CN116519882B - 化工园区空气污染监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境监测技术领域，公开了化工园区空气污染监测装置及方法，化工园区空气污染监测装置包括安装架，安装架上安装有伸缩支撑杆、伸缩采气管和充气伸缩管，伸缩支撑杆上安装有限位板，充气伸缩管上设有朝向限位板设置的气门芯；充气伸缩管和伸缩采气管相连；伸缩采气管顺次连接吸气泵、气体控制箱和密封检测盒；气体控制箱与吸气泵相连，气体控制箱与充气伸缩管相连，气体控制箱与密封检测盒相连，密封检测盒内设有检测传感器，本发明的化工园区空气污染监测装置，进入密封检测盒内的气体的气压在可控范围内，可以减少对气压对检测传感器的影响。还可控制充气伸缩管带动伸缩采气管上升，对不同高度的空气采集并进行检测。

Description

化工园区空气污染监测装置及方法

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种化工园区空气污染监测装置及方法。

背景技术

空气污染是环境污染重要的指标参数，而在化工园区中通常集中生产易燃易爆有毒等化工材料，特别是当化工园区中出现有毒有害气体泄露时，会对厂区内的员工造成身体中的危害。因此需要到对空气污染进行监控检测，从而保证化工园区内的人员安全。

但是，在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：不同高度的空气质量有所不同的，现有的大部分空气污染监测装置只能设定好高度进行监测，监测数据不够全面；即使有的空气污染监测装置可以实现不同高度的空气的监测，但其往往是通过将检测箱整体上下移动来实现，由于检测箱整体较重，因此需要复杂的机械结构来实现，载荷也较高，容易出现故障。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明目的在于提供一种化工园区空气污染监测装置及方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种化工园区空气污染监测装置，包括安装架，安装架上安装有伸缩支撑杆、伸缩采气管和充气伸缩管，伸缩支撑杆上安装有限位板，限位板位于充气伸缩管上方，充气伸缩管上设有朝向限位板设置的气门芯；充气伸缩管和伸缩采气管通过连接杆相连；伸缩采气管顺次连接吸气泵、气体控制箱和密封检测盒；气体控制箱通过第一单向阀与吸气泵相连，气体控制箱通过第一电磁阀与充气伸缩管相连，气体控制箱通过第二电磁阀与密封检测盒相连，密封检测盒内设有检测传感器，气体控制箱内设有第一气压传感器，吸气泵、第一电磁阀、第二电磁阀、检测传感器和第一气压传感器均与处理器电性连接；处理器用于通过第一气压传感器采集气体控制箱内的气压，并在气压低于第一设定值时开启吸气泵向气体控制箱内补充气体；用于采集检测传感器的检测信号；以及用于控制第一电磁阀和第二电磁阀的通断。

优选地，所述气体控制箱与第三电磁阀相连，第三电磁阀与处理器相连，处理器还用于当气体控制箱内的气压高于第二设定值时开启第三电磁阀排出气体控制箱内的气体直到气体控制箱内的气压小于或者等于第二设定值。第二设定值大于或者等于第一设定值。

优选地，所述充气伸缩管与第四电磁阀相连，充气伸缩管内设有第二气压传感器，第四电磁阀和第二气压传感器均与处理器电性连接，处理器还用于通过第二气压传感器采集充气伸缩管内的气压，并在气压高于第三设定值时开启第四电磁阀排出充气伸缩管内的气体。充气伸缩管包括至少两根密封滑动连接的圆管，最上端的圆管的上端面上设有上封盖，气门芯设于上封盖的圆心处，上封盖上设有承力环，承力环设于气门芯的外围，承力环的上端面低于气门芯的芯杆上端面。

优选地，所述吸气泵、气体控制箱和密封检测盒均设于防护箱内，防护箱设于安装架上，防护箱内设有导热座，吸气泵与导热座相连，导热座上设有多排的热交换柱，导热座上罩设有导气罩，导气罩与密封检测盒和排气管相连。热交换柱设有平行的四排，导气罩内设有进气管、挡气板和两块平行的导气板，进气管位于第二排的热交换柱和第三排的热交换柱之间，一块导气板位于第一排的热交换柱和第二排的热交换柱之间，另一块导气板位于第三排的热交换柱和第四排的热交换柱之间，挡气板与两块导气板相连。

优选地，所述密封检测盒设有多个，每个密封检测盒内设有一个检测传感器；安装架还设有声光报警器和无线传输天线，声光报警器和无线传输天线均与处理器电性连接。

一种化工园区空气污染监测方法，采用上述的化工园区空气污染监测装置进行空气污染监测。

本发明的有益效果为：

本发明所提供的一种化工园区空气污染监测装置，气体控制箱内的气压始终维持在设定范围之内，使得进入密封检测盒内的气体的气压在可控范围内，可以减少对气压对检测传感器的影响。当对某一高度的空气检测完成后，可以控制充气伸缩管带动伸缩采气管上升，对更高高度的空气采集并进行检测。

附图说明

图1是本发明化工园区空气污染监测装置的示意图。

图2是本发明化工园区空气污染监测装置的原理框图。

图3是本发明吸气泵和导热座的示意图。

图4是本发明导气罩内部结构示意图。

图5是本发明充气伸缩管的剖视图。

图中：1-安装架；2-伸缩支撑杆；3-伸缩采气管；301-第一固定圆管；302-第一活动圆管；4-充气伸缩管；401-第二固定圆管；402-第二活动圆管；403-上封盖；404-承力环；5-限位板；6-气门芯；601-芯杆；7-连接杆；8-吸气泵；9-气体控制箱；10-密封检测盒；11-第一单向阀；12-第一电磁阀；13-第二电磁阀；14-检测传感器；15-第一气压传感器；16-第三电磁阀；17-第二气压传感器；18-防护箱；19-导热座；20-热交换柱；21-导气罩；22-排气管；23-进气管；24-挡气板；25-导气板；26-声光报警器；27-无线传输天线。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。

如图1至图5所示，本实施例的化工园区空气污染监测装置，包括安装架1，安装架1主要用于安装并承载各零部件，当安装架1为固定安装时，安装架1的位置根据化工园区监测点位来布置，也可以把安装架1设置为移动式，从而根据需要移动到不同的监测点位。

安装架1包括底座和竖直设置在底座上的竖杆，竖杆上活动设有伸缩支撑杆2，伸缩支撑杆2的高度可调，并可通过锁定机构锁定在竖杆上，伸缩支撑杆2的上部顶端位置安装有限位板5。竖杆上设有防护箱18，防护箱18内设有吸气泵8、气体控制箱9、密封检测盒10和处理器；防护箱18上端面上设有伸缩采气管3和充气伸缩管4，伸缩采气管3顺次连接吸气泵8、气体控制箱9和密封检测盒10；充气伸缩管4位于限位板5正下方，充气伸缩管4的上端面上设有朝向限位板5设置的气门芯6。

伸缩采气管3包括第一固定圆管301和第一活动圆管302，第一固定圆管301固定安装在防护箱18上，第一活动圆管302密封滑动安装在第一固定圆管301内，第一固定圆管301的下端与吸气泵8连通。

充气伸缩管4包括第二固定圆管401和第二活动圆管402，第二固定圆管401固定安装在防护箱18上，第二活动圆管402密封滑动安装在第二固定圆管401内，气体控制箱9通过第一电磁阀12与第二固定圆管401连通。

第一活动圆管302和第二活动圆管402通过连接杆7相连；当第二活动圆管402在第二固定圆管40内向上移动时，可以通过连接杆7带动第一活动圆管302同步向上移动。

如图2所示，气体控制箱9通过第一单向阀11与吸气泵8相连，气体控制箱9通过第二电磁阀13与密封检测盒10相连，密封检测盒10内设有检测传感器14，气体控制箱9内设有第一气压传感器15，吸气泵8、第一电磁阀12、第二电磁阀13、检测传感器14和第一气压传感器15均与处理器电性连接。

密封检测盒10设置多个，多个密封检测盒可以根据需要串联或者并联设置，每个密封检测盒内设有一个检测传感器，每个密封检测盒内的检测传感器不同，每个密封检测盒内的检测传感器可以为PM10传感器、PM2.5传感器、VOC传感器、SO₂传感器、NO₂传感器、CO传感器和O₃传感器中的一种，其中VOC气体传感器可以测量量程范围的VOCs(可挥发性有机物)气体。

安装架1还设有声光报警器26和无线传输天线27，声光报警器26和无线传输天线27均与处理器电性连接，无线传输天线27用于与外部的控制中心进行无线通讯。化工园区空气污染监测装置运行时，气体控制箱9内的气压需要维持在设定范围之内(大于第一设定值，小于第二设定值，第二设定值稍大于第一设定值)，使得进入密封检测盒内的气体的气压在可控范围内，减少对气压对检测传感器的影响。处理器通过第一气压传感器15采集气体控制箱9内的气压，当气体控制箱9内的气压低于第一设定值时开启吸气泵8向气体控制箱9内补充气体，直到气压处于设定范围之内，然后处理器开启第二电磁阀13，气体流经密封检测盒内的气体通过检测传感器14检测后排出，处理器采集检测传感器14的检测信号，当某一项或者多项检测数值不符合预设阈值时，处理器开启声光报警器26进行报警，并将数据通过无线传输天线27传输至控制中心进行记录、提醒以及进一步的处理；检测完成后处理器关闭第二电磁阀13。

当对某一高度的空气检测完成后，处理器开启第一电磁阀12，气体控制箱9内的带压空气进入充气伸缩管4的第二固定圆管401，在气压的推力作用下，第二活动圆管402上升，带动第一活动圆管302上升，当到达预设高度范围内时，关闭第一电磁阀12，第二活动圆管402和第一活动圆管302停止上升并稳定住，然后可以通过伸缩采气管对更高高度的空气采集并进行检测。为了避免气体控制箱9内残留气体对于空气检测的干扰，在检测高度变化后，可以先开启吸气泵8和第二电磁阀13一段时间后，再对新吸入的空气进行检测。

由于第二设定值稍大于第一设定值，因此气体控制箱9内的气压的设定范围浮动较小，在此范围内，控制第一电磁阀12的开启持续时间，可以基本控制第二活动圆管402的上升高度。

充气伸缩管4与第四电磁阀相连，第四电磁阀与处理器电性连接，当各个高度都检测完成后，处理器开启第四电磁阀，此时第一电磁阀12关闭，在第二活动圆管402和第一活动圆管302重力的作用下，第二活动圆管402自然下落，充气伸缩管4内的气体从第四电磁阀排出，直到第二活动圆管402回到初始的最低高度。

如图5所示，第二活动圆管402的上端面上密封设有上封盖403，气门芯6为现有技术，例如采用《GB/T 1796.6-2008轮胎气门嘴第6部分:气门芯》中所示的H01S型气门芯，其主要包括芯体、芯杆601和芯座，气门芯6的芯体贯穿安装在上封盖403的圆心处，上封盖403上设有承力环404，承力环404设于气门芯6的外围，承力环404的上端面低于气门芯6的芯杆601上端面，承力环404上设有用于气体通过通孔或者通槽。当第二活动圆管402不断上升后，芯杆601会抵住限位板5，芯杆601受力向下运动，开启气门芯6，将充气伸缩管内的气体排出，防止第二活动圆管402继续上升以及防止充气伸缩管内的气压继续升高。芯杆601向下运动后，限位板5会直接抵住承力环404，限位板5的压力通过承力环404传递到上封盖403和第二活动圆管402上，可以防止限位板5的压力直接挤压气门芯6对气门芯6造成损坏甚至导致气门芯6的脱落。

气体控制箱9与第三电磁阀16相连，第三电磁阀16与处理器相连。第三电磁阀16主要起到保险的作用，当气体控制箱9内的气压高于第二设定值时，处理器直接开启第三电磁阀16排出气体控制箱9内的气体直到气体控制箱9内的气压小于或者等于第二设定值。

充气伸缩管4内设有第二气压传感器17，第二气压传感器17与处理器电性连接，处理器通过第二气压传感器17采集充气伸缩管4内的气压，当充气伸缩管内的气压高于第三设定值时直接开启第四电磁阀排出充气伸缩管4内的气体直到充气伸缩管4内内的气压小于或者等于第三设定值，防止在充气伸缩管的伸缩过程中出现故障导致气压上升超过第三设定值而损坏充气伸缩管。

化工园区空气污染监测装置使用时一般是24小时不间断监测，吸气泵8的工作会产生大量的热量，而吸气泵8设于几乎密闭的防护箱18内，空气流通性不好，吸气泵8的温度会上升，长期将会影响化工园区空气污染监测装置的正常使用。

如图3所示，防护箱18内设有导热座19，吸气泵8与导热座19相连，导热座19上设有多排的热交换柱20，导热座19上罩设有导气罩21，导气罩21与密封检测盒10和排气管22相连，防护箱18上设有排气口，排气管22与排气口相连，排气口上设有防虫网。经密封检测盒检测后的气体进入导气罩21，与热交换柱20进行热交换后从排气管22排出，由于化工园区空气污染监测装置使用时，是吸气泵8先运行，然后密封检测盒检测后排出的气体，因此可以用检测后的气体将吸气泵8运行后产生热量带走，改善吸气泵8的散热。

热交换柱20设有平行的四排，如图4所示的方向中，从上往下依次为四排热交换柱，最上面的为第一排热交换柱，往下依次为第二排的热交换柱、第三排的热交换柱和第四排的热交换柱；导气罩21内设有进气管23、挡气板24和两块平行的导气板25，进气管23与密封检测盒10相连，进气管23位于第二排的热交换柱和第三排的热交换柱之间，一块导气板25位于第一排的热交换柱和第二排的热交换柱之间，另一块导气板位于第三排的热交换柱和第四排的热交换柱之间，挡气板24与两块导气板25相连；如图3所示，导气罩21罩设在导热座19上后，挡气板24和导气板25的上端与导热座19的下端面密封连接，从进气管23进入的气体首先遇到挡气板24进行分流，分流后的一部分气体依次流经第二排的热交换柱和第一排的热交换柱后进入排气管22排出，分流后的另一部分气体依次流经第三排的热交换柱和第四排的热交换柱后进入排气管22排出，气体先后有序通过热交换柱，热交换柱与气体的接触面积最大，接触时间长，热交换效果好。

化工园区空气污染监测方法，采用上述的化工园区空气污染监测装置进行空气污染监测。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.化工园区空气污染监测装置，其特征在于：包括安装架（1），安装架（1）上安装有伸缩支撑杆（2）、伸缩采气管（3）和充气伸缩管（4），伸缩支撑杆（2）上安装有限位板（5），限位板（5）位于充气伸缩管（4）上方，充气伸缩管（4）上设有朝向限位板（5）设置的气门芯（6）；充气伸缩管（4）和伸缩采气管（3）通过连接杆（7）相连；伸缩采气管（3）顺次连接吸气泵（8）、气体控制箱（9）和密封检测盒（10）；气体控制箱（9）通过第一单向阀（11）与吸气泵（8）相连，气体控制箱（9）通过第一电磁阀（12）与充气伸缩管（4）相连，气体控制箱（9）通过第二电磁阀（13）与密封检测盒（10）相连，密封检测盒（10）内设有检测传感器（14），气体控制箱（9）内设有第一气压传感器（15），吸气泵（8）、第一电磁阀（12）、第二电磁阀（13）、检测传感器（14）和第一气压传感器（15）均与处理器电性连接；处理器用于通过第一气压传感器（15）采集气体控制箱（9）内的气压，并在气压低于第一设定值时开启吸气泵（8）向气体控制箱（9）内补充气体，用于采集检测传感器（14）的检测信号，以及用于控制第一电磁阀（12）和第二电磁阀（13）的通断；所述气体控制箱（9）与第三电磁阀（16）相连，第三电磁阀（16）与处理器相连，处理器还用于当气体控制箱（9）内的气压高于第二设定值时开启第三电磁阀（16）排出气体控制箱（9）内的气体直到气体控制箱（9）内的气压小于或者等于第二设定值；所述第二设定值大于或者等于第一设定值。

2.根据权利要求1所述的化工园区空气污染监测装置，其特征在于：所述充气伸缩管（4）与第四电磁阀相连，充气伸缩管（4）内设有第二气压传感器（17），第四电磁阀和第二气压传感器（17）均与处理器电性连接，处理器还用于通过第二气压传感器（17）采集充气伸缩管（4）内的气压，并在气压高于第三设定值时开启第四电磁阀排出充气伸缩管（4）内的气体。

3.根据权利要求1或2所述的化工园区空气污染监测装置，其特征在于：所述充气伸缩管（4）包括至少两根密封滑动连接的圆管，最上端的圆管的上端面上设有上封盖（403），气门芯（6）设于上封盖（403）的圆心处，上封盖（403）上设有承力环（404），承力环（404）设于气门芯（6）的外围，承力环（404）的上端面低于气门芯（6）的芯杆（601）上端面。

4.根据权利要求1所述的化工园区空气污染监测装置，其特征在于：所述吸气泵（8）、气体控制箱（9）和密封检测盒（10）均设于防护箱（18）内，防护箱（18）设于安装架（1）上，防护箱（18）内设有导热座（19），吸气泵（8）与导热座（19）相连，导热座（19）上设有多排的热交换柱（20），导热座（19）上罩设有导气罩（21），导气罩（21）与密封检测盒（10）和排气管（22）相连。

5.根据权利要求4所述的化工园区空气污染监测装置，其特征在于：所述热交换柱（20）设有平行的四排，导气罩（21）内设有进气管（23）、挡气板（24）和两块平行的导气板（25），进气管（23）位于第二排的热交换柱（20）和第三排的热交换柱（20）之间，一块导气板（25）位于第一排的热交换柱（20）和第二排的热交换柱（20）之间，另一块导气板（25）位于第三排的热交换柱（20）和第四排的热交换柱（20）之间，挡气板（24）与两块导气板（25）相连。

6.根据权利要求1所述的化工园区空气污染监测装置，其特征在于：所述密封检测盒（10）设有多个，每个密封检测盒（10）内设有一个检测传感器（14）。

7.根据权利要求1所述的化工园区空气污染监测装置，其特征在于：所述安装架（1）还设有声光报警器（26）和无线传输天线（27），声光报警器（26）和无线传输天线（27）均与处理器电性连接。

8.化工园区空气污染监测方法，其特征在于：采用如权利要求1-7任一所述的化工园区空气污染监测装置进行空气污染监测。