CN109655387A - 一种用于在建筑监理现场的粉尘监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，包括外壳、采样泵、两个相互连通的、呈管状结构的第一探测室和第二探测室、一个用于发射两束激光束的激光发射装置、两个激光接收装置，两个激光接收器分别对应接收来自第一探测室和第二探测室的激光束，并且通过信号处理装置进行处理。本发明的优点是能够采用两路通道对粉尘浓度进行测定，一方面能够避免单一监测产生的误导性监测，另外，能够避免其中一路监测通道失效而导致的监测延误，提高了粉尘在线监测的准确性和安全性。

Description

一种用于在建筑监理现场的粉尘监测装置

技术领域

本发明涉及建筑粉尘监测的技术领域，尤其是涉及一种用于在建筑监理现场的粉尘监测装置。

背景技术

目前，建筑工地一般都需要对粉尘进行监测，通常采用粉尘在线监测装置，能够实时地对建筑工地上的粉尘浓度进行监测。

现有的可参考授权公告号为CN206531760U的中国实用新型专利，其公开了一种粉尘浓度感应装置，包括壳体、安装在壳体内的风机、测定室和于测定室竖直相通的光电子测定腔，还包括与测定室水平相同的采样进气口，采样进气口的两端呈锥形且内部安装有激光发射管，通过红外激光散射远离对粉尘浓度进行测定。

还可参考授权公告号为CN207263580U的中国实用新型专利，其公开了一种建筑监理现场粉尘测定装置，包括外壳、设置于外壳表面的报警器，外壳顶部设置有进气口且进气口内部设置有激光发生器，激光发生器底部设置有检测室，检测室一端连接光电转换器，检测室的底部连接有抽风机，通过抽风机能够将待测气体从进气口内吸入，激光发生器产生一束激光对进入到检测室内的进行照射，通过激光散热远离，散射后的激光通过光电转换器将光信号转换为电信号，从而显示实时的粉尘浓度。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：

由于粉尘监测装置需要连续性监测，在实际的检测过程中，经常性地出现显示粉尘浓度严重偏离实际粉尘浓度，很大原因有元器件的损坏导致的检测失效，而失效后往往不能及时地找到替代设备进行监测，即使找到替代设备，更换时间较长，导致长时间的粉尘浓度无法得到监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，其优点是能够采用两路通道对粉尘浓度进行测定，一方面能够避免单一监测产生的误导性监测，另外，能够避免其中一路监测通道失效而导致的监测延误，提高了粉尘在线监测的准确性和安全性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，包括

外壳，所述外壳的顶部开设有进气口，所述外壳的底部开设有出气口；

探测室，所述探测室包括相互连通的、呈管状结构的第一探测室和第二探测室，所述第一探测室和第二探测室对称设置且相交呈V字形，所述第一探测室连接进气口，所述第二探测室连接出气口；所述第一探测室和第二探测室于各自的一侧外壁上开设有进光口，于各自的对侧外壁上开设有与进光口同轴线的出光口；

激光发射装置，其设置于外壳内部且位于探测室的进光口一侧，所述激光发射装置包括一个激光发射器和干涉镜，激光发射器通过干涉镜至少发射出两束激光束，两束激光束分别通过进光口入射至探测室内；

激光接收装置，其设置于所述外壳内部且位于探测室的出光口一侧，所述激光接收装置设置有两组，每组激光接收装置包括激光接收器和信号处理装置，两个激光接收器分别对应接收来自第一探测室和第二探测室的出光口的激光束，并且通过信号处理装置进行处理；

采样装置，其包括采样泵，所述采样泵设置于外壳内的底部，并连接所述出气口，所述采样泵工作时，外界的气流依次通过进气口、第一探测室、第二探测室，以及出气口。

通过采用上述技术方案，激光发射装置能够发射两束激光束对分别经过第一探测室和第二探测室的粉尘进行浓度测定，一方面由于单一激光散射测定容易产生误导性监测，比如极端天气影响，或者设备影响造成的单一激光散射产生的错误监测，不能确保监测结果的完全准确，而建筑粉尘监测关系到监管部门的审查以及企业的正常生产，一旦发生误导性监测，对监管部门以及企业都会造成较大的损失，通过对浓度的双重测定，能够确保监测结果的可靠性；同时，由于粉尘监测是一个连续性的监测，而单一激光散射测定一旦发生设备问题，比如激光接收器以及该条线路上的元器件问题，会中断监测，导致监测失效或者延误，而通过双重测定，能够在一条测试通道失效的情况仍然能够进行粉尘监测，避免了监测中断，维修人员可以在规定维修时间内对设备进行检修、维护，提高了粉尘在线监测的准确性和安全性。

本发明进一步设置为：所述激光发射器和干涉镜均位于所述第一探测室和第二探测室的对称轴线上。

通过采用上述技术方案，这样的设置为了保证激光发射器发出的激光束达到干涉镜后形成对称的两条激光束，且能够使得两条激光束保持相同的入射角度。

本发明进一步设置为：所述第一探测室和第二探测室相交的角度为90度。

通过采用上述技术方案，一方面保证激光束入射角度，同时保证位于对侧的激光接收器能够稳定地接收散射光。

本发明进一步设置为：第一探测室、第二探测室的进光口分别向激光发射器的方向垂直延伸形成与第一探测室、第二探测室相对应的第一进光通道和第二进光通道，第一进光通道与第二进光通道于激光发生器的发射口处相交汇；第一探测室、第二探测室的出光口分别向外垂直延伸形成与第一探测室、第二探测室相对应的第一受光通道和第二受光通道，所述第一受光通道与第一进光通道、第二受光通道与第二进光通道同轴设置。

通过采用上述技术方案，第一、二进光通道以及第一、二受光通道的设置，能够避免粉尘在弥漫在外壳内，根据需要，可以增加风幕/鞘气对光学组件进行保护，进光通道与受光通道的同轴设置，能够保证激光束的正常入射和接收。

本发明进一步设置为：所述外壳内部相对于激光发射器的另一侧设置有加强板，所述加强板包括平行与外壳侧壁的安装板以及由安装板的上下两端各自倾斜延伸形成的固定板，固定板连接所述第一受光通道和第二受光通道；所述安装板的内表面通过加强杆固定连接于第一探测室和第二探测室相交的背部。

通过采用上述技术方案，通过设置的加强板能够对探测室以及进、受光通道进行固定，由于粉尘浓度监测以及激光散热测定的灵敏性，探测室以及进、受光通道必须保证稳定。

本发明进一步设置为：所述第一探测室和第二探测室的外壁上安装有超声波除尘器。

通过采用上述技术方案，通过设置的超声波除尘器能够使得吸附在第一探测室和第二探测室内壁上的粉尘脱离内壁，通过采样泵将粉尘清除，避免对后续取样的粉尘浓度造成影响，提高了粉尘浓度测定的准确性。

本发明进一步设置为：所述超声波除尘器设置有两个，一个设置于第一探测室和第二探测室相交的背部，一个相对地设置于第一探测室和第二探测室相交的前部。

通过采用上述技术方案，在实际的使用过程中发现，在第一探测室和第二探测室相交的背部设置超声波除尘器，其能够较好的将第一探测室和第二探测室靠近背部的内部上的粉尘清除，但是，在同等条件下测定后，仍然发现有较大误差存在，经拆装发现，在第一探测室和第二探测室相对的一侧内壁上的粉尘并没有得到有效地清除，通过在第一探测室和第二探测室相交的前部设置超声波除尘器，问题得到了有效地解决，通过两个超声波除尘器，能够将第一探测室和第二探测室内两侧内壁上的粉尘有效地清除，保证了后续粉尘浓度测定结果的准确性。

本发明进一步设置为：所述信号处理装置包括依次连接的前置放大器、积分电路、模数转换器，以及单片机微处理器，所述前置放大器的输入端连接激光机接收器的输出端，所述激光发射器的输入端连接单片机微处理器。

本发明进一步设置为：该粉尘监测装置还包括湿度采集模块以及图像采集模块，当所述湿度采集模块采集到周围空气湿度超过预设阈值时，所述图像采集模块对周围环境进行图像采集并上传至云端存储。

通过采用上述技术方案，一些建筑工地为了能够掩盖粉尘污染事实，在位于粉尘监测装置的附近进行喷水，导致采样泵取样的空气并不能准确地反映出实际的空气粉尘浓度，此类现象屡禁不止且无法有效监控，通过在粉尘监测装置内设置湿度采集模块以及图像采集模块，能够对监测装置附近的湿度进行检测，一旦发现采集到的周围空气湿度超过预设阈值，图像采集模块能够对周围的环境进行图像采集并且上传云端存储。

本发明进一步设置为：还包括图像识别模块和报警模块，所述图像识别模块识别云端存储的图像，当发现图像中出现人工喷水干预监测时，所述图像识别模块项所述报警模块发送信号，所述报警模块发出报警信号，并将所述报警信号发送至监管部门，同时将可疑图像发送至监管部门审核。

通过采用上述技术方案，图像识别模块能够对采集到的可疑图像进行识别，当识别出有人工对监测装置进行干预后，能够向报警模块发出报警，并且将报警信号以及可疑图像发送至监管部门进行审核，并对违规行为作出惩处，保证了粉尘监测的可靠性。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1、通过设置的两个探测室并且分别对探测室内发射激光束，对粉尘浓度进行测定，提高了测定结果的可靠性，并且能够保证粉尘监测的连续性；

2、通过设置的两个超声波除尘器能够对吸附在探测室内壁上的粉尘进行有效地清除，提高了后续粉尘浓度测定的准确性和可靠性；

3、通过设置的湿度采集模块、图像采集模块、图像识别模块以及报警模块能够对建筑工地人工干预粉尘监测装置的违规行为进行记录，切实有效地提高了建筑工地对粉尘污染的重视度。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的信号处理装置的系统示意图；

图3是本发明的湿度采集模块以及图像采集模块连接的系统示意图。

图中，1、外壳；11、采样头；12、进气管；13、出气管；14、采样泵；15、排气管；2、探测室；21、第一探测室；22、第二探测室；3、激光发射装置；31、激光发射器；32、干涉镜；4、激光接收装置；41、激光接收器；42、信号处理装置；421、前置放大器；422、积分电路；423、模数转换器；424、单片机微处理器；5、第一进光通道；51、第一受光通道；6、第二进光通道；61、第二受光通道；7、超声波除尘器；8、加强板；81、安装板；82、固定板；9、连接板；10、湿度采集模块；101、图像采集模块；102、图像识别模块；103、报警模块；104、3G/4G网络；105、云端；106、监管系统。

具体实施方式

参照图1，为本发明公开的一种用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，包括外壳1、设置于外壳1内部的探测室2、设置于外壳1内的一侧且能够向探测室2内发射出两束激光束的激光发射装置3，以及设置于外壳1的另一侧且能够各自接收激光束的激光接收装置4。激光发射装置3发射出两束激光束，两束激光束进入探测室2内照射在含尘气流上，两束激光束产生的散射光分别通过激光接收装置4聚集接收，经过光电转换将光信号转换成电信号，经过平均计算法处理最终得到测量值。

具体的，外壳1整体呈矩形状，外壳1的顶部开设有进气口，进气口上安装有采样头11，采样头11的顶部封盖，两侧具有档栏对空气中的杂物进行遮挡；外壳1内设置有进气管12，进气管12的一端连接进气口，另一端连接探测室2；外壳1的底部开设有出气口，外壳1内部的底面上设置有采样装置，采样装置包括采样泵14和排气管15，采样泵14通过排气管15分别连接探测室2以及出气口。采样泵14开启后，在进气口、探测室2以及排气管15形成的通道内形成负压吸风，含尘气流进过进气管12、探测室2完成粉尘浓度测定后，经排气管15排出。

探测室2包括第一探测室21和第二探测室22，第一探测室21和第二探测室22为管状结构，且二者相互连通。第一探测室21和第二探测室22以外壳1的水平中心轴线为对称轴对称设置，且二者相交呈“V”字形，二者相交的角度优选为90度。第一探测室21和第二探测室22竖直放置，第一探测室21的上端通过第一固定板82固定，并且与进气管12连通；第二探测室22的下端通过与第一固定板82平行的第二固定板82固定，并且与排气管15连通。

为了能够使得含尘气流平滑的从第一探测室21流入至第二探测室22，第一探测室21和第二探测室22相交处均设置有圆角结构。

第一探测室21和第二探测室22均于靠近激光发射装置3一侧的侧壁上开设有进光口，且第一探测室21和第二探测室22均由进光口向激光发射装置3垂直延伸形成对应于第一探测室21的第一进光通道5和对应于第二探测室22的第二进光通道6，两个进光通道于激光发射装置3处相交，激光发射装置3发出的两束激光束各自通过进光通道发射至第一探测室21和第二探测室22内。

第一探测室21和第二探测室22均于远离激光发射装置3的一侧的侧壁上开设有出光口，且第一探测室21和第二探测室22均由出光口向远离激光发射装置3的方向垂直延伸形成对应于第一探测室21的第一受光通道51和对应于第二探测室22的第二受光通道61。

第一进光通道5与第一受光通道51同轴设置，第二进光通道6与第二受光通道61同轴设置。

激光发射装置3包括激光发射装置3包括一个激光发射器31和一个干涉镜32，激光发生器与干涉镜32处于同一水平线上，两者固定在外壳1内部一侧的内壁上，优选的，激光发生器和干涉镜32落在第一探测室21和第二探测室22的对称轴线上。

激光接收装置4设置有两个，每个激光接收装置4包括激光接收器41和信号装置，激光接收器41通过加强板8支撑在外壳1内部，两个激光接收器41对应的连接在第一受光通道51和第二受光通道61上。两个激光接收器41分别对应接收来自第一探测室21和第二探测室22散射后的激光束，并通过信号处理装置42处理。

加强板8包括一个安装板81和两个固定板82，安装板81平行于外壳1的侧壁，两个固定板82是由安装板81的上下两端向内侧延伸形成的，两个固定板82分别与第一受光通道51和第二受光通道61固定连接。信号处理装置42固定连接于安装板81的背面。

为了能够对第一探测室21和第二探测室22进行固定，安装板81的正面固定有两块平行的连接板9，两块连接板9分别固定连接第一探测室21和第二探测室22相交的背面。

结合图2，信号处理装置42包括依次连接前置放大器421、积分电路422、模数转换器423，以及单片机微处理器424，前置放大器421的输入端连接在激光接收器41的输出端，激光发射器31的输入连接单片机微处理器424。散射激光束通过激光接收器41的光电转换后，被前置放大器421放大，并将放大之后的电信号经过积分电路422运算、模数转换后得到测量值。

由于含尘气流经过第一探测室21和第二探测室22测定后，会有一部分粉尘吸附在第一探测室21和第二探测室22的内壁上，当进行后续测定时，第一探测室21内再次进入含尘气流，含尘气流内的粉尘会与吸附在第一探测室21和第二探测室22内壁上的附着的粉尘发生碰撞，从而导致吸附在内壁上的粉尘混入到含尘气流中，导致粉尘浓度测定结果不准。为此，在第一探测室21和第二探测室22的内壁上安装有超声波除尘器7。

更具体地，根据本发明的技术方案，超声波除尘器7设置有两个，其中一个超声波除尘器7安装在第一探测室21和第二探测室22相交的背部，且位于两块连接板9之间；第二个超声波除尘器7相对应的设置在第一探测室21和第二探测室22相交的正面，通过两个超声波除尘器7能够同时对第一探测室21和第二探测室22两侧的内壁进行声波除尘，超声波除尘器7开启后，吸附在内壁上的粉尘会脱离内壁，从而被负压排出。

结合图3，该粉尘监测装置还包括湿度采集模块10、图像采集模块101、图像识别模块102以及报警模块103，湿度采集模块、图像采集模块101连接单片机微处理器424，图像识别模块102以及报警模块103集成于单片机微处理器424内，湿度采集模块10用于实时地采集取样头附近的气流湿度，当采集到周围气流湿度超过预设的阈值时，图像采集模块101能够对周围的环境进行图像采集并且将采集到的图像通过3G/4G网络104上传至云端105存储；同时，图像识别模块102用于对上传至云端105的图像进行图像识别，当识别到图像中出现人工喷水干预监测的画面时，能够向报警模块103发送信号，报警模块103直接通过3G/4G网络104连接监管部门的监管系统106，报警模块103会向监管系统106发送报警信号，同时将识别出的可疑的图像发送至监管系统106以供监管部门审核。

其中，湿度采集模块10可以选择湿度传感器，图像采集模块101可以选择带有云台的摄像头。

本发明的粉尘监测装置可以通过侧壁上安装的挂耳挂接在圆柱形挂杆上，对建筑工地周围的空气进行粉尘监测。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，其特征在于：包括

外壳(1)，所述外壳(1)的顶部开设有进气口，所述外壳(1)的底部开设有出气口；

探测室（2），所述探测室（2）包括相互连通的、呈管状结构的第一探测室(21)和第二探测室(22)，所述第一探测室(21)和第二探测室(22)对称设置且相交呈V字形，所述第一探测室(21)连接进气口，所述第二探测室(22)连接出气口；所述第一探测室(21)和第二探测室(22)于各自的一侧外壁上开设有进光口，于各自的对侧外壁上开设有与进光口同轴线的出光口；

激光发射装置(3)，其设置于外壳(1)内部且位于探测室（2）的进光口一侧，所述激光发射装置（3）包括一个激光发射器(31)和干涉镜(32)，激光发射器(31)通过干涉镜(32)至少发射出两束激光束，两束激光束分别通过进光口入射至探测室（2）内；

激光接收装置（4），其设置于所述外壳(1)内部且位于探测室（2）的出光口一侧，所述激光接收装置（4）设置有两组，每组激光接收装置（4）包括激光接收器(41)和信号处理装置(42)，两个激光接收器(41)分别对应接收来自第一探测室(21)和第二探测室(22)的出光口的激光束，并且通过信号处理装置(42)进行处理；

采样装置，其包括采样泵（14），所述采样泵（14）设置于外壳(1)内的底部，并连接所述出气口，所述采样泵（14）工作时，外界的气流依次通过进气口、第一探测室(21)、第二探测室(22)，以及出气口。

2.根据权利要求1所述的用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，其特征在于：所述激光发射器(31)和干涉镜(32)均位于所述第一探测室(21)和第二探测室(22)的对称轴线上。

3.根据权利要求1所述的用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，其特征在于：所述第一探测室(21)和第二探测室(22)相交的角度为90度。

4.根据权利要求1所述的用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，其特征在于：第一探测室(21)、第二探测室(22)的进光口分别向激光发射器(31)的方向垂直延伸形成与第一探测室(21)、第二探测室(22)相对应的第一进光通道(5)和第二进光通道(6)，第一进光通道(5)与第二进光通道(6)于激光发生器的发射口处相交汇；第一探测室(21)、第二探测室(22)的出光口分别向外垂直延伸形成与第一探测室(21)、第二探测室(22)相对应的第一受光通道(51)和第二受光通道(61)，所述第一受光通道(51)与第一进光通道(5)、第二受光通道(61)与第二进光通道(6)同轴设置。

5.根据权利要求4所述的用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，其特征在于：所述外壳(1)内部相对于激光发射器(31)的另一侧设置有加强板(8)，所述加强板(8)包括平行于外壳(1)侧壁的安装板(81)以及由安装板(81)的上下两端各自倾斜延伸形成的固定板(82)，固定板(82)连接所述第一受光通道(51)和第二受光通道(61)；所述安装板(81)的内表面通过加强杆固定连接于第一探测室(21)和第二探测室(22)相交的背部。

6.根据权利要求1所述的用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，其特征在于：所述第一探测室(21)和第二探测室(22)的外壁上安装有超声波除尘器(7)。

7.根据权利要求6所述的用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，其特征在于：所述超声波除尘器(7)设置有两个，一个设置于第一探测室(21)和第二探测室(22)相交的背部，一个相对地设置于第一探测室(21)和第二探测室(22)相交的前部。

8.根据权利要求1所述的用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，其特征在于：所述信号处理装置(42)包括依次连接的前置放大器(421)、积分电路(422)、模数转换器(423)，以及单片机微处理器(424)，所述前置放大器(421)的输入端连接激光接收器（41）的输出端，所述激光发射器(31)的输入端连接单片机微处理器(424)。

9.根据权利要求8所述的用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，其特征在于：该粉尘监测装置还包括湿度采集模块（10）以及图像采集模块(101)，当所述湿度采集模块（10）采集到周围空气湿度超过预设阈值时，所述图像采集模块(101)对周围环境进行图像采集并上传至云端(105)存储。

10.根据权利要求8所述的用于在建筑监理现场的粉尘监测装置，其特征在于：还包括图像识别模块(102)和报警模块(103)，所述图像识别模块(102)识别云端(105)存储的图像，当发现图像中出现人工喷水干预监测时，所述图像识别模块(102)项所述报警模块(103)发送信号，所述报警模块(103)发出报警信号，并将所述报警信号发送至监管部门，同时将可疑图像发送至监管部门审核。