CN109374365A - 一种大气成分高空梯度引流观测系统 - Google Patents

一种大气成分高空梯度引流观测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大气成分高空梯度引流观测系统，该系统包括：至少一个抽气管、至少一个抽气泵和气体分配器；抽气管依托于高层建筑安装，延伸至预定高度，抽气管的一端用于抽取所述预定高度的高空气体；抽气泵连接至所述抽气管，用于将高空气体由所述抽气管的高空端抽取至低空端抽取，并由抽气管的低空端抽取至气体分配器。通过实施本发明，将不同高度的高空空气无损地抽取到地面，受天气因素影响小，操作简单，从而能够实现全天候对不同高度的高空空气引流观测。

Description

一种大气成分高空梯度引流观测系统
技术领域
本发明涉及大气污染物观测技术领域，具体涉及一种大气成分高空梯度引流观测系统。
背景技术
随着城市楼层高度不断增加，大气污染物对居民环境健康的影响不仅仅局限在地表。目前，由于高层污染物观测资料的缺乏，对于大气边界层污染物垂直分布特征和垂直输送影响机理的认识仍然十分有限，重污染期间空气质量模型模拟仍然存在很大偏差。
大于50米空中污染物的连续在线观测通常是十分困难的，目前高空中的大气污染物垂直观测主要通过以下三种途径：1、将监测设备置于飞机、系留艇等载体上，开展廓线监测；2、将观测设备置于高层建筑上观测；3、利用雷达等设备开展垂直观测。但是以上三种方式对观测条件都有一定的局限性，如(1)的方法无法做到长期连续的观测，(2)只能实现单点的观测，且需要小型化仪器配合等，(3)受限于反演技术且易受干扰等。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种大气成分高空梯度引流观测系统，以解决现有技术中需要将空气采集装置设置于高空采集高空气体，进而对高空气体进行分析，操作复杂，观测条件要求高，不易实现的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种大气成分高空梯度引流观测系统，包括：至少一个抽气管、至少一个抽气泵和气体分配器；所述抽气管依托于高层建筑安装，延伸至预定高度，所述抽气管的高空端用于抽取所述预定高度的高空气体；所述抽气泵连接至所述抽气管，用于将所述高空气体由所述抽气管的高空端抽取至低空端，并由所述抽气管的低空端抽取至所述气体分配器。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：至少一个气体分析仪器，所述至少一个气体分析仪器，用于所述对所述气体分配器内的高空气体的成分进行分析。
结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：颗粒物过滤保护装置；其中，所述颗粒物过滤保护装置设置于所述抽气泵的低空端，用于对所述高空气体中的颗粒进行过滤。
结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：压力监测仪；压所述力监测仪用于监测所述气体分配器内的第一压力值，并用于监测所述抽气管高空端处的第二压力值。
结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：电磁阀和定时器；所述电磁阀按照所述定时器预设的时间控制所述至少一个抽气泵的运行，用于将不同高度的高空气体抽气至所述气体分配器。
结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：冷凝水自动排除装置，所述冷凝水自动排除装置设置于所述抽气泵的另一端，用于排除所述高空气体中的冷凝水。
结合第一方面，在第一方面第六实施方式中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：防雨和防虫保护罩；所述防雨和防虫保护罩设置在抽气管进气端，用于防止飞虫和雨水进入抽气管中。
结合第一方面，在第一方面第七实施方式中，所述抽气管用遮光材料包裹表面。
结合第一方面，在第一方面第八实施方式中，所述抽气管采用内径3.2cm的聚四氟乙烯管。
结合第一方面第八实施方式，在第一方面第九实施方式中，所述聚四氟乙烯管采用套管连接方式。
与现有技术对比，本发明具有如下的有益效果：本发明将不同高度的高空气体无损抽取到地面进行气体分析，不受天气因素影响，从而能够实现全天候对高空空气的实时梯度监测；本发明的气体分析仪器位于地面，测量员可根据要求选择对不同气体成分进行分析，工作效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例中大气成分高空梯度引流观测系统的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供一种大气成分高空梯度引流观测系统，如图1所示：该大气成分高空梯度引流观测系统包括：至少一个抽气管1、至少一个抽气泵2和气体分配器3；抽气管1依托于高层建筑安装，延伸至预定高度，抽气管1的一端用于抽取预定高度的高空气体；抽气泵2连接至所述抽气管，用于将高空气体由抽气管1的高空端抽取至低空端，并由抽气管1的低空端抽取至气体分配器3。
具体地，在实际应用中，根据不同材质的管线，对大气中高反应性的气体种类进行测试。根据不同气体种类在大气中的寿命，再考虑滞留时间和抽气造成的压降这两个因素的影响，从而可以计算出气体最佳的流速和抽气泵的功率。
通过本发明实施例的大气成分高空梯度引流观测系统，抽气泵通过抽气管无损地抽取不同高度的高空气体至地面，受天气因素影响小，操作简单方便，从而能够实现全天候对不同高度的高空气体引流观测。
为了进一步对高空大气进行分析，以判断其污染程度或者分析其气体成分，在一个可选实施例中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：至少一个气体分析仪器。具体地，气体分析仪器为紫外线吸收光度法分析仪，可检测出臭氧气体，诸如此类用于气体成分分析的仪器。
在本发明的一个实施例中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：颗粒物过滤保护装置，在实际应用中，该颗粒物过滤保护装置为颗粒过滤网，设置于所述抽气泵的低空端，用于对所述高空气体中的颗粒进行过滤，防止空气中的灰尘颗粒让后续设备产生故障。
在本发明的一个实施例中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：压力监测仪，压力监测仪用于监测所述气体分配器内的第一压力值，压力监测仪并用于监测抽气管高空端处的第二压力值。进而可以根据测得的压力值调整抽气泵的工作状态，以保证气体分配器内的压力与抽气管进气端处的高空压力差小于20hPa。
在本发明的一个实施例中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：电磁阀和定时器；电磁阀按照定时器预设的时间控制至少一个抽气泵的运行，用于将不同高度的高空气体抽取至气体分配器，气体分配器再将不同高度的高空气体分配给至少一个气体分析仪器，实现对不同高度的高空空气质量的梯度观测。
在本发明的一个实施例中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：冷凝水自动排除装置，由于在湿度大的环境中，引流过程中会在抽气管内壁形成液态水影响到样品气体的性质，该冷凝水自动排除装置设置于所述抽气泵的另一端，用于排除所述高空气体在抽气管中的冷凝水。
在本发明的一个实施例中，大气成分高空梯度引流观测系统还包括：防雨和防虫保护罩；该防雨和防虫保护罩设置在抽气管进气端，用于防止飞虫和雨水进入抽气管中，可减少该大气成分高空梯度引流观测系统受到下雨天和环境的影响。
在本发明的一个实施例中，大气成分高空梯度引流观测系统的抽气管用遮光材料包裹表面，在实际应用中，可采取铝箔对抽气管进行保护处理，防止样品气体发生光化学反应，减少了气体引流过程中的损失。
在本发明的一个实施例中，大气成分高空梯度引流观测系统的抽气管材料采用内径3.2cm的聚四氟乙烯管，聚四氟乙烯具有高润滑、耐气候、不粘附的性质，采用聚四氟乙烯管作为抽气管，减少样品空气在管内流动时的损失，提高后续气体成分的观测准确性，并且使用寿命长。
在本发明的一个实施例中，大气成分高空梯度引流观测系统的聚四氟乙烯管采用套管连接方式，在实际应用中，聚四氟乙烯管通常由多节管子连接而成。为避免热胀冷缩导致漏气，所以不采用卡套链接方式，采用套管连接方式，套管具有一定的弹性保证密封性，且在特殊温度环境下保持长久寿命。
通过本发明实施例提供的大气成分高空梯度引流观测系统，可以实时将不同高度的高空空气无损地抽取至地面的气体分配器中，进行气体成分分析，对观测条件的要求小，操作简单，使用成本低，从而能够实现全天候不同大气种类和其浓度的观测。
本发明实施例提供，大气成分高空梯度引流观测系统，可选地，在本发明的一些实施例中，该系统可应用于200米高空大气污染物的实时观测：内径3.2cm的聚四氟乙烯管依托气象观测铁塔采用套管连接方式进行安装，聚四氟乙烯管表面缠绕铝箔，聚四氟乙烯管的进气口安装防虫和防雨保护罩。抽气泵采用旋片式抽气泵，压力监测仪监测气体分配器内的压力值和抽气管进气端处的高空压力值，根据两个压力值，调整抽气泵的功率，使气体分配器内的压力与抽气管进气端处的高空压力差小于20hPa，电磁阀按照定时器预设的时间控制旋片式抽气泵的运行状态，将高空气体以流速20立方米/小时被抽取至气体容器，被抽取的高空气体先经过颗粒过滤装置，再经过冷凝水自动排除装置后，由气体分配器分配给－50℃除却装置排除水汽干扰后，再通入相关气体分析仪中，或者直接由气体分配器分配给其他气体分析仪器中，进行后续的大气污染物的观测。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种大气成分高空梯度引流观测系统，其特征在于，包括：至少一个抽气管、至少一台抽气泵和气体分配器；
所述抽气管依托于高层建筑安装，延伸至预定高度，所述抽气管的高空端用于抽取所述预定高度的高空气体；
所述抽气泵连接至所述抽气管，用于将所述高空气体由所述抽气管的高空端抽取至低空端，并由所述抽气管的低空端抽取至所述气体分配器。
2.根据权利要求1所述的大气成分高空梯度引流观测系统，其特征在于，还包括：至少一个气体分析仪器；
所述至少一个气体分析仪器，用于对所述气体分配器内的高空气体的成分进行分析。
3.根据权利要求1所述的大气成分高空梯度引流观测系统，其特征在于，还包括：颗粒物过滤保护装置；
所述颗粒物过滤保护装置设置于所述抽气泵的低空端，用于对所述高空气体中的颗粒进行过滤。
4.根据权利要求1所述的大气成分高空梯度引流观测系统，其特征在于，还包括：压力监测仪；
所述压力监测仪用于监测所述气体分配器内的第一压力值，并用于监测所述抽气管高空端处的第二压力值。
5.根据权利要求4所述的大气成分高空梯度引流观测系统，其特征在于，还包括：电磁阀和定时器；
所述电磁阀按照所述定时器预设的时间控制所述至少一个抽气泵的运行，用于将不同高度的高空气体抽气至所述气体分配器。
6.根据权利要求1所述的大气成分高空梯度引流观测系统，其特征在于，还包括：冷凝水自动排除装置，
所述冷凝水自动排除装置设置于所述抽气泵的另一端，用于排除所述高空气体中的冷凝水。
7.根据权利要求1所述的大气成分高空梯度引流观测系统，其特征在于，还包括：防雨和防虫保护罩；
所述防雨和防虫保护罩设置在抽气管进气端，用于防止飞虫和雨水进入抽气管中。
8.根据权利要求1所述的大气成分高空梯度引流观测系统，其特征在于，所述的抽气管用遮光材料包裹表面。
9.根据权利要求1所述的大气成分高空梯度引流观测系统，其特征在于，所述抽气管采用内径3.2cm的聚四氟乙烯管。
10.根据权利要求9所述的大气成分高空梯度引流观测系统，其特征在于，所述聚四氟乙烯管采用套管连接方式。
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