CN205139117U - 基于车载系留气球的大气污染垂直监测系统 - Google Patents

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王东方
卞清根
霍俊涛
李娟�
闫明星
段玉森
王晓浩
费东年
修光利
潘骏
包权
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Abstract

基于车载系留气球的大气污染垂直监测系统，其特征在于：它包括系留气球球体(1)，所述系留气球球体(1)上携带装有集成式大气监测系统(2)，所述集成式大气监测系统(2)通过多功能系留缆绳(3)与地面的气球锚泊车(4)连接，同时通过多功能系留缆绳(3)与地面光电转换设备(5)连通，并进一步连通至地面工控机(6)。本实用新型可用于研究大气边界层不同高度上污染物的垂直分布特征、边界层生消机制及多尺度耦合三维输送特征等，能有效弥补现有大气环境垂直监测手段如塔层监测、飞机航测、地基遥感、卫星遥感的不足，提高对近地边界层大气污染物的精细化定量观测和研究的能力。

Description

基于车载系留气球的大气污染垂直监测系统
技术领域
本实用新型属于大气环境监测技术领域，具体讲就是涉及基于车载系留气球的大气污染垂直监测系统，能够有效提高对大气边界层物理化学特征的精细化观测能力。
背景技术
目前大气环境监测常见的是采用地面监测，高度一般在3～15米范围内，仅能表征地面空气质量的状况，无法反映大气污染在垂直高度上的分布特征及演变规律，进而无法深入了解大气污染的成因及高空污染物的区域输送特征。因此，开发大气污染垂直监测技术，对于支撑当前大气污染的综合防控具有重要意义。
当前主要大气垂直监测技术有塔层监测、地基雷达监测、飞机机载监测、卫星遥感、探空小球等。各类垂直监测技术手段中，塔层监测场地固定，灵活性受限制，且监测高度较低，一般在几百米范围内，因此无法覆盖整个大气边界层；地基雷达观测仅能通过气溶胶的光学特性来反演大气气溶胶的物理化学特性，不能直接监测污染物浓度及化学成分等，且受水汽、云层等干扰较大；飞机机载监测空间尺度较大，但运行费用昂贵且难以实现边界层内的精细化、长时间连续观测，无法满足近地面边界层的大气物理化学过程研究；卫星遥感监测可以从较大空间尺度上获取大气层的物理化学特性，但是受天气状况影响较大，且垂直空间分辨率不足，无法满足边界层内大气污染的精细化研究；探空小球探测高度高，成本低，但无法重复使用，且载荷小，仅能搭载简易的小型传感器进行探测，准确性、可靠性差。
实用新型内容
本实用新型目的就是针对现有的大气污染垂直监测技术都存在一定局限性，无法连续、实时地获取全面的大气污染物及气象参数垂直分布数据的不足，提供一种基于车载系留气球的大气污染垂直监测系统，其可实现快速机动部署、长期连续观测、实时监测传输，且监测项目覆盖全、监测数据准确可靠，从而满足边界层内大气污染成因机制研究的需要。
技术方案
为了实现上述技术目的，本实用新型设计的基于车载系留气球的大气污染垂直监测系统，其特征在于：它包括系留气球球体，所述系留气球球体上携带装有集成式大气监测系统，所述集成式大气监测系统通过多功能系留缆绳与地面的气球锚泊车连接，同时通过多功能系留缆绳与地面光电转换设备连通，并进一步连通至地面工控机。
进一步，所述多功能系留缆绳内置供电线路和通讯光纤。
有益效果
本实用新型具有的优点是：1、机动性强、架设时间短；2、零排放，对大气污染监测无干扰；3、高空稳定性好；4、可进行连续垂直廓线监测和长时间滞空监测；5、监测项目覆盖全、集成度高；6、载荷量大，可搭载高精度环境监测仪器设备，准确性、可靠性高；7、数据能实时采集传输至地面工控机进行存储加工。
附图说明
附图1是本实用新型的连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步说明。
实施例
如附图1所示，基于车载系留气球的大气污染垂直监测系统，其特征在于：它包括系留气球球体1，所述系留气球球体1上携带装有集成式大气监测系统2，所述集成式大气监测系统2通过多功能系留缆绳3与地面的气球锚泊车4连接，同时通过多功能系留缆绳3与地面光电转换设备5连通，并进一步连通至地面工控机6。
所述多功能系留缆绳3内置供电线路和通讯光纤。
本实用新型中的系留气球球体将配置多种环境监测仪器设备的集成式大气监测系统送至指定工作高度，通过开展实时监测采集，获取大气污染数据信息，并将大气污染数据信息通过多功能系留缆绳和光电转换设备传至地面工控机。
根据不同的大气环境监测研究任务，可以灵活配置集成式大气监测系统，实现综合观测SO2、NO2、CO、O3、BC、PM10、PM2.5、颗粒物粒径分布、气溶胶化学组分，以及VOCs样品、PM2.5滤膜采集等功能。
系留气球在空中遇到较强阵风时，可能会出现球体姿态变化，为了保证大气监测系统能够处于稳定的工作状态，集成式大气监测系统和系留气球球体结合部设计有自适应稳定构件，以保证集成式大气监测系统始终处于水平状态。
地面系留气球锚泊车配有收放、制动装置，并可以根据实际监测需求控制系留缆绳的收放速度，速度控制范围为0.5m/s～5m/s，升空高度范围为0～约1500米，可以覆盖整个大气边界层。
本实用新型可用于研究大气边界层不同高度上污染物的垂直分布特征、边界层生消机制及多尺度耦合三维输送特征等，能有效弥补现有大气环境垂直监测手段如塔层监测、飞机航测、地基遥感、卫星遥感的不足，提高对近地边界层大气污染物的精细化定量观测和研究的能力。另外，在地基遥感监测校验、卫星遥感数据定标以及空气质量数值模型验证等方面也有重要价值。

Claims (2)

1.基于车载系留气球的大气污染垂直监测系统，其特征在于：它包括系留气球球体(1)，所述系留气球球体(1)上携带装有集成式大气监测系统(2)，所述集成式大气监测系统(2)通过多功能系留缆绳(3)与地面的气球锚泊车(4)连接，同时集成式大气监测系统(2)通过多功能系留缆绳(3)还与地面光电转换设备(5)连通，并进一步连通至地面工控机(6)。
2.如权利要求1所述的基于车载系留气球的大气污染垂直监测系统，其特征在于：所述多功能系留缆绳(3)内置供电线路和通讯光纤。
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