CN115711968A - 一种空气自动监测站房 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空气自动监测站房。包括站房单元，采样单元，仪器单元，动环监控单元，数据采集与传输单元和控制单元；站房单元，用于为监测设备提供可靠的安装和使用环境；采样单元，用于对站点的大气和降尘进行采样；仪器单元，完成监测站点空气质量的监测和分析；动环监控单元，用于对监测站房内设备及环境变量进行集中监控，实现站内设备的实时监视；控制单元，用于站房内各仪器单元间的控制和协调配合，将采集单元采集的信息进行汇总和处理。通过设置动环监控单元，数据采集与传输单元和控制单元，系统运行和监测的可靠性得到有力保证，提高了站房运行远程监控能力。
Description
技术领域
本发明涉及大气监测技术领域，具体涉及一种空气自动监测站房。
背景技术
环境空气质量自动监测系统由中心站和多个子站组成，子站均匀分布在各个功能区的环境空气监测站点，站内安装有多种监测设备，常年连续运行，其监测数据通过通信线路回传至中心站。监测子站监测的准确性和可靠性决定了环境空气质量自动监测系统的性能。为保证监测设备在户外环境中的正常运行，须为其搭建子站站房，并在站房内配设电源、照明、空调、通风、防雷、灭火等附属设施。中国专利CN204001834U一种新型环境空气质量自动监测站房、CN104793002B一种可实现采样/校准交替等效运行的大气自动监测装置及方法和CN207396450U小型环境空气质量自动监测子站站房都公开了这种站房，但都结构简陋，系统运行和监测的可靠性和准确性难以得到保证。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种空气自动监测站房，通过设置动环监控单元，数据采集与传输单元和控制单元，解决了现有站房结构简陋，系统运行和监测的可靠性差的问题；通过设置多边型结构的检测箱，利用星形结构的动力部和压缩缸为检测箱内气体的压缩提供连续动力，通过连续压缩提高监测浓度，解决了气体颗粒物浓度监测精度差的问题。
为了完成上述目的，本发明提供了一种空气自动监测站房，包括：站房单元，采样单元，仪器单元，动环监控单元，数据采集与传输单元，和控制单元；
站房单元，用于为监测设备提供可靠的安装和使用环境，为设备的可靠运行提供条件；
采样单元，用于对站点的大气和降尘进行采样；
仪器单元，完成监测站点空气质量的监测和分析；
动环监控单元，用于对监测站房内设备提供稳定的动力电源，对环境变量进行集中监控，实现站内设备的实时监视，实现动力故障的及时发现；
数据采集传输单元，用于对站房内各仪器单元的输出数据进行集中采集、传输，协调传输各设备的运行数据，并将采集的信号传输给控制单元；
控制单元，用于站房内各仪器单元间的控制和协调配合，将采集单元采集的信息进行汇总和处理。
本发明还提供了一种大气颗粒物浓度监测装置，主要由动力部和检测箱组成，检测箱与动力部之间连接有压缩缸，压缩缸内设有活塞，活塞通过连杆与动力部的曲柄连接，活塞与压缩缸之间形成有压缩腔，压缩腔与检测箱连通，检测箱中设有进气部。
一个优选的方案是，检测箱的内部设有内n边型结构，内n边型结构的外侧套设有外n边型结构，内n边型结构与外n边型结构之间有360/2n度的偏转角，外n边型结构的其中一个内侧边中部设有背对的光束发射部和光束接收部，外n边型结构的其余n-1个边和内n边型结构的n个外壁中部分别设有反射面。
一个优选的方案是，外n边型结构的相邻内壁之间设有隔板，压缩缸设置在内n边型结构的内部。
一个优选的方案是，进气部包括顶部的进气口，进气口的后侧通过管道连接有进气阀，进气阀与检测箱之间的管路中设有三通阀，三通阀与标准气源连通，压缩腔一端连接有放气阀。
一个优选的方案是，动力部为多边型结构并设有m个安装面，每个安装面分别连接有压缩缸和检测箱，曲柄由电机驱动旋转。
一个优选的方案是，n等于六，m等于三。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、通过设置动环监控单元，数据采集与传输单元和控制单元，系统运行和监测的可靠性得到有力保证，提高了站房运行远程监控能力；
2、通过设置多边型结构的检测箱，利用星形结构的动力部和压缩缸为检测箱内气体的压缩提供连续动力，通过连续压缩提高监测浓度，解决了气体颗粒物浓度监测精度差的问题；
3、将检测箱设置为环状的多边型，增加采样进气量的同时减少了反射面间的相互干扰，设备空间利用率高，监测数据更加准确；
4、通过设置星形动力部和压缩缸，提高采样气体的压缩比，进一步提高气体内颗粒物浓度的监测精度和准确性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明实施例一的外部结构示意图；
图2是本发明实施例一的组成示意图；
图3是本发明的大气颗粒物浓度监测装置的外部结构示意图；
图4是本发明的大气颗粒物浓度监测装置的主图；
图5是本发明的大气颗粒物浓度监测装置的剖视图；
图6是本发明实施例二的检测箱的内部结构示意图；
图7是本发明实施例二的检测箱的内部结构示意图。
附图标记说明：1、站房单元；2、检测箱；20、内n边型结构；21、进气部；200、外n边型结构；211、进气口；212、进气阀；213、三通阀；22、光束发射部；23、光束接收部；24、反射面；25、隔板；3、压缩缸；30、压缩腔；301、放气阀；31、活塞；4、动力部；41、曲柄；42、连杆；5、电机。
具体实施方式
下面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。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-2所示，一种空气自动监测站房，包括站房单元1，采样单元，仪器单元，动环监控单元，数据采集与传输单元和控制单元。其中，站房单元1包括外墙保护和安装设施，站房单元1内设空调设备、除湿设备，站房单元1用于为监测设备提供可靠的安装和使用环境，空调设备和除湿设备为设备的可靠运行提供适宜的温度、湿度，站房单元1使设备免受外界环境干扰。
仪器单元，包括大气颗粒物浓度监测装置、降尘恒重分析仪、O－NO2－NOx分析仪、O3分析仪、CO分析仪等实现多类污染物的监测，完成监测站点空气质量的监测和数据分析；采样单元包括：空气氟化物采样器：用于环境中氟化物和重金属采集；挥发性有机物采样器：环境空气中挥发性有机物采样；降水降尘采样器：具有融雪，冷藏功能，降尘、降水的采样。采样单元配合仪器单元完成进一步的数据分析。
动环监控单元，用于对监测站房内设备提供稳定的UPS动力电源，对环境变量进行集中监控，实现站内设备视频、声音、火情的实时监视，实现动力故障的及时发现；
数据采集传输单元，用于对站房内各仪器单元的输出数据进行集中采集、传输，协调传输各设备的运行数据，并将采集的信号传输给控制单元；
控制单元，用于站房内各仪器单元间的控制和协调配合，将采集单元采集的信息进行汇总处理和打包，为发送给中心站的数据进行边缘计算的初步处理。
如图3-4所示，一种大气颗粒物浓度监测装置，大气颗粒物浓度监测装置设置在站房单元1的顶部，仪器单元包括有大气颗粒物浓度监测装置，颗粒物浓度监测装置主要由提供运转动力的动力部4和气体检测箱2组成，检测箱2与动力部4之间连接有压缩缸3，压缩缸3内设有活塞31，活塞31通过连杆42与动力部4的曲柄41连接，活塞31与压缩缸3之间形成有压缩腔30，压缩腔30与检测箱2连通，检测箱2中设有进气部21。进气部21包括顶部的进气口211，进气口211的后侧通过管道连接有进气阀212，进气阀212与检测箱2之间的管路中设有三通阀213，三通阀213与标准气源连通，压缩腔30一端连接有放气阀301。
如图5-6所示，检测箱2的内部设有内n边型结构20，内n边型结构20的外侧套设有外n边型结构200，内n边型结构20与外n边型结构200之间有三十度的偏转角，外n边型结构200的其中一个内侧边中部设有背对的光束发射部22和光束接收部23部，外n边型结构200的其余五个边和内n边型结构20的六个外壁中部分别设有反射面24。外n边型结构200的相邻内壁之间设有隔板25，压缩缸3设置在内n边型结构20的内部。这里的n可以为多个，优选的，在本实施例中，n＝6，形成的安装面可搭配多个检测箱2实现更多方位的检测，使结果更加精准，减小监测偏差，设备整体运行可靠性高。
动力部4为六边型结构并设有三个检测箱2相对应的安装面，每个安装面分别连接有压缩缸3和检测箱2，曲柄41由电机5驱动旋转。
使用时，结合图4-7所示，电机5带动曲柄41旋转，连杆42拉动活塞31向动力部4的一侧移动，此时进气阀212打开，三通阀213处于进气口211与检测箱2的导通状态，放气阀301关闭，曲柄41继续旋转，活塞31压缩腔30，压缩腔30容积变小，检测箱2的采样气体得到压缩，光束发射部22发射的光束依次通过内六边型结构和外六边型结构的反射面24实现检测光束的传输，增加了检测光束在检测气体中的传输路径，检测范围更广保证了检测精度。通过设置的三个压缩缸3和检测箱2的交替运行，进一步实现了监测站点各个方位的气体采样和颗粒物浓度的实时监测。通过设置的标准气源可为颗粒物浓度监测装置的运行提供校准，避免设备长期运行后由于反射面24的污染或光束发射部22和光束接收部23的衰减给检测带来误差。
图7为同一动力部驱动下的三个检测箱内光束接收部监测结果随时间变化的曲线图，其中的三种不同线型分别表示三个不同检测箱2的浓度监测曲线。实验中当依次通入已知颗粒浓度为45μg/m3的气体和50μg/m3的气体样本时，压缩阶段前测得监测的颗粒物浓度分别为43.2μg/m3和47.0μg/m3，变化量Δa＝3.8μg/m3。经过压缩阶段后测的峰值分别为179.6μg/m3和184.8μg/m3变化量Δb＝5.2。经对比Δb>Δa，Δb更接近实际的浓度变化量5，有效提高了设备运行的灵敏度，监测的准确性更加可靠。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
Claims (7)
1.一种智慧一体化空气自动监测站房，其特征在于，包括站房单元(1)，采样单元，仪器单元，动环监控单元，数据采集与传输单元，和控制单元；
站房单元(1)，用于为监测设备提供可靠的安装和使用环境，为设备的可靠运行提供条件；
采样单元，用于对站点的大气和降尘进行采样；
仪器单元，完成监测站点空气质量的监测和分析；
动环监控单元，用于对监测站房内设备提供稳定的动力电源，对环境变量进行集中监控，实现站内设备的实时监视，实现动力故障的及时发现；
数据采集传输单元，用于对站房内各仪器单元的输出数据进行集中采集、传输，协调传输各设备的运行数据，并将采集的信号传输给控制单元；
控制单元，用于站房内各仪器单元间的控制和协调配合，将采集单元采集的信息进行汇总和处理。
2.根据权利要求1所述的一种智慧一体化空气自动监测站房，其特征在于：所述仪器单元包括大气颗粒物浓度监测装置，所述颗粒物浓度监测装置主要由动力部(4)和检测箱(2)组成，所述检测箱(2)与所述动力部(4)之间连接有压缩缸(3)，所述压缩缸(3)内设有活塞(31)，所述活塞(31)通过连杆(42)与动力部(4)的曲柄(41)连接，所述活塞(31)与所述压缩缸(3)之间形成有压缩腔(30)，所述压缩腔(30)与所述检测箱(2)连通，所述检测箱(2)中设有进气部(21)。
3.根据权利要求2所述的一种智慧一体化空气自动监测站房，其特征在于：所述检测箱(2)的内部设有内n边行结构(20)，所述内n边行结构(20)的外侧套设有外n边行结构(200)，所述内n边行结构(20)与所述外n边行结构(200)之间有360/2n度的偏转角，所述外n边行结构(20)的其中一个内侧边中部设有背对的光束发射部(22)和光束接收部(23)部，所述外n边行结构(200)的其余n-1个边和所述内n边行结构(20)的n个外壁中部分别设有反射面(24)。
4.根据权利要求3所述的一种智慧一体化空气自动监测站房，其特征在于，所述外n边行结构(200)的相邻内壁之间设有隔板(25)，所述压缩缸(3)设置在所述内n边行结构(20)的内部。
5.根据权利要求2至4任意一项所述的一种智慧一体化空气自动监测站房，其特征在于，进气部(21)包括顶部的进气口(211)，所述进气口(211)的后侧通过管道连接有进气阀(212)，所述进气阀(212)与所述检测箱(2)之间的管路中设有三通阀(213)，所述三通阀(213)与标准气源连通，所述压缩腔(30)一端连接有放气阀(301)。
6.根据权利要求5所述的一种智慧一体化空气自动监测站房，其特征在于，所述动力部(4)为多边型结构并设有m个安装面，每个安装面分别连接有压缩缸(3)和检测箱(2)，所述曲柄(41)由电机(5)驱动旋转。
7.根据权利要求6所述的一种智慧一体化空气自动监测站房，其特征在于，n等于6，m等于3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |