CN116973180B - 一种移动式废气监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种移动式废气监测系统，属于环境监测技术领域，系统包括：无人机、采集管及连接管。无人机内部设有抽气泵；采集管末端连接于抽气泵的进气端，其前端的外部同轴设有导向管，采集管的前端面位于导向管内部的中段，采集管设有检测器；连接管设于烟囱的侧壁，连接管的后端设有一对盖板，盖板的外边沿铰接于连接管的外壁，铰接轴与连接管的切线方向平行，盖板的边沿处向连接管的外侧延伸设有拨板，拨板底面与连接管的外壁之间设有弹性件，用于密封连接管的后端；采集管的前端与连接管的后端对接时，盖板的顶面及拨板的末端与导向管的内壁接触。可快速且安全的对高处的监测点进行废气检测。
Description
技术领域
本发明属于环境监测技术领域，尤其涉及一种移动式废气监测系统。
背景技术
在各类工厂中产生的废气多数以二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、一氧化碳等为主，为加强对企业的污染源头进行监管，通常会要求企业在排放管道或烟囱上设置在线监测系统实时监控，监管部门通过随机抽测（含比对监测），验证在线监测系统数据有效性，实现手工加自动双重监管。例如对高烟囱类排放源进行随机抽查时，通常会安排工作人员携带监测或取样设备攀登至预高烟囱上预设的监测平台上进行取样或监测，监测平台处通常设置有与高烟囱连通的管接头，且管接头处于常闭状态，需要工作人员自行打开。此种随机抽查的方式不仅存在登高作业的风险，而且监测效率较为低下。
发明内容
为解决现有技术不足，本发明提供一种移动式废气监测系统，可快速且安全的对高处的监测点进行废气监测。
为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：
一种移动式废气监测系统，包括：无人机、采集管及连接管。
无人机内部设有抽气泵；采集管末端连接于抽气泵的进气端，其前端设于无人机的下方，采集管前端的外部同轴设有导向管，采集管的前端面位于导向管内部的中段，采集管设有检测器；连接管设于烟囱的侧壁，连接管的后端设有一对呈对称设置的盖板，盖板的外边沿铰接于连接管的外壁，铰接轴与连接管的切线方向平行，盖板的边沿处向连接管的外侧延伸设有拨板，拨板底面与连接管的外壁之间设有弹性件，当弹性件自然伸展时，两块盖板相对的端面相互贴合，用于密封连接管的后端；采集管的前端与连接管的后端对接时，盖板的顶面及拨板的末端与导向管的内壁接触。
本发明的有益效果在于：利用无人机携带采集管与烟囱上的连接管进行自动对接，便于对高处的监测点进行废气检测，从而避免了工作人员进行登高检测，不仅规避了登高时存在的风险，而且可有效提高监测效率。
附图说明
本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本发明的范围。
图1示出了本申请无人机的内部构造示意图。
图2示出了本申请无人机及采集管的剖视图。
图3示出了图2中A处的局部放大图。
图4示出了本申请的一种使用状态示意图。
图5示出了连接管的外部结构示意图。
图6示出了采集管与连接管的剖视图。
图7示出了采集管与连接管连接时的剖视图。
图8示出了图7中C处的局部放大图。
图9示出了图7中B-B方向的剖视图。
图10示出了本申请无人机一种优选方案的结构示意图。
图11示出了颗粒物采样枪插入连接管时的局部剖视图。
图中标记：无人机1、颗粒物采样枪11、伸缩弹簧12、抽气泵2、采集管3、导向管31、加热管32、吸水块33、连接管4、盖板41、拨板411、弹性件42、阀座43、阀块44、顶杆441、圆锥弹簧45、转盘5、电机6、转接管7、管接头71、圆柱弹簧72、检测器9。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明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。
如图1、图2及图4至图8所示，一种移动式废气监测系统，包括：无人机1、采集管3及连接管4，同时还具有数据实时传输模块及作业终端。
具体的，如图1、图2及图6所示，无人机1内部设有抽气泵2。采集管3末端连接于抽气泵2的进气端，其前端设于无人机1的下方，采集管3前端的外部同轴设有导向管31，采集管3的前端面位于导向管31内部的中段，采集管3设有检测器9，用于检测采集管3中通过气体的污染物。
具体的，如图4至图6所示，连接管4设于烟囱的侧壁，其前端与烟囱内部连通，其后端位于烟囱的外部，连接管4的后端设有一对呈对称设置的盖板41，盖板41的外边沿铰接于连接管4的外壁，铰接轴与连接管4的切线方向平行，盖板41的边沿处向连接管4的外侧延伸设有拨板411，拨板411底面与连接管4的外壁之间设有弹性件42，当弹性件42自然伸展时，两块盖板41相对的端面相互贴合，用于密封连接管4的后端，弹性件42为弧形结构的弹簧片或是圆柱弹簧。
如图6至图8所示，采集管3的前端与连接管4的后端对接时，盖板41的顶面及拨板411的末端与导向管31的内壁接触。具体过程为，无人机1带着采集管3向连接管4靠近，因为导向管31的直径比采集管3更大，因此首先利用导向管31与连接管4对齐，以实现导向的作用；然后使导向管31进一步向连接管4移动，在此过程中，连接管4的下边沿将推动拨板411向连接管4的前端摆动，从而使盖板41向连接管4的后端摆动，从而使盖板41从连接管4的后端向外打开，因为采集管3的前端面位于导向管31内部的中段，所以在盖板41打开的过程中，采集管3的前端仍然处于盖板41的外部，当盖板41的顶面及拨板411的末端均与导向管31的内壁接触时，盖板41已从连接管4的后端完全移开，继续向连接管4移动导向管31，便可使采集管3的前端面与连接管4的后端面接触，从而使采集管3与连接管4连通，此方式不仅利用导向管31实现了定位导向的作用，同时还通过其自动打开盖板41，以使采集管3与连接管4自行连通，并且采集管3与连接管4连通过程中，盖板41的顶面及拨板411的末端均与导向管31的内壁接触，从而有效保持采集管3与连接管4相对位置的固定，以使二者保持良好的连接状态，减少废气泄漏以及外部空气进入，有助于提高检测精度。通过抽气泵2将烟囱中的废气吸入采集管3之后，在检测器9的检测下可快速得出污染气体的参数值，并通过有线或无线传输将获得的参数值反馈给地面操作人员，从而避免了工作人员进行登高检测，不仅规避了登高时存在的风险，而且可有效提高监测效率。为保证采集管3与连接管4之间的连接平稳性，可在烟囱外壁设置支撑平台，用于停放无人机1，并且当无人机1停放在支撑平台上时，采集管3与连接管4对齐。
优选的，如图5、图6及图9所示，盖板41的顶面为四分之一球面结构，球面的半径与导向管31内壁的半径相同，当两块盖板41相对的端面贴合之后，不仅可形成半球面结构，以方便与导向管31对接，并且当采集管3与连接管4连通时，盖板41的顶面与导向管31的内壁贴合，以实现便可使采集管3与连接管4同轴对齐，进一步保证二者之间的连接位置的精度。
优选的，如图8所示，连接管4的后端面为球面结构，采集管3及盖板41与之接触的表面均为内球面结构，当盖板41与连接管4的球面接触时，可有效提高对连接管4的密封效果，当采集管3与连接管4的球面接触时，可保证二者连接处的密封性。
优选的，如图6至图8所示，连接管4的后端内部设有一环形结构的阀座43，阀座43朝向连接管4后端的一侧设有阀块44，阀块44朝向连接管4的后端设有顶杆441，顶杆441与阀座43之间通过圆锥弹簧45相连，且圆锥弹簧45的弹力小于弹性件42，当盖板41打开后，圆锥弹簧45呈自然伸展状态，此时顶杆441的端部凸出于连接管4的后端，且阀块44与阀座43分离，当盖板41盖合之后，顶杆441的端部与盖板41底面接触，圆锥弹簧45被压缩，阀块44与阀座43配合，此设计增加了对连接管4密封的结构，但是并未增加单独的开闭控制器，而是借用盖板41开合的同时实现开闭控制，不仅结构简单，而且密封效果更好；更具体的，阀块44与阀座43之间为圆锥密封结构。
优选的，如图2及图7所示，采集管3的外壁设有加热管32，采用电加热的方式，因为无人机1及其设置的抽气泵2均采用电驱动，因此无人机1通常自带或单独设置有电源，加热管32便可通过此类电源进行加热，采集管3的内部设有吸水块33，用于吸附废气中的水分，吸水块33为硅胶。
优选的，如图4所示，连接管4的后端竖直朝上设置时，采集管3垂直设于无人机1下方，以方便采集管3对接。连接管4也可呈水平设置，采集管3则水平设于无人机1下方。
作为本申请另一种优选的方案，连接管4呈水平设于烟囱的侧壁，如图10及图11所示，采集管3水平超前的设于无人机1下方，无人机1的前端设有与采集管3相互平行的颗粒物采样枪11，颗粒物采样枪11同轴滑动套设有导向管31，导向管31与颗粒物采样枪11的后端之间设有伸缩弹簧12，伸缩弹簧12自然伸展时，颗粒物采样枪11的前端位于导向管31内，通过颗粒物采样枪11可采集烟囱内部废气颗粒物的含量，以补全检测项目，并且与采集管3采用同一根连接管4，颗粒物采样枪11使用时，同样利用导向管31定位以及打开盖板41，然后利用无人机1控制颗粒物采样枪11进一步通过连接管4插入至烟囱内部，过程中伸缩弹簧12将被压缩。颗粒物采样枪11具有颗粒物及废气参数检测模块，具体为：颗粒物采样枪11集成热敏电阻用于测温度、皮托管用于测流量、阻容电阻用于测含湿量及烟气检测模块。
优选的，如图1至图3所示，无人机1内设有转盘5及电机6，电机6用于驱动转盘5绕轴线转动，转盘5绕轴线的圆周阵列设有多个转接管7，通过转动转盘5可切换不同的转接管7，用于连接采集管3与抽气泵2，检测器9设于转接管7，且每根转接管7设置的检测器9种类不同，用于检测废气中不同污染物的含量；检测器9的种类包括：紫外气体光学测量模块、红外气体光学测量模块及电化学传感器，用于检测二氧化硫，一氧化氮，一氧化碳和二氧化氮等烟气污染物。
进一步优选的，如图3所示，转接管7的两端均设有沿轴线移动的管接头71，管接头71的外壁与转接管7的内壁之间呈密封连接，且管接头71与转接管7之间沿轴线方向设有圆柱弹簧72，当转接管7连接于采集管3与抽气泵2之间时，圆柱弹簧72被压缩，以此使得管接头71分别与抽气泵2的进气端及采集管3的端面紧密贴合，以防止废气泄露。
进一步优选的，如图3所示，管接头71的外端面为球形结构，以便于滑入采集管3与抽气泵2之间。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种移动式废气监测系统，其特征在于，包括：
无人机（1），其内部设有抽气泵（2）；
采集管（3），其末端连接于抽气泵（2）的进气端，其前端设于无人机（1）的下方，采集管（3）前端的外部同轴设有导向管（31），采集管（3）的前端面位于导向管（31）内部的中段，采集管（3）设有检测器（9）；
连接管（4），设于烟囱的侧壁，连接管（4）的后端设有一对呈对称设置的盖板（41），盖板（41）的外边沿铰接于连接管（4）的外壁，铰接轴与连接管（4）的切线方向平行，盖板（41）的边沿处向连接管（4）的外侧延伸设有拨板（411），拨板（411）底面与连接管（4）的外壁之间设有弹性件（42），当弹性件（42）自然伸展时，两块盖板（41）相对的端面相互贴合，用于密封连接管（4）的后端；
采集管（3）的前端与连接管（4）的后端对接时，盖板（41）的顶面及拨板（411）的末端与导向管（31）的内壁接触；
连接管（4）的后端内部设有一环形结构的阀座（43），阀座（43）朝向连接管（4）后端的一侧设有阀块（44），阀块（44）朝向连接管（4）的后端设有顶杆（441），顶杆（441）与阀座（43）之间通过圆锥弹簧（45）相连，且圆锥弹簧（45）的弹力小于弹性件（42），当盖板（41）打开后，圆锥弹簧（45）呈自然伸展状态，此时顶杆（441）的端部凸出于连接管（4）的后端，且阀块（44）与阀座（43）分离，当盖板（41）盖合之后，顶杆（441）的端部与盖板（41）底面接触，圆锥弹簧（45）被压缩，阀块（44）与阀座（43）配合。
2.根据权利要求1所述的一种移动式废气监测系统，其特征在于，盖板（41）的顶面为四分之一球面结构，球面的半径与导向管（31）内壁的半径相同。
3.根据权利要求1或2所述的一种移动式废气监测系统，其特征在于，连接管（4）的后端面为球面结构，采集管（3）及盖板（41）与之接触的表面均为内球面结构。
4.根据权利要求1所述的一种移动式废气监测系统，其特征在于，采集管（3）的外壁设有加热管（32），采集管（3）的内部设有吸水块（33）。
5.根据权利要求1所述的一种移动式废气监测系统，其特征在于，连接管（4）的后端竖直朝上设置时，采集管（3）则垂直设于无人机（1）下方。
6.根据权利要求1所述的一种移动式废气监测系统，其特征在于，连接管（4）呈水平设于烟囱的侧壁，采集管（3）水平超前的设于无人机（1）下方，无人机（1）的前端设有与采集管（3）相互平行的颗粒物采样枪（11），颗粒物采样枪（11）同轴滑动套设有导向管（31），导向管（31）与颗粒物采样枪（11）的后端之间设有伸缩弹簧（12），伸缩弹簧（12）自然伸展时，颗粒物采样枪（11）的前端位于导向管（31）内。
7.根据权利要求1所述的一种移动式废气监测系统，其特征在于，无人机（1）内设有转盘（5）及电机（6），电机（6）用于驱动转盘（5）绕轴线转动，转盘（5）绕轴线的圆周阵列设有多个转接管（7），通过转动转盘（5）可切换不同的转接管（7），用于连接采集管（3）与抽气泵（2），检测器（9）设于转接管（7），且每根转接管（7）设置的检测器（9）种类不同。
8.根据权利要求7所述的一种移动式废气监测系统，其特征在于，转接管（7）的两端均设有沿轴线移动的管接头（71），管接头（71）的外壁与转接管（7）的内壁之间呈密封连接，且管接头（71）与转接管（7）之间沿轴线方向设有圆柱弹簧（72），当转接管（7）连接于采集管（3）与抽气泵（2）之间时，圆柱弹簧（72）被压缩。
9.根据权利要求8所述的一种移动式废气监测系统，其特征在于，管接头（71）的外端面为球形结构。
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