对于标准测量气体参数的相对误差值N，若N<0.3％，则测试成功，进入步骤(3)，否则进行重新校准，重复步骤(1)-(2)；

(3)分别对气体监测传感器S2-S8进行和步骤(2)一样的测试步骤，如所有气体监测传感器S1-S8都测试成功，则进入步骤(4)，否则重复步骤(1)-(3)；

(4)利用气体监测传感器S1-S8，在同一位置同时测量第一组测量气体参数D1-D8，并且以有线和/或无线的方式，将第一组测量气体参数D1-D8发送至数据处理装置，数据处理装置通过通讯装置接收第一组测量气体参数D1-D8并传输至微处理器，微处理器对第一组测量气体参数D1-D8进行如下处理后得到第一组的处理后的结果D：

D₁₁＝(D1+D2)/2；D₂₂＝(D3+D4)/2；

D₃₃＝(D5+D6)/2；D₄₄＝(D7+D8)/52；

$P=\frac{D1+D2+D5+D6}{D3+D4+D7+D8};$

D₁₃＝P·D₁₁+(1-P)·D₃₃；

D₂₄＝P·D₂₂+(1-P)·D₄₄；

D＝P·D₁₃+(1-P)·D₂₄；

(5)再次利用气体监测传感器S1-S8，在同一位置同时测量第二组测量气体参数D1-D8，并且以有线和/或无线的方式，将第二组测量气体参数D1-D8发送至数据处理装置，数据处理装置通过通讯装置接收第二组测量气体参数D1-D8并传输至微处理器，微处理器对第二组测量气体参数D1-D8进行如下处理后得到第二组的处理后的结果D：

D₁₁＝(D1+D2)/2；D₂₂＝(D3+D4)/2；

D₃₃＝(D5+D6)/2；D₄₄＝(D7+D8)/2；

$P=\frac{D1+D2+D5+D6}{D3+D4+D7+D8};$

D₁₃＝P·D₁₁+(1-P)·D₃₃；

D₂₄＝P·D₂₂+(1-P)·D₄₄；

D＝P·D₁₃+(1-P)·D₂₄；

(6)将第一组的处理后的结果D和第二组的处理后的结果D进行平均计算，得到两组的处理后的结果的平均值作为最后的监测结果，微处理器将最后的监测结果发送至显示装置进行显示。

尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (6)

1.一种便携式气体监测装置，包括支杆，稳定杆，数据处理装置，底座和8个气体监测传感器S1-S8；其特征在于：

支杆包括具有第一长度L1的第一短支杆和第二短支杆，以及具有第二长度L2的第一长支杆和第二长支杆，其中L1和L2满足，L1＝0.37L2；稳定杆具有4个支杆固定点M1,M2,M3,M4，第一长支杆和第二长支杆，第一短支杆和第二短支杆被设置为：第一短支杆的中点可拆卸的连接于M1处，第二短支杆的中点可拆卸的连接于M4处，第一长支杆的中点可拆卸的连接于M2处，第二长支杆的中点可拆卸的连接于M3处；

其中固定点M1,M2,M3,M4分别位于距离稳定杆的顶端4cm，17cm，28cm，33cm处，稳定杆的底端连接一底座，其中底座用于将稳定杆稳定在与一平面垂直的方向上，并且稳定杆和所有支杆垂直；

其中气体监测传感器S1-S8分别位于第一短支杆的第一端点和第二端点出，第一长支杆的第一端点和第二端点处，第二长支杆的第一端点和第二端点处，第二短支杆的第一端点和第二端点处，气体监测传感器S1-S8用于测量气体参数D1-D8，并且将气体参数D1-D8发送至数据处理装置。

数据处理装置固定于稳定杆的下部，包括微处理器，以及与微处理器连接的通讯装置和显示装置，数据处理装置通过通讯装置接收来自气体监测传感器S1-S8发送的测量气体参数D1-D8并传输至微处理器，其中所述微处理器对测量气体参数D1-D8进行处理具体方式为：

D₁₁＝(D1+D2)/2；D₂₂＝(D3+D4)/2；

D₃₃＝(D5+D6)/2；D₄₄＝(D7+D8)/2；

$P=\frac{D1+D2+D5+D6}{D3+D4+D7+D8};$

D₁₃＝P·D₁₁+(1-P)·D₃₃；

D₂₄＝P·D₂₂+(1-P)·D₄₄；

D＝P·D₁₃+(1-P)·D₂₄；

微处理器对测量气体参数D1-D8进行处理后的结果D发送至显示装置进行显示。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：每一个支杆在中点位置能够折叠。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：L2长度为43cm，L1为20.64cm。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述气体传感器为一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、甲烷传感器、氮气传感器、氨气传感器或二氧化硫传感器。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于：第一短支杆和第二短支杆，以及第一长支杆和第二长支杆位于同一平面，并且使得四个支杆的第一端点位于同一侧，第二端点为于另外一侧。

6.一种利用如上述权利要求1-5任一项所述的气体监测装置的气体监测方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

(1)调整具有第一长度L1的第一短支杆和第二短支杆，以及具有第二长度L2的第一长支杆和第二长支杆，使得L1和L2满足，L1＝0.37L2，并且以可拆卸的方式将各个支杆安装在稳定杆上的支杆固定点上；

(2)对气体监测传感器S1进行测试：在同一位置，利用一标准气体监测传感器获取一个标准测量气体参数，并且每隔1分钟通过气体监测传感器S1获取一个测试测量气体参数，共获得4个测试测量气体参数，分别计算测试测量气体参数相对于标准测量气体参数的相对误差值N，若N<0.3％，则测试成功，进入步骤(3)，否则进行重新校准，重复步骤(1)-(2)；

(3)分别对气体监测传感器S2-S8进行和步骤(2)一样的测试步骤，如所有气体监测传感器S1-S8都测试成功，则进入步骤(4)，否则重复步骤(1)-(3)；

(4)利用气体监测传感器S1-S8，在同一位置同时测量第一组测量气体参数D1-D8，并且以有线和/或无线的方式，将第一组测量气体参数D1-D8发送至数据处理装置，数据处理装置通过通讯装置接收第一组测量气体参数D1-D8并传输至微处理器，微处理器对第一组测量气体参数D1-D8进行如下处理后得到第一组的处理后的结果D：

D₁₁＝(D1+D2)/2；D₂₂＝(D3+D4)/2；

D₃₃＝(D5+D6)/2；D₄₄＝(D7+D8)/2；

$P=\frac{D1+D2+D5+D6}{D3+D4+D7+D8};$

D₁₃＝P·D₁₁+(1-P)·D₃₃；

D₂₄＝P·D₂₂+(1-P)·D₄₄；

D＝P·D₁₃+(1-P)·D₂₄；

(5)再次利用气体监测传感器S1-S8，在同一位置同时测量第二组测量气体参数D1-D8，并且以有线和/或无线的方式，将第二组测量气体参数D1-D8发送至数据处理装置，数据处理装置通过通讯装置接收第二组测量气体参数D1-D8并传输至微处理器，微处理器对第二组测量气体参数D1-D8进行如下处理后得到第二组的处理后的结果D：

D₁₁＝(D1+D2)/2；D₂₂＝(D3+D4)/2；

D₃₃＝(D5+D6)/2；D₄₄＝(D7+D8)/2；

$P=\frac{D1+D2+D5+D6}{D3+D4+D7+D8};$

D₁₃＝P·D₁₁+(1-P)·D₃₃；

D₂₄＝P·D₂₂+(1-P)·D₄₄；

D＝P·D₁₃+(1-P)·D₂₄；

(6)将第一组的处理后的结果D和第二组的处理后的结果D进行平均计算，得到两组的处理后的结果的平均值作为最后的监测结果，微处理器将最后的监测结果发送至显示装置进行显示。