CN204807428U - 一种生产性粉尘浓度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生产性粉尘浓度检测装置，包括暗盒以及安装在暗盒内的发光元件和光电转换元件，所述暗盒内设置有粉尘吸入通道，光源发射通道以及光源接受通道；所述光源发射通道与光源接受通道相互垂直且垂足位于粉尘吸入通道上，所述光源发射通道与所述粉尘吸入通道的夹角小于90度；所述发光元件安装在光源发射通道内，所述发光元件靠近所述粉尘吸入通道一侧布置有一个凸透镜，所述放光二极管位于所述凸透镜的焦点处；所述光电转换元件安装在所述光源接受通道内。本实用新型具有结构简单，维修方便，容易清洁，有利于提高粉尘浓度检测精度等优点。

Description

一种生产性粉尘浓度检测装置

技术领域

本实用新型涉及粉尘检测领域，特别的涉及一种生产性粉尘浓度检测装置。

背景技术

粉尘是指悬浮在空气中的固体微粒，飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分，如铬，锰，镉，铅，汞，砷等。当人体吸入粉尘后，小于5μm的微粒，极易深入肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解，就会直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解的污染物，也可能被细胞所吸收，导致细胞结构的破坏。另外，当粉尘达到一定的浓度，极易造成爆炸事故。比如2014年8月2日的昆山中荣工厂爆炸事故，以及2015年6月27日台湾新北粉尘爆炸事件。

现阶段的粉尘监测领域，粉尘测量的方法大致可分取样法和非取样法，光散射法属于其中的非取样法，测量时不用取样而是利用粉尘的物理光学等特性直接测量粉尘浓度，具体原理为当光波通过不均匀媒质时会与媒质相互作用，使光强发生衰减，这种现象称作消光作用。消光作用又可以看作是吸收和散射共同作用造成的，光的一部分被介质散射，偏离了原来的传播方向，剩余部分被介质吸收，光仍按照原来的传播方向通过介质，即散射体除将照射光的部分能量散射外，还会吸收部分照射光的部分能量，并将其转换为热能等其他形式，这称为吸收作用，而吸收与散射正是光散射法测量粉尘的基本原理。光散射法测定空气中的粉尘浓度，具有快速、简便和能够连续测定等特点。

为避免事故的发生，改善工厂的作业坏境，对工厂中各控制点的粉尘含量进行实时监控，有利于当地政府主管部门对工厂粉尘浓度监测进行统一管理是亟待解决的问题。

为解决上述问题，申请人考虑设计了一种一种生产性粉尘浓度监测系统，包括设置在安全监测管理部门的粉尘监测管理系统，以及设置在各待监测工厂的粉尘监测子系统；所述粉尘监测子系统通过有线或无线网络连接到粉尘监测管理系统；所述粉尘监测子系统包括工业计算机，与所述工业计算机连接设置的显示终端以及打印终端；还包括设置在待监测工厂内各粉尘监测点的监测子站；所述监测子站包括依次连接设置的粉尘浓度检测装置，模数转换模块以及通讯模块；所述通讯模块连接到所述工业计算机。这样，就有利于当地政府主管部门对工厂粉尘浓度进行统一管理和检测。

但其中，设置所述粉尘浓度检测装置时，还需要考虑怎样采用简单的结构实现对粉尘的检测，以及怎样提高检测精度的问题。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：怎样提供一种结构简单，检测精度高的生产性粉尘浓度检测装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种生产性粉尘浓度检测装置，包括依次布置在粉尘吸入口的过滤装置和PM10或PM2.5切割器，以及位于粉尘排出端的稳流气泵；其特征在于，还包括暗盒以及安装在暗盒内的发光二极管和光电晶体管，所述暗盒内设置有粉尘吸入通道，光源发射通道以及光源接受通道；所述光源发射通道与光源接受通道相互垂直且垂足位于粉尘吸入通道上，所述光源发射通道与所述粉尘吸入通道的夹角小于90度；所述粉尘吸入通道的一端连接所述PM10或PM2.5切割器，另一端连接所述稳流气泵；所述发光二极管安装在光源发射通道内，所述发光二极管靠近所述粉尘吸入通道一侧布置有一个凸透镜，所述放光二极管位于所述凸透镜的焦点处；所述光电晶体管安装在所述光源接受通道内。

工作时，根据需要检测的对象更换PM10或PM2.5切割器，当含有粉尘的空气在稳流气泵的作用下经粉尘吸入口吸入，在过滤装置和PM10或PM2.5切割器的作用下，去除空气中较大的颗粒，然后进入暗盒内的粉尘吸入通道。同时，发光二极管发出的光线经过凸透镜的折射作用变成平行光源照射到粉尘吸入通道的粉尘上，平行光经过粉尘的散射作用，使得位于光源接受通道内的光电晶体管接收到散热光，并转换成电信号。

作为优化，所述光源发射通道和所述光源接受通道靠近暗盒外壁的一侧的孔壁上均具有螺纹，且所述光源发射通道和所述光源接受通道均与暗盒外壁垂直设置；所述光源发射通道和所述光源接受通道的螺纹端各安装有一个螺纹塞，所述螺纹塞的螺杆中部为圆柱形的置物腔，所述发光二极管和光电晶体管分别固定安装在各自通道的螺纹塞的置物腔中。

这样，将发光二极管和光电晶体管安装在螺纹塞中，可以方便发光二极管和光电晶体管固定在各自的通道内，同时，检测完成后，可以将螺纹塞旋下，将暗盒内部的粉尘清扫干净。一旦发光二极管或光电晶体管损坏，也可以快速进行更换，便于维修。

作为优化，所述螺纹塞与所述暗盒的外壁之间设置有密封圈，所述发光二极管和光电晶体管的导线分别穿过并胶合在各自的螺纹塞的螺帽上。

这样，螺纹塞可以将光源发射通道和光源接受通道密封，防止在稳流气泵的作用下，杂质进入暗盒内，影响检测的精度。

作为优化，位于所述光源发射通道的螺纹塞的置物腔远离所述螺纹塞的螺帽一端的圆柱面上设置有螺纹，且旋合安装有一个凸透镜固定架；所述凸透镜固定安装在所述凸透镜固定架远离旋合部的端部，且凸透镜的主光轴与所述凸透镜固定架中轴线重合；所述凸透镜固定架远离旋合部的端部圆周面向外延伸形成一个环形凸台，所述环形凸台靠近所述螺纹塞的一侧与所述螺杆的端面贴合。

这样，可以方便凸透镜的安装，同时，由于凸透镜固定架上设置的环形凸台与螺纹塞的端面贴合，可以控制凸透镜与发光二极管的距离，保证发光二极管位于凸透镜的焦点位置，使二者的定位更加简单。

作为优化，所述发光元件为发光二极管，所述光电转换元件为光电晶体管。

综上所述，本实用新型具有结构简单，维修方便，容易清洁，有利于提高粉尘浓度检测精度等优点。

附图说明

图1为一种采用本实用新型结构的生产性粉尘浓度监测系统的结构示意图。

图2为图1中暗盒的结构示意图（图中虚线为发光元件发出的光线）。

图3为某混凝土搅拌有限公司厂区监测点1的PM2.5浓度随时间变化趋势图。

图4为某混凝土搅拌有限公司厂区监测点1的PM10浓度随时间变化趋势图。

图5为某混凝土搅拌有限公司厂区监测点2的PM2.5浓度随时间变化趋势图。

图6为某混凝土搅拌有限公司厂区监测点2的PM10浓度随时间变化趋势图。

图7为某混凝土搅拌有限公司厂区监测点3的PM2.5浓度随时间变化趋势图。

图8为某混凝土搅拌有限公司厂区监测点3的PM10浓度随时间变化趋势图。

具体实施方式

下面结合一种采用本实用新型结构的生产性粉尘浓度监测系统及附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1和图2所示，一种生产性粉尘浓度监测系统，包括设置在安全监测管理部门的粉尘监测管理系统1，以及设置在各待监测工厂的粉尘监测子系统2；所述粉尘监测子系统2通过有线或无线网络连接到粉尘监测管理系统1；其中，所述粉尘监测子系统2包括工业计算机3，与所述工业计算机3连接设置的显示终端5以及打印终端4；还包括设置在待监测工厂内各粉尘监测点的监测子站6；所述监测子站6包括依次连接设置的粉尘浓度检测装置63，模数转换模块62以及通讯模块61；所述通讯模块61连接到所述工业计算机3；所述粉尘浓度检测装置63包括依次布置在粉尘吸入口的过滤装置（图中未示出）和PM10或PM2.5切割器（图中未示出），以及位于粉尘排出端的稳流气泵（图中未示出）；还包括暗盒631以及安装在暗盒631内的发光元件632和光电转换元件633，所述暗盒631内设置有粉尘吸入通道634，光源发射通道635以及光源接受通道636，所述光源发射通道635与光源接受通道636相互垂直且垂足位于粉尘吸入通道634上，所述光源发射通道635与所述粉尘吸入通道634的夹角小于90度；所述粉尘吸入通道634的一端连接所述PM10或PM2.5切割器，另一端连接所述稳流气泵；所述发光元件632安装在光源发射通道635内，所述发光元件632靠近所述粉尘吸入通道634一侧布置有一个凸透镜637，所述发光元件632位于所述凸透镜637的焦点处；所述光电转换元件633安装在所述光源接受通道636内；所述模数转换模块62接收来自光电转换元件632的脉冲信号并转换为数字信号，然后通过通讯模块61传输到所述工业计算机3进行计算得到粉尘浓度值，所述工业计算机3对粉尘浓度值进行实时记录并通过网络上传到所述粉尘监测管理系统1。

工作时，粉尘经由粉尘浓度检测装置的粉尘吸入口进入粉尘浓度检测装置内部的粉尘吸入通道中，由发光元件发出光源，经由凸透镜之后变成平行光源对粉尘吸入通道内的粉尘进行照射，在粉尘的散射作用下，部分散射光进入光电转换元件中并使光电转换元件产生模拟电信号，模拟电信号由模数转换模块进行模数转换后由通讯模块送入工业计算机进行计算，得到监测子站的粉尘浓度值。工业计算机记录各监测子站的粉尘浓度值并绘制粉尘浓度-时间曲线。粉尘监测子系统将工业计算机记录的数据传输到安全监测管理部门的粉尘监测管理系统中。这样，就可以完成对辖区内各工厂的粉尘浓度监测进行统一的管理与监测。

其中，所述光源发射通道635和所述光源接受通道636靠近暗盒631外壁的一侧的孔壁上均具有螺纹，且所述光源发射通道635和所述光源接受通道636均与暗盒631外壁垂直设置；所述光源发射通道635和所述光源接受通道636的螺纹端各安装有一个螺纹塞9，所述螺纹塞9的螺杆91中部为圆柱形的置物腔92，所述发光元件632和光电转换元件633分别固定安装在各自通道的螺纹塞9的置物腔92中。

这样，将发光元件和光电转换元件安装在螺纹塞中，可以方便发光元件和光电转换元件固定在各自的通道内，同时，检测完成后，可以将螺纹塞旋下，将暗盒内部的粉尘清扫干净。一旦发光元件或光电转换元件损坏，也可以快速进行更换，便于维修。

其中，所述螺纹塞9与所述暗盒631的外壁之间设置有密封圈10，所述发光元件632和光电转换元件633的导线分别穿过并胶合在各自的螺纹塞9的螺帽93上。

这样，螺纹塞可以将光源发射通道和光源接受通道密封，防止在稳流气泵的作用下，杂质进入暗盒内，影响检测的精度。

其中，位于所述光源发射通道635的螺纹塞9的置物腔92远离所述螺纹塞9的螺帽93一端的圆柱面上设置有螺纹，且旋合安装有一个凸透镜固定架11；所述凸透镜637固定安装在所述凸透镜固定架11远离旋合部的端部，且凸透镜637的主光轴与所述凸透镜固定架11的轴线重合；所述凸透镜固定架11远离旋合部的端部圆周面向外延伸形成一个环形凸台111，所述环形凸台111靠近所述螺纹塞9的一侧与所述螺杆91的端面贴合。

这样，可以方便凸透镜的安装，同时，由于凸透镜固定架上设置的环形凸台与螺纹塞的端面贴合，可以控制凸透镜与发光元件的距离，保证发光元件位于凸透镜的焦点位置，使二者的定位更加简单。

其中，所述监测子站6还包括与所述粉尘浓度检测装置63的粉尘吸入口同高度设置的风速检测模块65以及湿度检测模块64；所述风速检测模块65和湿度检测模块64均电连接到所述粉尘浓度检测装置63。

根据《工作场所空气中粉尘浓度快速检测方法—光散射法》的要求，检测应在相对湿度小于90%，平均风速小于1m/s的环境中进行。设置风速检测模块和湿度检测模块后，系统可以根据监测子站的环境的风速和湿度来控制监测子站的启动和关闭，这样，可以提高检测数据的可靠性和有效性，同时更加节能。

其中，所述粉尘监测子系统2还包括警报系统7，所述警报系统7电连接到所述工业计算机3；所述警报系统7包括语音提示器71以及警报指示灯72。

这样，一旦检测到监测子站的粉尘浓度超标，粉尘监测子系统启动警报系统，语音提示器会播报浓度超标的监测子站的编号，同时警报指示灯闪烁报警。

其中，所述粉尘监测子系统2还包括设置在待监测工厂内各作业区域的吸气式的降尘模块8；所述降尘模块8电连接到所述工业计算机3。

这样，一旦检测到监测子站的粉尘浓度超标，该检测子站所在区域的作业区域的吸气式的降尘模块将启动或加大功率运行，对作业区域进行降尘处理，防止粉尘浓度继续升高，引起危险。

具体实施时，上述风速检测模块，湿度检测模块，报警指示灯，语音提示器，通讯模块，模数转换模块以及PM10和PM2.5切割器等各部分构件自身均是属于成熟的现有技术，构件自身不属于本申请对现有技术做出创造性贡献的地方，本申请对现有技术做出创造性贡献的地方在于将上述各现有部件设置在特定要求的位置方位，并将其组合联系起来，使其可以便于检测，以能够用于粉尘浓度监测，达到统一管理及检测的目的。

如图3~图8所示，为监测某混凝土搅拌有限公司生产场所中PM2.5和PM10的浓度随时间变化趋势图。

监测点1，位于混凝土搅拌站附近（共监测得出183组PM2.5数据，179组PM10数据），PM2.5浓度随时间变化趋势图，如图3所示，PM2.5的浓度最高点出现在上午11时附近，至中午过后浓度值逐渐减小，当到14时左右浓度又开始逐步升高；PM10浓度随时间变化的趋势图，如图4所示，PM10的浓度最高点出现在上午12时附近，过后浓度逐渐减小，当到14时浓度降至最低，然后又开始逐步升高。

监测点2，位于设备维修区（共监测195组PM2.5数据，196组PM10数据），PM2.5浓度随时间变化趋势图，如图5所示，PM2.5的最高值出现在10时附近，随之浓度下降并一直保持平稳；PM10浓度随时间变化的趋势图，如图6所示，PM10的浓度最高值出现在9时附近，随之浓度减小并保持一定的波动。

监测点3，位于物料通道（共监测得出202组PM2.5数据，202组PM10数据），PM2.5浓度随时间变化趋势图，如图7所示，PM2.5浓度最高值出现在10时附近，随之浓度持续减小，并保持一定的稳定；PM10浓度随时间变化的趋势图，如图8所示，PM10最高值出现在10时附近，随之浓度持续减小，并保持一定的稳定。

根据3个监测点的监测数据来看，在一天之中不论是PM2.5亦或PM10的浓度随着时间的变化都没有一定的规律可循，主要原因是该混凝土搅拌有限公司日常工作量是根据实际混凝土的需求量进行安排的，若当日混凝土需求量大，则工作量就更繁重，厂区内安排的工作就更密集度。根据现场测量观察分析，以下几种情况会导致粉尘浓度的突变：

1、工人的焊接、切割等修理维修工作。

2、受地面交通源的强烈影响，也就是厂区内道路扬尘影响了PM10的大小，车辆的尾气排放影响了PM2.5的大小。

3、搅拌站内机器的启动，如平皮带或斜皮带的启动等。

通过本实用新型的粉尘浓度监测系统，当地政府的相关主管部门可以很方便的对该混凝土搅拌有限公司的厂区粉尘进行检测和管理。

Claims (5)

1.一种生产性粉尘浓度检测装置，包括依次布置在粉尘吸入口的过滤装置和PM10或PM2.5切割器，以及位于粉尘排出端的稳流气泵；其特征在于，还包括暗盒以及安装在暗盒内的发光元件和光电转换元件，所述暗盒内设置有粉尘吸入通道，光源发射通道以及光源接受通道；所述光源发射通道与光源接受通道相互垂直且垂足位于粉尘吸入通道上，所述光源发射通道与所述粉尘吸入通道的夹角小于90度；所述粉尘吸入通道的一端连接所述PM10或PM2.5切割器，另一端连接所述稳流气泵；所述发光元件安装在光源发射通道内，所述发光元件靠近所述粉尘吸入通道一侧布置有一个凸透镜，所述发光元件位于所述凸透镜的焦点处；所述光电转换元件安装在所述光源接受通道内。

2.如权利要求1所述的生产性粉尘浓度检测装置，其特征在于，所述光源发射通道和所述光源接受通道靠近暗盒外壁的一侧的孔壁上均具有螺纹，且所述光源发射通道和所述光源接受通道均与暗盒外壁垂直设置；所述光源发射通道和所述光源接受通道的螺纹端各安装有一个螺纹塞，所述螺纹塞的螺杆中部为圆柱形的置物腔，所述发光元件和光电转换元件分别固定安装在各自通道的螺纹塞的置物腔中。

3.如权利要求2所述的生产性粉尘浓度检测装置，其特征在于，所述螺纹塞与所述暗盒的外壁之间设置有密封圈，所述发光元件和光电转换元件的导线分别穿过并胶合在各自的螺纹塞的螺帽上。

4.如权利要求2所述的生产性粉尘浓度检测装置，其特征在于，位于所述光源发射通道的螺纹塞的置物腔远离所述螺纹塞的螺帽一端的圆柱面上设置有螺纹，且旋合安装有一个凸透镜固定架；所述凸透镜固定安装在所述凸透镜固定架远离旋合部的端部，且凸透镜的主光轴与所述凸透镜固定架中轴线重合；所述凸透镜固定架远离旋合部的端部圆周面向外延伸形成一个环形凸台，所述环形凸台靠近所述螺纹塞的一侧与所述螺杆的端面贴合。

5.如权利要求1所述的生产性粉尘浓度检测装置，其特征在于，所述发光元件为发光二极管，所述光电转换元件为光电晶体管。