CN116242753A - 一种基于大数据的颗粒物监测系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于大数据的颗粒物监测系统及其使用方法，包括N个监测装置，其中每个监测装置包括：采样管；切割器，设置在采样管上端；温湿度传感器，设置在采样管上；粒谱测量仪，设置在采样管上；气体压缩加热器，设置在采样管靠近底端位置；β射线法测量器，设置在采样管底端；气泵，与β射线法测量器、气体压缩加热器和粒谱测量仪分别连通；控制器还与大数据云端相连；通过粒谱测量仪获得各粒径颗粒物的比例，同时通过β射线法测量器获得总颗粒物的质量浓度，根据总颗粒物的质量浓度和各粒径颗粒物的比例精确获得每一种粒径颗粒物的浓度。具有精准获取不同粒径颗粒物浓度、节能且可靠除湿、保证采用管内干燥、可靠的数据管理的优点。
Description
技术领域
本发明涉及环保和污染颗粒物监测技术领域，具体而言，涉及一种基于大数据的颗粒物监测系统及其使用方法。
背景技术
目前，大气环境监测主要包含颗粒物监测与气态污染物监测，这其中对颗粒物的监测主要为PM2.5、PM10，市面上目前认可的监测方法为β射线法，依据该方法原理可精准测量颗粒物的质量浓度，但是无法精确测量出每一种粒径颗粒物的浓度。
在现有技术中，采用切割器对粒径进行区分，但是对于不同粒径的区分只能采用不同切割器，不同切割器存在维护周期短、粒径区分特性差等问题，最终降低PM2.5、PM10数据的准确性。
综上所述，大气环境颗粒物监测过程中存在如下技术问题：
无法精准测量出每一种粒径颗粒物的浓度；
不同粒径的区分只能采用不同切割器，不同切割器存在维护周期短、粒径区分特性差等问题，最终降低PM2.5、PM10数据的准确性；
监测测量过程中需要除去湿气，湿度过高会影响监测准确性，湿气去除加热需要功率较大，耗能较高；
采集管内湿气在采集管内存留，无法及时去除，容易对元器件造成损害；
无法实现对各个方向的污染源进行监测；
对于低湿度环境、中湿度环境和高湿度环境，不能够进行分级分类处理；
大量监测点，粒径浓度监测数据难以精确、可靠的进行管理。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于大数据的颗粒物监测系统及其使用方法，以解决背景技术中至少一个问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种基于大数据的颗粒物监测系统，包括：
N个监测装置，其中每个监测装置包括：
采样管；
切割器，设置在采样管上端；
温湿度传感器，设置在采样管上；
粒谱测量仪，设置在采样管上；
气体压缩加热器，设置在采样管靠近底端位置；
β射线法测量器，设置在采样管底端；以及
气泵，与β射线法测量器、气体压缩加热器和粒谱测量仪分别连通；
控制器，分别与温湿度传感器、粒谱测量仪、气体压缩加热器、β射线法测量器和气泵相连，所述控制器还与大数据云端相连；
其中，粒谱测量仪通过测量不同粒径的颗粒物数量，获得各粒径颗粒物的比例，同时通过β射线法测量器获得总颗粒物的质量浓度，根据总颗粒物的质量浓度和各粒径颗粒物的比例精确获得每一种粒径颗粒物的浓度。
优选的，所述气体压缩加热器包括：
支撑板，与采样管固定连接；
电动伸缩杆，一端固定连接在支撑板上，与控制器相连；
气体压缩加热器导热体，套设在采样管外壁上；
气体加热体外壳，套设在气体压缩加热器导热体上，所述气体压缩加热器导热体与气体压缩加热器外壳之间具有间隙。
优选的，所述采样管上设有分流器，所述分流器分别连接有第一分流支管和第二分流支管，所述第一分流支管连接有第一采样支管，所述第二分流支管连接有第二采样支管，所述采样管上还设有加热腔，所述加热腔呈椭圆体结构，所述加热腔外壁套设气体压缩加热器导热体，所述第一采样支管和第二采样支管下端设有β射线法测量器。
优选的，所述第一分流支管、第二分流支管和第一采样支管上分别设有电磁阀，所述采样管靠近β射线法测量器处设有电磁阀。
优选的，所述第一采样支管上设有第一制热管，所述第一制热管上设有电磁阀和第一制热器，所述采样管靠近β射线法测量器处设有第二制热管，所述第二制热管上设有电磁阀和第二制热器。
优选的，所述采样管顶端设有容水斗，所述容水斗中嵌有吸水海绵，所述容水斗上设有排水口，所述排水口连接排水软管，所述容水斗与采样管连通。
优选的，所述控制器包括中央处理器、温湿度传感器控制模块、粒谱测量仪器控制模块、气体压缩加热器控制模块、气泵控制模块、β射线法测量器控制模块、制热器控制模块、电磁阀控制模块、无线发射器控制模块、无线接收器控制模块和数据存储模块，所述温湿度传感器控制模块、粒谱测量仪器控制模块、气体压缩加热器控制模块、气泵控制模块、β射线法测量器控制模块、制热器控制模块、电磁阀控制模块、无线发射器控制模块、无线接收器控制模块、数据存储模块分别与中央处理器相连。
优选的，所述大数据云端包括服务器，所述服务器连接有指标数据库、实时数据库、数据比较模块和数据处理模块，所述数据比较模块分别与指标数据库和实时数据库相连，所述大数据云端连接有大数据展示端，所述大数据展示端包括数据折线图展示区、数据树状图展示区、数据表展示区、指标数据展示区。
根据本发明的另一方面提供了一种基于大数据的颗粒物监测系统的使用方法，包括：
步骤1：将N个监测装置分别设置在N个监测点，每个监测点的监测装置分别与大数据云端相连，大数据云端与大数据展示端相连。
步骤2：控制器控制监测装置启动，污染源通过切割器分别切割出第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物。
步骤3：污染源通过切割器后进入采集管，采集管中的粒径谱仪对采集管中的第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物进行监测，粒径谱仪通过粒径谱获得第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的比例。
步骤4：通过采集管下端的β射线法测量器测量采集管，获得总颗粒物质量浓度。
步骤5：根据第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的比例以及总颗粒物的质量浓度，精确计算获得第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的浓度。
步骤6：通过大数据云端对N个监测点监测的数据进行分析、处理、对比，然后通过大数据展示端对第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的浓度数据进行展示。
优选的，步骤还包括，将气泵与气体压缩加热器和粒径谱仪相连，其中净化的气体作为粒径谱仪的鞘气，气泵产生的废气通过气体压缩加热器的气体压缩加热器外壳和气体压缩加热器导热体形成的缝隙，气体压缩产生热量，热量通过气体压缩加热器导热体对采集管加热，进而除湿。
应用本发明的技术方案，具有如下技术效果：
1.通过切割器切割，通过在采样管上设置粒谱测量仪，粒谱测量仪通过粒径谱图获得各粒径颗粒物的比例，同时通过设置β射线法测量器，通过β射线法测量器获得总颗粒物的质量浓度，根据各粒径颗粒物的比例和总颗粒物的质量浓度精确获得每一种粒径颗粒物的浓度，提高不同粒径颗粒物监测的精确性。
2.通过设置气体压缩加热器，其中气体压缩加热器通过气体压缩加热器导热体和气体压缩加热器外壳形成缝隙，通过将气泵产生的废气输送到缝隙，电动伸缩杆带动气体压缩加热器外壳实时调节缝隙，空气经过缝隙压缩产生热量，热量通过气体压缩加热器导热体传递给椭圆形结构的采样管，实现节能、环保的对污染源除湿。
4.通过在采样管上设置分流器，通过分流器分流出第一分流支管和第二分流支管，第一分流支管连通第一采样支管，第二分流支管连通第二采样支管，当环境湿度很高时，控制器控制关闭采样管和第二分流支管上的电磁阀，气体通过第一分流支管进入第一采样管，第一采样管的第一制热器对气体进行除湿，当环境湿度较高时，控制器控制关闭第一分流支管和第二分流支管上的电磁阀，气体通过采样管上的气体加热装置进行除湿，当除湿不足时，再通过第二制热管上的第二制热器进行辅助补足除湿；当环境较干燥时，控制器控制关闭采样管和第一分流支管的电磁阀，直接通过第二分流支管进入β射线法测量器，具有分级、分类除湿，具有节能且可靠的除湿效果。
5.通过在采样管顶端设置容水斗和吸水海绵，管内的水汽受热上升时，到达采样管顶端集聚，通过吸水海绵将水汽吸收，吸水海绵吸收后进入容水斗，通过容水斗容纳，并通过容水斗上的排水口排出，并通过排水软管导流，具有充分保证采样管内干燥，避免湿度过大影响监测效果，同时减少水汽残留和聚集对元器件造成损害。
6.通过设置N个监测点，每个监测点设置监测装置，并将每个监测点的监测装置与大数据云端互联，通过控制器控制监测点的监测装置进行实时监测，并将监测数据实时汇集传输到大数据云端，大数据云端对监测数据进行实时处理，并通过大数据展示端进行实时展示，具有直观、可靠、实时监测和管理不同粒径颗粒物浓度的技术效果。
7.通过呈矩阵多方向设置切割器，实现多方向污染源不同粒径颗粒物浓度的监测。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种基于大数据的颗粒物监测系统的结构示意图；
图2示出了图1中的一种基于大数据的颗粒物监测系统的主视图；
图3示出了图1中的一种基于大数据的颗粒物监测系统的左视图；
图4示出了图1中的一种基于大数据的颗粒物监测系统的俯视图；
图5示出了图1中的一种基于大数据的颗粒物监测系统的仰视图；
图6示出了图1中的一种基于大数据的颗粒物监测系统的右视图；
图7示出了图1中的一种基于大数据的颗粒物监测系统的侧视结构视图；
图8示出了图1中的一种基于大数据的颗粒物监测系统的控制系统结构视图；
图9示出了图1中的一种基于大数据的颗粒物监测系统的大数据云端结构视图；
图10示出了图1中的一种基于大数据的颗粒物监测系统的控制器结构视图；
图11示出了图1中的一种基于大数据的颗粒物监测系统的展示端结构视图；
图12示出了图1中的一种基于大数据的颗粒物监测系统的气体压缩加热器剖视图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
吸水海绵1；容水斗2；切割器3；采样管4；分流器5；电磁阀6；第一分流支管7；第一采样支管8；第一制热管9；第一制热器10；β射线法测量器11；底座12；第二制热器13；第二制热管14；第一导管15；气泵16；第二采样支管17；气体压缩加热器外壳18；气体压缩加热器导热体19；加热腔20；电动伸缩杆21；支撑板22；粒谱测量仪23；温湿度传感器24；排水口25；控制器26；第二分流支管27；弹性软管28；抽气管29；中央处理器30；温湿度传感器控制模块31；粒谱测量仪器控制模块32；气体压缩加热器控制模块33；气泵控制模块34；β射线法测量器控制模块35；制热器控制模块36；电磁阀控制模块37；无线发射器控制模块38；无线接收器控制模块39；数据存储模块40；大数据云端41；大数据展示端42；数据折线图展示区43；数据树状图展示区44；数据图表展示区45；指标数据展示区46；指标数据库47；实时数据库48；服务器49；数据比较模块50；数据处理模块51；编号模块52；分类模块53；数据分析模块54；图像处理模块55；数据展示控制模块56；数据统计模块57；预警模块58；定时模块59；数值计算模块60；数据接收模块61；数据发射模块62；暂存模块63。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图12所示，本发明实施例提供了一种基于大数据的颗粒物监测系统，N个监测装置，其中每个监测装置包括：采样管4；切割器3，设置在采样管4上端；温湿度传感器24，设置在采样管4上；粒谱测量仪23，设置在采样管4上；气体压缩加热器，设置在采样管4靠近底端位置；β射线法测量器11，设置在采样管4底端；气泵16，与β射线法测量器11、气体压缩加热器、粒谱测量仪23分别连通；控制器26，分别与温湿度传感器24、粒谱测量仪23、气体压缩加热器、β射线法测量器11和气泵16相连，所述控制器26还与大数据云端41相连；其中，粒谱测量仪23通过测量不同粒径的颗粒物数量，获得各粒径颗粒物的比例，同时通过β射线法测量器11获得总颗粒物的质量浓度，根据总颗粒物的质量浓度和各粒径颗粒物的比例精确获得每一粒径颗粒物的浓度。
本实施例中，采样管4上设有分流器5，分流器5用于将采样管4分为三条管路，分别用于适用不同的环境，当温湿度传感器24监测到污染源湿度很高时、湿度较高时、比较干燥时，分别通过不通过的管路，分流器5分别连接有第一分流支管7和第二分流支管27，第一分流支管7连接有第一采样支管8，第二分流支管27连接有第二采样支管17，第一分流支管7、第二分流支管27和第一采样支管8上分别设有电磁阀6，第一分流支管7和第二分流支管27上的电磁阀6用于控制第一分流支管7和第二分流支管27的开闭，采样管4上还设有加热腔20，加热腔20呈椭圆体结构，椭圆形加热腔20结构能够保证更大的加热面积，实现更好的除湿效果，加热腔20外壁套设气体压缩加热器导热体19，通过气体压缩加热器导热体19将热量传递给加热腔20，进而实现对加热腔20内气体的除湿，第一采样支管8和第二采样支管17下端设有β射线法测量器11，采样管4靠近β射线法测量器11处设有电磁阀6，电磁阀6设置实现对采样管4的开启和关闭。第一采样支管8上设有第一制热管9，第一制热管9上设有电磁阀6和第一制热器10，采样管4靠近β射线法测量器11处设有第二制热管14，第二制热管14上设有电磁阀6和第二制热器13，第二制热器13的设置，起到补足气体加热装置进行除湿的作用，当湿度很高，还要采用采样管4下端的气体加热装置时，可采用气体加热装置和制热器配合，既保证除湿的节能性，又保证除湿的可靠性，采样管4顶端设有容水斗2，容水斗2中嵌有吸水海绵1，容水斗2上设有排水口25，排水口25连接排水软管，容水斗2与采样管4连通。除湿后的水汽上升到顶端，顶端吸水海绵1起到对水汽进行吸收的作用，保证采样管4内的干燥，容水斗2包括壳体和内腔，吸水海绵1将吸收的水会流到内腔里，内腔里的水通过排水口25，然后通过排水软管流走。
本实施例中，切割器3，设置在采样管4上端，切割器3与采样管4连接，采样大气环境，可切割不同粒径颗粒物，切割器3呈矩阵设置在采样管4靠近顶端位置，其中切割器3可根据待监测粒径情况来选择不同适用不同粒径的切割器3，切割器3用于切割出需要监测的粒径大小。
本实施例中，温湿度传感器24，设置在采样管4上，温湿度传感器24与采样管4连接，测量管中气体的温湿度，并将温湿度数据传输至控制器26。当监测到进入的气体湿度很高时，控制器26控制关闭采样管4和第二分流支管27上的电磁阀6，气体通过第一分流支管7进入第一采样管4，第一采样管4的第一制热器10对气体进行除湿，当监测到进入的气体湿度较高时，控制器26控制关闭第一分流支管7和第二分流支管27上的电磁阀6，气体通过采样管4上的气体加热装置进行除湿，当除湿不足时，再通过第二制热管14上的第二制热器13进行辅助补足除湿；当监测到进入的气体较干燥时，控制器26控制关闭采样管4和第一分流支管7的电磁阀6，直接通过第二分流支管27进入β射线法测量器11，具有分级、分类除湿，具有节能且可靠的除湿效果。
本实施例中，粒谱测量仪23，设置在采样管4上，粒谱测量仪23与采样管4相连接，采样采样管4中气体，可以测量2.5微米、10微米、其他粒径颗粒物数量，并将不同粒径颗粒物测量数据传输至控制器26，控制器26将数据传至云端，通过粒谱测量仪23将进入的污染源通过粒径谱图分出PM2.5和PM10等需要监测的粒径颗粒物，并计算出其占比。
本实施例中，采样管4通道外面设置气体压缩加热器，主要是降低污染源湿度，本发明通过利用气泵16排出的废气作为原料，采用压缩生热的原理，气体体积压缩，分子间距缩小，它们之间的相互作用加剧，碰撞增强，气体分子动能增大，以热的形式释放，利用气体压缩产生的热能为待测气体加热。设置不同材质组成的装置，现有技术为电辅热，功耗大，频繁开启寿命短，对于偏远地区环境监测需配置多组电池或太阳能板，使用成本极高。气体压缩加热器包括支撑板22、电动伸缩杆21、气体压缩加热器导热体19和气体加热体外壳，其中支撑板22与采样管4固定连接。电动伸缩杆21，一端固定连接在支撑板22上，与控制器26相连。气体压缩加热器导热体19，套设在采样管4外壁上。气体加热体外壳，套设在气体压缩加热器导热体19上，气体压缩加热器导热体19与气体压缩加热器外壳18之间具有间隙，当废气通过两者的缝隙时，空气压缩产生热量使导热材质加热，具有废气循环利用，节省能源的作用。气体压缩加热器设置在采样管4靠近底端位置，气体压缩加热器外壳为非金属导热极差的材质，与气体压缩加热器导热体中间有缝隙使气体流经，气体压缩加热器外壳为可上下移动结构，通过电动伸缩杆21控制气体压缩移动量。电动伸缩杆21下降，气体压缩加热器外壳和气体压缩加热器导热体的间距变小，气体流经后压力升高，气体压缩加热器导热体的温度升高，传递到采样管4，对待测气体加热。反之，间距变大生热量降低。经过计算气体压缩加热器外壳和气体压缩加热器导热体的间距缩小，形成的截面积为0.1cm2时，温度上升50℃，公式如下：
其中：ΔT：温升量；V2：气流速度；2CP：空气等压比热容。
本实施例中，β射线法测量器11，设置在采样管4底端，β射线法测量模块与采样管4底端连接，测量空气中颗粒物质量浓度，并将数据传输至控制器26，控制器26将数据发送云端。利用β射线法测出颗粒物的质量浓度，再根据各粒径颗粒物所占比例，计算出每一种粒径颗粒物浓度。
本实施例中，气泵16，与β射线法测量器11、气体压缩加热器、粒谱测量仪23分别连通，气泵16，进气口抽气与β射线法测量器11连接，出气口吹气与气体压缩加热器、粒谱测量仪23连接。气泵16排出的洁净空气给粒谱测量仪23通入作为鞘气保护感光元件，另一路给气体压缩加热器通入用作加热，实现废气循环利用，具有节能、环保的作用。
本实施例中，控制器26，分别与温湿度传感器24、粒谱测量仪23、气体压缩加热器、β射线法测量器11和气泵16相连，控制器26与大数据云端41相连。其中控制器26包括中央处理器30，中央处理器30控制各个模块的工作，温湿度传感器控制模块31、粒谱测量仪23器控制模块32、气体压缩加热器控制模块33、气泵控制模块34、β射线法测量器控制模块35、制热器控制模块36、电磁阀控制模块37、无线发射器控制模块38、无线接收器控制模块39、数据存储模块40分别与中央处理器30相连。温湿度传感器控制模块31控制温度传感器对采样管4内的温湿度进行监测，粒谱测量仪23器控制模块32用于控制粒谱测量仪23器对采样管4内不同粒径的颗粒物比例进行监测，气体压缩加热器控制模块33用于实现通过将气泵16的废气进行利用来产热，具有节能环保的作用，气泵控制模块34用于控制气泵16的启动和关闭，以及控制气泵16的吸气和排气流速，β射线法测量器控制模块35用于控制β射线法测量器11来测量所有颗粒物的质量浓度，制热器控制模块36用于控制制热器工作实现对高湿度环境中气体的除湿和辅助气体压缩加热器的除湿，电磁阀控制模块37用于控制电磁阀6的开启和关闭，进而实现气体沿着不同的采用管路进行除湿，无线发射器控制模块38用于控制无线发射器将粒谱测量仪23和β射线法测量器11测量的数据传输给大数据云端41，大数据云端41的服务器49控制对数据进行处理，无线接收器控制模块39用于接收大数据云端41传输的指令，数据存储模块40用于存储监测装置采集的数据。
本实施例中，大数据云端41包括服务器49，服务器49连接有指标数据库47，指标数据库47用于存储不同粒径颗粒物标准的阈值，实时数据库48用于存储各个监测点的监测装置测量的数据，数据比较模块50用于将监测装置监测的数据与标注值进行对比，判断是否浓度超标，数据处理模块51用于对实时监测的数据进行处理，数据比较模块50分别与指标数据库47和实时数据库48相连，大数据云端41连接有大数据展示端42，大数据展示端42用于将监测的数据和指标数据进行展示，大数据展示端42包括数据折线图展示区43、数据树状图展示区44、数据表展示区、指标数据展示区46，通过数据折线图、数据树状图、数据表等形式进行直观的展示。大数据处理模块51包括：编号模块52，对实时监测的数据进行编号，并对各个监测点进行编号，分类模块53将数据根据颗粒物直径进行分类，数据分析模块54用于对N个监测点监测的数据进行分析，图像处理模块55对粒谱测量仪23监测的数据进行处理，数据展示控制模块56用于控制数据43折线图展示区、数据树状图展示区44、数据图表展示区45、指标数据展示区46对数据进行直观的展示，数据统计模块57统计各个监测点监测的数据，预警模块58用于对于各类粒径浓度超标的监测点进行预警，并提示其编号，定时模块59，定时启动各个监测点的监测装置进行监测，数值计算模块60通过粒径谱仪获得的比例和β射线法测量器11获得质量浓度计算各个粒径颗粒物的浓度，数据接收模块61用于接收来自各个监测点的监测数据，数据发射模块62用于给各个监测点发送指令，暂存模块63，用于计算数据的暂存。
本发明另一实施例中提供了一种基于大数据的颗粒物监测系统的使用方法，包括如下步骤：
步骤1：将N个监测装置分别设置在N个监测点，每个监测点的监测装置分别与大数据云端41相连，大数据云端41与大数据展示端42相连。
步骤2：控制器26控制监测装置启动，污染源通过切割器3分别切割出第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物。
步骤3：污染源通过切割器3后进入采集管，采集管中的粒径谱仪对采集管中的第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物进行监测，粒径谱仪通过粒径谱图获得第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的比例。
步骤4：通过采集管下端的β射线法测量器11测量采集管，获得总颗粒物质量浓度。
步骤5：根据第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的比例以及总颗粒物的质量浓度，精确计算获得第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的浓度。
步骤6：通过大数据云端41对N个监测点监测的数据进行分析、处理、对比，然后通过大数据展示端42对第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的浓度数据进行展示。
步骤还包括，将气泵16与气体压缩加热器和粒径谱仪相连，其中净化的气体作为粒径谱仪的鞘气，气泵16产生的废气通过气体压缩加热器的气体压缩加热器外壳18和气体压缩加热器导热体19形成的缝隙，气体压缩产生热量，热量通过气体压缩加热器导热体19对采集管加热，进而除湿。
从以上描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1.通过切割器3切割，通过在采样管4上设置粒谱测量仪23，粒谱测量仪23通过粒径谱图获得各粒径颗粒物的比例，同时通过设置β射线法测量器11，通过β射线法测量器11获得总颗粒物的质量浓度，根据各粒径颗粒物的比例和总颗粒物的质量浓度精确获得每一粒径颗粒物的浓度，提高不同粒径颗粒物监测的精确性。
2.通过设置气体压缩加热器，其中气体压缩加热器通过气体压缩加热器导热体19和气体压缩加热器外壳18形成缝隙，通过将气泵16产生的废气输送到缝隙，电动伸缩杆21带动气体压缩加热器外壳18实时调节缝隙，空气经过缝隙压缩产生热量，热量通过气体压缩加热器导热体19传递给椭圆体结构的采样管4，实现节能、环保的对污染源除湿。
4.通过在采样管4上设置分流器5，通过分流器5分流出第一分流支管7和第二分流支管27，第一分流支管7连通第一采样支管8，第二分流支管27连通第二采样支管17，当环境湿度很高时，控制器26控制关闭采样管4和第二分流支管27上的电磁阀6，气体通过第一分流支管7进入第一采样管4，第一采样管4的第一制热器10对气体进行除湿，当环境湿度较高时，控制器26控制关闭第一分流支管7和第二分流支管27上的电磁阀6，气体通过采样管4上的气体加热装置进行除湿，当除湿不足时，再通过第二制热管14上的第二制热器13进行辅助补足除湿；当环境较干燥时，控制器26控制关闭采样管4和第一分流支管7的电磁阀6，直接通过第二分流支管27进入β射线法测量器11，具有分级、分类除湿，具有节能且可靠的除湿效果。
5.通过在采样管4顶端设置容水斗2和吸水海绵1，管内的水汽受热上升时，到达采样管4顶端集聚，通过吸水海绵1将水汽吸收，吸水海绵1吸收后进入容水斗2，通过容水斗2容纳，并通过容水斗2上的排水口25排出，并通过排水软管导流，具有充分保证采样管4内干燥，避免湿度过大影响监测效果，同时减少水汽残留和聚集对元器件造成损害。
6.通过设置N个监测点，每个监测点设置监测装置，并将每个监测点的监测装置与大数据云端41互联，通过控制器26控制监测点的监测装置进行实时监测，并将监测数据实时汇集传输到大数据云端41，大数据云端41对监测数据进行实时处理，并通过大数据展示端42进行实时展示，具有直观、可靠、实时监测和管理不同粒径颗粒物浓度的技术效果。
7.通过呈矩阵多方向设置切割器3，实现多方向污染源不同粒径颗粒物浓度的监测。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于大数据的颗粒物监测系统，其特征在于，包括：N个监测装置，其中每个监测装置包括：
采样管；
切割器，设置在采样管上端；
温湿度传感器，设置在采样管上；
粒谱测量仪，设置在采样管上；
气体压缩加热器，设置在采样管靠近底端位置；
β射线法测量器，设置在采样管底端；以及
气泵，与β射线法测量器、气体压缩加热器和粒谱测量仪分别连通；
控制器，分别与温湿度传感器、粒谱测量仪、气体压缩加热器、β射线法测量器和气泵相连，所述控制器还与大数据云端相连；
其中，粒谱测量仪通过测量不同粒径的颗粒物数量，获得各粒径颗粒物的比例，同时通过β射线法测量器获得总颗粒物的质量浓度，根据总颗粒物的质量浓度和各粒径颗粒物的比例精确获得每一种粒径颗粒物的浓度。
2.如权利要求1所述的一种基于大数据的颗粒物监测系统，其特征在于，所述气体压缩加热器包括：
支撑板，与采样管固定连接；
电动伸缩杆，一端固定连接在支撑板上，与控制器相连；
气体压缩加热器导热体，套设在采样管外壁上；
气体加热体外壳，套设在气体压缩加热器导热体上，所述气体压缩加热器导热体与气体压缩加热器外壳之间具有间隙。
3.如权利要求1所述的一种基于大数据的颗粒物监测系统，其特征在于，所述采样管上设有分流器，所述分流器分别连接有第一分流支管和第二分流支管，所述第一分流支管连接有第一采样支管，所述第二分流支管连接有第二采样支管，所述采样管上还设有加热腔，所述加热腔呈椭圆体结构，所述加热腔外壁套设气体压缩加热器导热体，所述第一采样支管和第二采样支管下端设有β射线法测量器。
4.如权利要求3所述的一种基于大数据的颗粒物监测系统，其特征在于，所述第一分流支管、第二分流支管和第一采样支管上分别设有电磁阀，所述采样管靠近β射线法测量器处设有电磁阀。
5.如权利要求3所述的一种基于大数据的颗粒物监测系统，其特征在于，所述第一采样支管上设有第一制热管，所述第一制热管上设有电磁阀和第一制热器，所述采样管靠近β射线法测量器处设有第二制热管，所述第二制热管上设有电磁阀和第二制热器。
6.如权利要求1所述的一种基于大数据的颗粒物监测系统，其特征在于，所述采样管顶端设有容水斗，所述容水斗中嵌有吸水海绵，所述容水斗上设有排水口，所述排水口连接排水软管，所述容水斗与采样管连通。
7.如权利要求1所述的一种基于大数据的颗粒物监测系统，其特征在于，所述控制器包括中央处理器、温湿度传感器控制模块、粒谱测量仪器控制模块、气体压缩加热器控制模块、气泵控制模块、β射线法测量器控制模块、制热器控制模块、电磁阀控制模块、无线发射器控制模块、无线接收器控制模块和数据存储模块，所述温湿度传感器控制模块、粒谱测量仪器控制模块、气体压缩加热器控制模块、气泵控制模块、β射线法测量器控制模块、制热器控制模块、电磁阀控制模块、无线发射器控制模块、无线接收器控制模块、数据存储模块分别与中央处理器相连。
8.如权利要求1所述的一种基于大数据的颗粒物监测系统，其特征在于，所述大数据云端包括服务器，所述服务器连接有指标数据库、实时数据库、数据比较模块和数据处理模块，所述数据比较模块分别与指标数据库和实时数据库相连，所述大数据云端连接有大数据展示端，所述大数据展示端包括数据折线图展示区、数据树状图展示区、数据表展示区、指标数据展示区。
9.一种基于大数据的颗粒物监测系统的使用方法，基于权利要求1-8任意一项所述的基于大数据的颗粒物监测系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将N个监测装置分别设置在N个监测点，每个监测点的监测装置分别与大数据云端相连，大数据云端与大数据展示端相连；
步骤2：控制器控制监测装置启动，污染源通过切割器分别切割出第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物；
步骤3：污染源通过切割器后进入采集管，采集管中的粒径谱仪对采集管中的第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物进行监测，粒径谱仪通过粒径谱获得第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的比例；
步骤4：通过采集管下端的β射线法测量器测量采集管，获得总颗粒物质量浓度；
步骤5：根据第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的比例以及总颗粒物的质量浓度，精确计算获得第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的浓度；
步骤6：通过大数据云端对N个监测点监测的数据进行分析、处理、对比，然后通过大数据展示端对第一种颗粒物、第二种颗粒物、第三种颗粒物、第四种颗粒物、第N-1种颗粒物和第N种颗粒物的浓度数据进行展示。
10.如权利要求9所述的一种基于大数据的颗粒物监测系统的使用方法，其特征在于，步骤还包括，将气泵与气体压缩加热器和粒径谱仪相连，其中净化的气体作为粒径谱仪的鞘气，气泵产生的废气通过气体压缩加热器的气体压缩加热器外壳和气体压缩加热器导热体形成的缝隙，气体压缩产生热量，热量通过气体压缩加热器导热体对采集管加热，进而除湿。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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