CN107449877A - 一种大气污染物移动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于大气污染监测技术领域，具体地说是一种大气污染物移动监测装置。包括移动载体及安装在移动载体上的工作舱，工作舱内通过减震装置安装有多个机柜，机柜内设有用于监测大气污染物的监测仪及工控机，工控机用于监测仪的数据采集、存储和控制。本发明具有自动化程度高、效率高、能耗低、节省成本等特点，实现了大气由定点、被动监测向移动、主动监测的转变。
Description
技术领域
本发明属于大气污染监测技术领域，具体地说是一种大气污染物移动监测装置。
背景技术
随着经济社会的迅速发展，能源消费的不断攀升，我国环境空气污染形势发生了巨大变化。在传统煤烟型污染未得到有效控制情况下，以颗粒物、酸雨及臭氧为特征的区域复合型大气污染持续显现，尤其是灰霾和光化学污染问题日益突出，给人们的生产生活造成了一定影响。这一形势迫切要求全面、科学的揭开污染成因，而多点位、多指标、多功能的监测手段是揭开污染成因的重要技术支撑。
目前，为了对空气进行监测，在城市范围内设立若干个空气站，站内安装多参数自动监测仪器作连续自动监测，将监测结果实时存储并加以分析后得到相关的数据。这种传统定点大气监测系统愈来愈不能满足环保部门及研究人员的要求。今日对大气污染认知的需求，已不局限于污染物浓度高或低的层面，为了有效治理大气污染，必须对大气污染的来源进行解析、定量了解近或远距离的传输、污染物的转换、及其相关的动力学。这许多要求显然已经超出了传统定点测站数据所提供的支持能力。
定点站只能监测测站附近的污染物，因此极大依赖于监测站的代表性，若站没有代表性，监测资料就有很大的局限性，这是定点测量的共性。大气污染是一个三维问题，如有多维的资料，对了解空气污染的迁移、转化机制有莫大的帮助。在大城市要建立规范大气污染监测网络需要上千个终端作为测试点，系统构建、运行、维护费用极高，如有一个可以实时对测量各种大气污染物物理和化学特征的移动平台，对深入了解大气污染的特征会带来革命性的影响。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种大气污染物移动监测装置，以实时测量各种大气污染物物理和化学特征。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种大气污染物移动监测装置，包括移动载体及安装在所述移动载体上的工作舱，所述工作舱内通过减震装置安装有多个机柜，所述机柜内设有用于监测大气污染物的监测仪及工控机，所述工控机用于所述监测仪的数据采集、存储和控制。
所述减震装置为钢丝绳减震器，所述机柜的顶部及底部通过多个钢丝绳减震器与所述工作舱连接。
所述监测仪包括PM10分析仪、PM2.5分析仪、二氧化硫分析装置、氮氧化物分析装置、一氧化碳分析装置及臭氧分析装置，其中PM10分析仪和PM2.5分析仪分别设置于机柜A和机柜B中，所述PM10分析仪的采样杆I和所述PM2.5分析仪的采样杆II由所述工作舱的顶部伸出；所述二氧化硫分析装置、氮氧化物分析装置、一氧化碳分析装置及臭氧分析装置设置于机柜D中、并且均通过由所述工作舱的顶部伸出的采样杆III采样。
所述监测仪还包括校准系统，所述校准系统用于所述二氧化硫分析装置、氮氧化物分析装置、一氧化碳分析装置及臭氧分析装置的零点、跨点、线性的校准。
所述校准系统包括动态稀释校准装置、零气发生装置和钢瓶气体；当零点校准时，由所述零气发生装置产生不含污染物的洁净空气，再通过所述动态稀释校准装置供给需要校准的仪器；当跨点或线性校准时，洁净空气和标准气体通过动态稀释校准装置进行混合，混合浓度可在动态稀释校准装置上设置，将混合后已知浓度的气体供给需要校准的仪器。
所述监测仪还包括大气挥发性有机物质谱仪和单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪，其中大气挥发性有机物质谱仪设置于机柜C上，用于用于监测大气中挥发性有机物的种类和浓度；所述单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪用于监测单个PM2.5颗粒的化学组分。
所述机柜A和机柜C分别设置于所述工作舱的前部和尾部，所述机柜B和机柜D设置于所述工作舱的中间位置。
所述工作舱的顶部设有气象五参数监测仪，所述气象五参数监测仪通过设置于所述工作舱内部、并且由所述工作舱的顶部伸出的气动升降杆支撑，所述气象五参数监测仪的高度通过所述气动升降杆调整。
所述的大气污染物移动监测装置，还包括UPS电源系统，所述UPS电源系统包括电源转换仓、UPS、蓄电池及稳压电源，其中电源转换仓设置于所述工作舱的底部，所述蓄电池和稳压电源设置于所述电源转换仓内、并且相互连接，所述UPS设置于所述工作舱内与所述蓄电池及所述工控机连接。
所述移动载体为运载汽车，所述运载汽车的车体底部设有可伸缩的车体支撑。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明属于安全、可靠、人性化的观测平台，工作舱做了必要的隔音、隔热处理，放置设备的安装台采用抗腐蚀、不能燃烧、不吸收有毒物质、易清洁、安全可再利用的符合实验室标准的材质。
2、本发明将多个监测仪器设备融于一个监测移动平台，在国内属于首创。
3、本发明在监测仪器底部和侧面装有减震支架和钢丝减震器，发挥减震、防震作用。
4、本发明移动观测平台的监测地点更换频繁且无人值守，安防监控，实现远程数据传输。
附图说明
图1为本发明的外部结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为图2的俯视图。
图中：1为工作舱，2为采用杆I，3为云台，4为采样杆II，5为采样杆III，6为气动升降杆，7为爬梯，8为杂物仓，9为车体支撑，10为侧门，11为电源转换仓，12为车顶护栏，13为顶箱，14为泛光灯，15为警报灯，16为8000W发电机，17为机柜A，20为侧门上车梯，21为推拉式车窗，22为发电机，23为机柜B，24为钢瓶气体，25为电缆线盘箱，28为后门上车梯，29为飞行质谱VOC仪，30为机柜C，31为飞行质谱气溶胶，32为换气扇，33为右前单开侧门，35为显示器，38为工作台，41为蓄电池，42为稳压电源，43为座椅，44为机柜D，45为泵架，47为后门。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1-3所示，本发明提供的一种大气污染物移动监测装置，包括移动载体及安装在移动载体上的工作舱1，工作舱1内通过减震装置安装有多个机柜，机柜内设有用于监测大气污染物的监测仪及工控机，工控机用于监测仪的数据采集、存储和控制。
本发明的一实施例中，所述移动载体为运载汽车，运载汽车的车体底部设有可伸缩的车体支撑9。所述减震装置为钢丝绳减震器，机柜的顶部及底部通过多个钢丝绳减震器与工作舱1连接。
所述监测仪包括PM10分析仪、PM2.5分析仪、二氧化硫分析装置、氮氧化物分析装置、一氧化碳分析装置及臭氧分析装置，其中PM10分析仪和PM2.5分析仪分别设置于机柜A17和机柜B23中，PM10分析仪的采样杆I2和PM2.5分析仪的采样杆II4由工作舱1的顶部伸出；二氧化硫分析装置、氮氧化物分析装置、一氧化碳分析装置及臭氧分析装置设置于机柜D44中、并且均通过由工作舱1的顶部伸出的采样杆III5采样。
进一步地，所述监测仪还包括校准系统，校准系统用于二氧化硫分析装置、氮氧化物分析装置、一氧化碳分析装置及臭氧分析装置的零点、跨点、线性的校准。所述校准系统包括动态稀释校准装置、零气发生装置和钢瓶气体；当零点校准时，由零气发生装置产生不含污染物的洁净空气，再通过动态稀释校准装置供给需要校准的仪器；当跨点或线性校准时，洁净空气和标准气体通过动态稀释校准装置进行混合，混合浓度可在动态稀释校准装置上设置，将混合后已知浓度的气体供给需要校准的仪器。
进一步地，所述监测仪还包括大气挥发性有机物质谱仪29和单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪31，其中大气挥发性有机物质谱仪29设置于机柜C30上，用于用于监测大气中挥发性有机物的种类和浓度；单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪31用于监测单个PM2.5颗粒的化学组分。
通过对大气中PM2.5、PM10、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、氮氧化物、甲烷非甲烷总碳氢等的监测，了解监测区域内的空气质量现状，单颗粒气溶胶飞行质谱仪和在线挥发性有机物质谱是监测颗粒物化学组分和大气中有机物成分的设备，通过组分和成分的分析，锁定污染物的来源，通过多种监测设备的融合，能够有效的监测和分析大气的成分，并快速做出判断。
机柜A17和机柜C30分别设置于工作舱1的前部和尾部，机柜B23和机柜D44设置于工作舱1的中间位置，机柜B23上设有动态平衡支撑控制面板，所述动态平衡支撑控制面板用于控制工作舱1底部的车体支撑9的伸缩，机柜A17上设有供电控制面板。
工控机设置于机柜A17内，用于二氧化硫分析装置、氮氧化物分析装置、一氧化碳分析装置、臭氧分析装置、PM10分析仪和PM2.5分析仪的数据采集、存储和控制。
工作舱1的顶部设有气象五参数监测仪，气象五参数监测仪通过设置于工作舱1内部、并且由工作舱1的顶部伸出的气动升降杆6支撑，气象五参数监测仪的高度通过气动升降杆6调整。气象五参数监测仪用于监测风向、风速、气温、气压及湿度。
所述大气污染物移动监测装置还包括UPS电源系统，UPS电源系统包括电源转换仓11、UPS40、蓄电池41及稳压电源42，其中电源转换仓11设置于工作舱1的底部，蓄电池41和稳压电源42设置于电源转换仓11内、并且相互连接，UPS40设置于工作舱1内与蓄电池41及工控机连接。UPS电源系统可以保障工控机在停电之后继续工作一段时间，以能够紧急存盘，不致因停电而影响工作或丢失数据。本发明通过数据传输系统将现场监测数据远程传输给管理人员，保证获取监测数据的及时性。
工作舱1采用大板方舱制作工艺，具有较高的安全性，并做了必要的隔音、隔热处理；工作舱空间较为宽敞(尺寸为：长＝5200mm、宽＝2100mm、高＝1950mm)，能够为监测设备提供足够的放置空间；对防震要求高的设备优先放置在震动较小的中部，放置设备的安装台采用抗腐蚀、不能燃烧、不吸收有毒物质、易清洁、安全可再利用的符合实验室标准的材质，同时仪器摆放充分考虑操作的便捷性和维护的方便性；还配备了两台发电机、两套空调系统、安保系统、车内外照明系统及车体外部大屏幕展示等辅助设施。
通过安防监控系统可以实时查看平台内温度、湿度、空调、排风、供电系统是否正常，标气是否泄漏、室内是否漏水，一旦发现指标异常、有人闯入、吸烟及火灾等，系统会自动报警、通知管理人员，可远程切断电源或采取相应措施减少损失。数据传输系统不仅可以记录监测数据，方便日后的查找与存档也可将现场监测数据远程实时传输给管理人员，保证获取监测数据的及时性。
本发明的一实施例中，运载汽车的右后部及右前部各开发电机舱体及舱门，前部左右均设有随车物品放置舱体及舱门，方舱前部车辆左侧安装明窗。两部空调室外机悬挂于厢体前部，隐藏在导流罩后，行车过程中其中一部可以工作，为厢体供暖或制冷，驻车后连接市电或发电机供电两部可同时工作。仪器机柜安装在车箱体的前部和后轴上，机柜后部留有检修的空间，并安装存放三个8L气瓶和气路管道。实验区左前部安装L型工作台，工作台内部安装蓄电池及电器稳压设备，实验方舱顶部安装依次安装工作照明灯六个，保证舱内照明大于150lux的照明要求。顶部安装排风扇，以排除舱内有污染的气体，同时具有特殊情况下逃生功能。实验方舱顶部外部安装车顶平台，升降杆、采样头、照明系统、图像采集系统等设备。车底有液压支撑系统。基于联通3G WCDMA，建立一个网络视频的综合应用平台，实现车载终端到指挥中心的综合视频应用，可以给环保部门执行任务提供一个的通信支持平台。
本发明具有自动化程度高、效率高、能耗低、节省成本等特点，实现了大气由定点、被动监测向移动、主动监测的转变。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种大气污染物移动监测装置，其特征在于，包括移动载体及安装在所述移动载体上的工作舱(1)，所述工作舱(1)内通过减震装置安装有多个机柜，所述机柜内设有用于监测大气污染物的监测仪及工控机，所述工控机用于所述监测仪的数据采集、存储和控制。
2.根据权利要求1所述的大气污染物移动监测装置，其特征在于，所述减震装置为钢丝绳减震器，所述机柜的顶部及底部通过多个钢丝绳减震器与所述工作舱(1)连接。
3.根据权利要求1所述的大气污染物移动监测装置，其特征在于，所述监测仪包括PM10分析仪、PM2.5分析仪、二氧化硫分析装置、氮氧化物分析装置、一氧化碳分析装置及臭氧分析装置，其中PM10分析仪和PM2.5分析仪分别设置于机柜A(17)和机柜B(23)中，所述PM10分析仪的采样杆I(2)和所述PM2.5分析仪的采样杆II(4)由所述工作舱(1)的顶部伸出；所述二氧化硫分析装置、氮氧化物分析装置、一氧化碳分析装置及臭氧分析装置设置于机柜D(44)中、并且均通过由所述工作舱(1)的顶部伸出的采样杆III(5)采样。
4.根据权利要求3所述的大气污染物移动监测装置，其特征在于，所述监测仪还包括校准系统，所述校准系统用于所述二氧化硫分析装置、氮氧化物分析装置、一氧化碳分析装置及臭氧分析装置的零点、跨点、线性的校准。
5.根据权利要求4所述的大气污染物移动监测装置，其特征在于，所述校准系统包括动态稀释校准装置、零气发生装置和钢瓶气体；当零点校准时，由所述零气发生装置产生不含污染物的洁净空气，再通过所述动态稀释校准装置供给需要校准的仪器；当跨点或线性校准时，洁净空气和标准气体通过动态稀释校准装置进行混合，混合浓度可在动态稀释校准装置上设置，将混合后已知浓度的气体供给需要校准的仪器。
6.根据权利要求3所述的大气污染物移动监测装置，其特征在于，所述监测仪还包括大气挥发性有机物质谱仪(29)和单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪(31)，其中大气挥发性有机物质谱仪(29)设置于机柜C(30)上，用于用于监测大气中挥发性有机物的种类和浓度；所述单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪(31)用于监测单个PM2.5颗粒的化学组分。
7.根据权利要求6所述的大气污染物移动监测装置，其特征在于，所述机柜A(17)和机柜C(30)分别设置于所述工作舱(1)的前部和尾部，所述机柜B(23)和机柜D(44)设置于所述工作舱(1)的中间位置。
8.根据权利要求1所述的大气污染物移动监测装置，其特征在于，所述工作舱(1)的顶部设有气象五参数监测仪，所述气象五参数监测仪通过设置于所述工作舱(1)内部、并且由所述工作舱(1)的顶部伸出的气动升降杆(6)支撑，所述气象五参数监测仪的高度通过所述气动升降杆(6)调整。
9.根据权利要求1所述的大气污染物移动监测装置，其特征在于，还包括UPS电源系统，所述UPS电源系统包括电源转换仓(11)、UPS(40)、蓄电池(41)及稳压电源(42)，其中电源转换仓(11)设置于所述工作舱(1)的底部，所述蓄电池(41)和稳压电源(42)设置于所述电源转换仓(11)内、并且相互连接，所述UPS(40)设置于所述工作舱(1)内与所述蓄电池(41)及所述工控机连接。
10.根据权利要求1-9任一项所述的大气污染物移动监测装置，其特征在于，所述移动载体为运载汽车，所述运载汽车的车体底部设有可伸缩的车体支撑(9)。
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