CN107817137A - 大气无组织排放监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种大气无组织排放监测系统及方法，风速传感器实时检测风速，风向传感器实时检测风向，主机不断地接收风速值和风向值，将风速值和风向值通传至接收单元；控制单元计算设定时段内的风速平均值和风向平均值，根据风速值、风向值、采样装置位置信息及云量测定值计算设定时段内的大气稳定度，并分别判断风速平均值是否在设定风速范围内、风向平均值是否在设定风向范围内、及大气稳定度是否在设定大气稳定度范围内，在三个判断条件满足预先设定条件时发送第一采样控制信号至无线接收器；GPS定位系统定位采样装置的位置信息并将采样装置位置信息传至接收单元，大气采样器在接收到无线接收器传来的第一采样控制信号后进行大气采样。

Description

大气无组织排放监测系统及方法
技术领域
本发明涉及废气排放监测技术领域，特别是涉及一种大气无组织排放监测系统及方法。
背景技术
在对企业进行环保执法或检查时，需对企业排放的无组织废气进行监测，作为执法或管理的依据。根据规范要求，监测过程必须满足规定的气象(风速、风向及大气稳定度)条件，因为这些气象参数对于污染物的稀释和扩散有着重要的影响，对监测结果的代表性具有重要意义。
目前还没有针对大气无组织监测气象条件测定并判断的系统，监测时仅使用便携式风速风向仪进行气象条件的简单测定，因此存在很大的缺陷：
1、未能根据要求判断气象条件是否满足规范要求；
2、当监测过程中气象条件发生显著变化，导致监测点位或气象条件不符合监测要求时，则需要改变监测点位，并重新监测，不仅浪费时间，而且原先监测的样品作废，导致监测效率低下；
3、当监测结果存在争议，特别是监测的对象周边有其他企业影响时，监测结果往往会受到企业质疑，即便整个监测过程中气象条件满足要求，监测部门也很难提供完整的数据证据来支撑监测的代表性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种大气无组织排放监测系统及方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种大气无组织排放监测系统，其特点在于，其包括一位于监测点附近的开阔地带的气象条件测定装置、一气象条件判断装置和一位于该监测点的采样装置；
该气象条件测定装置包括一支架、一升降杆、一集成台、一风速传感器、一风向传感器、一无线传输模块和一主机，该升降杆固定于该支架上，该集成台固定于该升降杆上，该风速传感器、该风向传感器、该无线传输模块和该主机均固定于该集成台上；
该气象条件判断装置包括接收单元、控制单元和发送单元；
该采样装置包括无线接收器、大气采样器和GPS定位系统；
该风速传感器用于实时检测风速，该风向传感器用于实时检测风向，该主机用于不断地接收传来的风速值和风向值，并将该风速值和该风向值通过该无线传输模块传输至该接收单元；
该接收单元用于将该风速值和该风向值传输至该控制单元，该控制单元用于计算设定时段内的风速平均值和风向平均值，根据该风速值、该风向值、该接收单元传来的采样装置位置信息、及云量测定值计算设定时段内的大气稳定度，并分别判断该风速平均值是否在设定风速范围内、该风向平均值是否在设定风向范围内、及该大气稳定度是否在设定大气稳定度范围内，在风速平均值判断条件、风向平均值判断条件和大气稳定度判断条件满足预先设定条件时通过该发送单元发送一第一采样控制信号至该无线接收器；
该GPS定位系统用于定位该采样装置的位置信息并将该采样装置位置信息传输至该接收单元，该大气采样器用于在接收到该无线接收器传来的第一采样控制信号后进行大气采样。
较佳地，在风速平均值判断条件、风向平均值判断条件和大气稳定度判断条件均为是时通过该发送单元发送该第一采样控制信号至该无线接收器。
较佳地，该控制单元用于在风速平均值判断条件或风向平均值判断条件或大气稳定度判断条件为否时通过该发送单元发送一第二采样控制信号至该无线接收器，该大气采样器用于在接收到该无线接收器传来的第二采样控制信号后不进行大气采样。
较佳地，该主机上设置有供用户设置测量时长、测量周期的控制面板、启动按钮以及停止按钮。
较佳地，该风速传感器用于测量一定时间段内的初始风向，该主机用于计算一定时间段内的初始平均风向值，根据该初始平均风向值，将该采样装置布设在待测无组织排放源的下风向边界，使得以待测无组织排放源为顶点发射到该采样装置丙的射线形成的角度S0等于初始平均风向。
较佳地，该设定风向范围为[S0-b,S0+b]。
本发明还提供一种大气无组织排放监测方法，其特点在于，其利用上述的大气无组织排放监测系统实现，该方法包括以下步骤：
S1、该风速传感器实时检测风速，该风向传感器实时检测风向；
S2、该主机不断地接收传来的该风速值和该风向值，并将该风速值和该风向值通过该无线传输模块传输至该接收单元；
S3、该控制单元根据该风速值和该风向值分别计算设定时段内的风速平均值和风向平均值，根据该风速值、该风向值、该采样装置位置信息及该云量测定值计算设定时段内的大气稳定度；
S4、该控制单元分别判断该风速平均值是否在设定风速范围内、该风向平均值是否在设定风向范围内、及该大气稳定度是否在设定大气稳定度范围内，在风速平均值判断条件、风向平均值判断条件和大气稳定度判断条件满足预先设定条件时则进入步骤S5；
S5、该控制单元通过该发送单元发送该第一采样控制信号至该无线接收器；
S6、该大气采样器在接收到该无线接收器传来的第一采样控制信号后进行大气采样。
较佳地，在风速平均值判断条件、风向平均值判断条件和大气稳定度判断条件均为是时进入步骤S5。
较佳地，在风速平均值判断条件或风向平均值判断条件或大气稳定度判断条件为否时进入步骤S7；
S7、该控制单元通过该发送单元发送该第二采样控制信号至该无线接收器；
S8、该大气采样器在接收到该无线接收器传来的第二采样控制信号后不进行大气采样。
较佳地，该风速传感器用于测量一定时间段内的初始风向，该主机用于计算一定时间段内的初始平均风向值，根据该初始平均风向值，将该采样装置布设在待测无组织排放源的下风向边界，使得以待测无组织排放源为顶点发射到该采样装置丙的射线形成的角度S0等于初始平均风向。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明解决了现有采样不能确保全过程气象条件满足规范要求、采样效率低下以及无法提供全过程数据证据支撑采样代表性的问题，最大限度保证环境执法中对企业大气无组织排放监测期间气象条件满足规范要求，为环境部门执法的公正性和采样的代表性提供了技术保障及数据支撑。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的大气无组织排放监测系统的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的大气无组织排放监测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供一种大气无组织排放监测系统，其包括一位于监测点附近的开阔地带的气象条件测定装置1、一气象条件判断装置2和一位于该监测点的采样装置3，其中，气象条件判断装置2可以为电脑、手机或平板电脑。
该气象条件测定装置1包括一三角支架、一升降杆、一集成台、一风速传感器、一风向传感器、一无线传输模块和一主机，该升降杆固定于该三角支架上，该集成台固定于该升降杆上，该风速传感器、该风向传感器、该无线传输模块和该主机均固定于该集成台上，该主机上还设置有供用户设置测量时长、测量周期的控制面板、启动按钮以及停止按钮。
该气象条件判断装置2包括接收单元、控制单元和发送单元。
该采样装置3包括无线接收器、大气采样器和GPS定位系统。
下面具体介绍上述各部件所具备的功能：
该风速传感器用于测量一定时间段内的初始风向，该主机用于计算一定时间段内的初始平均风向值，根据该初始平均风向值，将该采样装置3布设在被监测企业的待测无组织排放源4的下风向边界，使得以待测无组织排放源4为顶点发射到该采样装置(即监测点)的射线形成的角度S0等于初始平均风向。
该风速传感器用于实时检测风速，分辨率不大于0.1m/s，该风向传感器用于实时检测风向，分辨率不大于5°，该主机用于不断地接收传来的风速值和风向值，并将该风速值和该风向值通过该无线传输模块传输至该接收单元，该升降杆可控制该风速传感器和该风向传感器处在0.5-2米的高度；支架为三角形状，用于上述部件的支撑。。
该接收单元用于将该风速值和该风向值传输至该控制单元，该控制单元用于计算设定时段内的风速平均值V和风向平均值S，根据该风速值、该风向值、该接收单元传来的采样装置位置信息、及云量测定值计算设定时段内的大气稳定度E，并分别判断该风速平均值V是否在设定风速范围[V0-a,V0+a]内、该风向平均值S是否在设定风向范围[S0-b,S0+b]内、及该大气稳定度是否在设定大气稳定度范围内，在均为是时通过该发送单元发送一第一采样控制信号至该无线接收器，该大气采样器用于在接收到该无线接收器传来的第一采样控制信号后进行大气采样；否则通过该发送单元发送一第二采样控制信号至该无线接收器，该大气采样器用于在接收到该无线接收器传来的第二采样控制信号后不进行大气采样。
该大气采样器可实现以下功能：设定或预设采样时间和流量(满足小、中流量)及其它相关参数、采样体积的自动计算(工况、标态)、温度补偿、数据储存和查询、故障提示、多通道采样、气态污染物或颗粒态污染物的采样等等，即满足目前环境监测相关设备的技术要求。
该GPS定位系统用于定位该采样装置的位置信息并将该采样装置位置信息传输至该接收单元。
此外，该控制单元接收的信号可以是气象条件测定装置传输来的，也可以是其他来源(比如附近气象站数据)传输来的。
如图2所示，本实施例还提供一种大气无组织排放监测方法，其利用上述的大气无组织排放监测系统实现，该方法包括以下步骤：
步骤101、该风速传感器实时检测风速，该风向传感器实时检测风向；
步骤102、该主机不断地接收传来的该风速值和该风向值，并将该风速值和该风向值通过该无线传输模块传输至该接收单元；
步骤103、该控制单元根据该风速值和该风向值分别计算设定时段内的风速平均值和风向平均值，根据该风速值、该风向值、该采样装置位置信息及该云量测定值计算设定时段内的大气稳定度；
步骤104、该控制单元分别判断该风速平均值是否在设定风速范围内、该风向平均值是否在设定风向范围内、及该大气稳定度是否在设定大气稳定度范围内，在均为是时则进入步骤105，否则进入步骤107；
步骤105、该控制单元通过该发送单元发送该第一采样控制信号至该无线接收器；
步骤106、该大气采样器在接收到该无线接收器传来的第一采样控制信号后进行大气采样；
步骤107、该控制单元通过该发送单元发送该第二采样控制信号至该无线接收器；
步骤108、该大气采样器在接收到该无线接收器传来的第二采样控制信号后不进行大气采样。
监测完成后，气象条件判断装置2储存的每个设定时段T0的V、S、E及设定的判断条件均可导出，用于作为监测全过程监测点位和气相条件符合性的证据。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大气无组织排放监测系统，其特征在于，其包括一位于监测点附近的开阔地带的气象条件测定装置、一气象条件判断装置和一位于该监测点的采样装置；
该气象条件测定装置包括一支架、一升降杆、一集成台、一风速传感器、一风向传感器、一无线传输模块和一主机，该升降杆固定于该支架上，该集成台固定于该升降杆上，该风速传感器、该风向传感器、该无线传输模块和该主机均固定于该集成台上；
该气象条件判断装置包括接收单元、控制单元和发送单元；
该采样装置包括无线接收器、大气采样器和GPS定位系统；
该风速传感器用于实时检测风速，该风向传感器用于实时检测风向，该主机用于不断地接收传来的风速值和风向值，并将该风速值和该风向值通过该无线传输模块传输至该接收单元；
该接收单元用于将该风速值和该风向值传输至该控制单元，该控制单元用于计算设定时段内的风速平均值和风向平均值，根据该风速值、该风向值、该接收单元传来的采样装置位置信息、及云量测定值计算设定时段内的大气稳定度，并分别判断该风速平均值是否在设定风速范围内、该风向平均值是否在设定风向范围内、及该大气稳定度是否在设定大气稳定度范围内，在风速平均值判断条件、风向平均值判断条件和大气稳定度判断条件满足预先设定条件时通过该发送单元发送一第一采样控制信号至该无线接收器；
该GPS定位系统用于定位该采样装置的位置信息并将该采样装置位置信息传输至该接收单元，该大气采样器用于在接收到该无线接收器传来的第一采样控制信号后进行大气采样。
2.如权利要求1所述的大气无组织排放监测系统，其特征在于，在风速平均值判断条件、风向平均值判断条件和大气稳定度判断条件均为是时通过该发送单元发送该第一采样控制信号至该无线接收器。
3.如权利要求2所述的大气无组织排放监测系统，其特征在于，该控制单元用于在风速平均值判断条件或风向平均值判断条件或大气稳定度判断条件为否时通过该发送单元发送一第二采样控制信号至该无线接收器，该大气采样器用于在接收到该无线接收器传来的第二采样控制信号后不进行大气采样。
4.如权利要求1所述的大气无组织排放监测系统，其特征在于，该主机上设置有供用户设置测量时长、测量周期的控制面板、启动按钮以及停止按钮。
5.如权利要求1所述的大气无组织排放监测系统，其特征在于，该风速传感器用于测量一定时间段内的初始风向，该主机用于计算一定时间段内的初始平均风向值，根据该初始平均风向值，将该采样装置布设在待测无组织排放源的下风向边界，使得以待测无组织排放源为顶点发射到该采样装置丙的射线形成的角度S0等于初始平均风向。
6.如权利要求5所述的大气无组织排放监测系统，其特征在于，该设定风向范围为[S0-b,S0+b]。
7.一种大气无组织排放监测方法，其特征在于，其利用如权利要求1所述的大气无组织排放监测系统实现，该方法包括以下步骤：
S1、该风速传感器实时检测风速，该风向传感器实时检测风向；
S2、该主机不断地接收传来的该风速值和该风向值，并将该风速值和该风向值通过该无线传输模块传输至该接收单元；
S3、该控制单元根据该风速值和该风向值分别计算设定时段内的风速平均值和风向平均值，根据该风速值、该风向值、该采样装置位置信息及该云量测定值计算设定时段内的大气稳定度；
S4、该控制单元分别判断该风速平均值是否在设定风速范围内、该风向平均值是否在设定风向范围内、及该大气稳定度是否在设定大气稳定度范围内，在风速平均值判断条件、风向平均值判断条件和大气稳定度判断条件满足预先设定条件时则进入步骤S5；
S5、该控制单元通过该发送单元发送该第一采样控制信号至该无线接收器；
S6、该大气采样器在接收到该无线接收器传来的第一采样控制信号后进行大气采样。
8.如权利要求7所述的大气无组织排放监测方法，其特征在于，在风速平均值判断条件、风向平均值判断条件和大气稳定度判断条件均为是时进入步骤S5。
9.如权利要求8所述的大气无组织排放监测方法，其特征在于，在风速平均值判断条件或风向平均值判断条件或大气稳定度判断条件为否时进入步骤S7；
S7、该控制单元通过该发送单元发送该第二采样控制信号至该无线接收器；
S8、该大气采样器在接收到该无线接收器传来的第二采样控制信号后不进行大气采样。
10.如权利要求7所述的大气无组织排放监测方法，其特征在于，该风速传感器用于测量一定时间段内的初始风向，该主机用于计算一定时间段内的初始平均风向值，根据该初始平均风向值，将该采样装置布设在待测无组织排放源的下风向边界，使得以待测无组织排放源为顶点发射到该采样装置丙的射线形成的角度S0等于初始平均风向。
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