CN205607815U - 一种空气颗粒物浓度监控设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种空气颗粒物浓度监控设备，其包括：膜称重检测装置(3)，其包括：第一采样头(31)通过第一气路通道(32)与膜片室(33)及空气泵(34)相通，膜片转盘(35)靠近所述膜片室(33)，其上设有复数采样膜片，膜片转盘(35)及干燥称重室(37)设在移样模块(36)移样范围内，光散法检测装置(6)，其包括：第二采样头(61)通过第二气路通道(62)与光散法粉尘仪(63)相通，其中所述光散法粉尘仪(63)内置气泵，数据传输装置(2)与所述膜称重检测装置(3)及光散法检测装置(6)数据连接，其包括：本地通信模块(21)，远程通信模块(22)。

Description

一种空气颗粒物浓度监控设备

技术领域

本实用新型涉及一种空气颗粒物浓度监控检测技术，尤其涉及一种采用滤膜称重法与光散法结合，对空气颗粒物浓度进行检测的监控设备。

背景技术

当前，世界范围内，发展中国家的空气污染问题正日益突出，伴随空气污染所形成的雾霾天气，也正频繁的笼罩着各地城市，造成空气质量显著下降，日益侵蚀着人体的健康。

为了改善空气质量环境，有专家分析其原因，得知除了传统的工业排放、汽车尾气排放外，城市内的工地、码头、堆场、道路的扬尘危害也是重要污染源之一，其中的粉尘经参入空气后，所形成的大气颗粒物的危害极为严重，因此各地环保部门迫切想要实现，通过实时监测大气颗粒物的浓度，尽早确定周围环境对大气颗粒物浓度的影响，并有效确定污染源头，为降低大气颗粒物浓度的治理工作提供检测依据。

为了实现上述问题，现有技术所提供的空气颗粒物检测主要包括两种方式：

第一种，采用光散射法进行粉尘的检测，其原理通过光照射在空气中悬浮颗粒物上时，会产生散射光，在颗粒物性质一定的条件下，颗粒物的散射光强度与其质量浓度成正比的关系，计算出当前空气悬浮颗粒物浓度值。在实际应用由于光散射技术本身的结构特性，会有零位漂移及光源信号的衰减，导致采集的数据误差，因此不能准确的反应被监测区域的污染情况。且在不同的区域及周边环境，体积浓度与质量浓度之间的转换系数也不同，所以使用一个固定的转换系数K值来标定所有设备会导致数据误差。因此不难发现该技术优势在于，检测速度较快，但缺点也很明显，于由于容易受到颗粒物折射性、形态以及成分的影响，以及技术本身结构特性及转换系数的浮动等，其测量准确性不高。

第二种，采用重量法，通过抽取环境中的空气至滤膜上，以截留空气中的颗粒物，从而根据采样前后滤膜重量差来计算悬浮颗粒物浓度，其优势在于，检测精度较高，但缺点也很明显，检测所需时间较长，检测的实时性较差。

此外现有空气颗粒物浓度监控设备，每套都独立运行采集数据并发送数据，因此当该设备在某一地区密集布设时，每一台都会单独产生数据流量，若采用GPRS或其他付费流量通信方案，则会极大的提高数据采集成本，同时另一方面一旦某台设备GPRS或其他付费流量通信模块产生故障，则将影响该设备的数据采集并导致无法获取该设备所在地空气悬浮颗粒物检测数据。

因此综上原因，现有技术亟待一种能够结合上述两种空气颗粒物检测技术优点，并能够更为经济的降低采集数据的成本，同时保证该监控设备数据采集稳定性的的技术方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种空气颗粒物浓度监控设备，其能够结合膜称重法和光散射法的检测优势，并通过与外部服务器连接，实时传输检测数据，以获取更为精确的空气质量检测数据

为实现上述目的，本实用新型提供了一种空气颗粒物浓度监控设备，一种空气颗粒物浓度监控设备，其中包括：膜称重检测装置(3)，其包括：第一采样头(31)通过第一气路通道(32)与膜片室(33)及空气泵(34)相通，膜片转盘(35)靠近所述膜片室(33)，其上设有复数采样膜片，膜片转盘(35)及干燥称重室(37)设在移样模块(36)移样范围内，

光散法检测装置(6)，其包括：第二采样头(61)通过第二气路通道(62)与光散法粉尘仪(63)相通，其中所述光散法粉尘仪(63)内置气泵，

数据传输装置(2)与所述膜称重检测装置(3)及光散法检测装置(6)数据连接，其包括：本地通信模块(21)，远程通信模块(22)。

进一步的，所述膜称重检测装置(3)还包括：气路密封罩伸缩杆(323)设置在所述第一气路通道(32)上，膜称重法控制器(322)与气路密封罩伸缩杆(323)控制连接。

进一步的，所述第一气路通道(32)采用不锈钢材料制成。

进一步的，所述第一气路通道(32)内还设有加热元件(321)。

进一步的，所述膜称重检测装置(3)还包括：膜片储存室(38)，设在移样模块(36)送样范围内。

进一步的，所述第二气路通道(62)为气体专用软管，且内壁光滑无静电，其内部设有加热元件(321)。

进一步的，所述本地通信模块(21)为2.4G通信模块(211)、ZigBee通信模块、蓝牙通信模块、wifi通信模块、Z-wave通信模块中的一种。

进一步的，所述远程通信模块(22)为GPRS通信模块(212)、CDMA通信模块、3G/4G/5G通信模块中的一种。

进一步的，所述本地通信模块(21)内设有处理装置。

进一步的，所述光散法检测装置(6)还包括：校准平台(64)与PLC控制器(65)控制连接，由系统开关电源(66)供电，其中所述校准平台(64)与所述光散法粉尘仪(63)控制连接。

通过本实用新型提供的一种空气颗粒物浓度监控设备，视实现了两种检测方法的结合，互取优点，从而达到数据准确及实时性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的空气颗粒物浓度监控设备结构示意图；

图2为采用本实用新型的空气颗粒物浓度监控设备的监测站结构示意图；

图3为采用本实用新型的空气颗粒物浓度监控设备的监测站结构示意图。

附图编号说明：第一检测装置11，数据传输装置2，服务器5，第二检测装置12，膜称重检测装置3，第一采样头31，第一气路通道32，膜片室33，空气泵34，不间断电源40，加热元件321，膜称重法控制器322，气路密封罩伸缩杆323，膜片转盘35，旋转电机351，移样模块36，干燥称重室37，机器叉361，膜片储存室38，光散法检测装置6，第二采样头61，第二气路通道62，光散法粉尘仪63，本地通信模块21，远程通信模块22，2.4G通信模块211，GPRS通信模块212，外箱体71，外箱体外门711，底部支撑架712，防震缓冲器713，底座714，数据天线715，内箱体72，航空插头721，加热温控器722，校准平台64，PLC控制器65。

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实用新型。

为了使本领域的技术人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型的保护范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

为了提高检测结果的精确性，本实用新型提供了至少两种检测技术结合的技术方案提 高检测精度，以客观的反应当前空气质量结果。

请参阅图1至图3，为本实用新型的一种空气颗粒物浓度监控设备及其检测方法的较佳实施方式，其中该空气颗粒物浓度监控设备包括：第一检测装置11，获取第一检测数据，并通过数据传输装置2传输至处理装置，以计算出采样时间内的颗粒物小时浓度值，并通过该数据传输装置2向WEB服务器5发送，第二检测装置12，获取第二检测数据，并通过数据传输装置2传输至该服务器5，并通过该服务器5内设有的校准系数K的计算获得最终检测数据。

值得一提的是，该该服务器5可以是该空气颗粒物浓度监控设备内置服务器，也可以是外部的WEB服务器，以下施例中优选外部的WEB服务器为例进行介绍，并没有对本实用新型的技术方案进行限制，本领域技术人员应当了解无论是内置本地化的服务器，还是架设外部联网的服务器，都属于本实施例中已经揭示的技术方案，本领域技术人员无需创造性的智力劳动即可得知。

进一步来说，所述第一检测装置11本实用新型优选，膜称重检测装置3，其包括：第一采样头31通过第一气路通道32与膜片室33及空气泵34相通，并提供不间断电源40为该膜称重检测装置3供电，其中该第一气路通道32优选为不锈钢材料制成，其内部还设有加热元件321，本实用新型优选加热丝，以加热蒸发采样空气中的水汽，并保持恒温，其中在本实施例中的优选温度为恒温40°，但本实用新型并不限制该温度值的设定，根据所在地区和环境情况的不同该温度可以进行调节，以满足蒸发空气中水分的需求。进一步的，当该空气泵34工作状态下，经由该第一采样头31可平稳抽入环境空气，经加热元件321干燥处理后至所述膜片室33中，经膜片过滤，将采样空气中的颗粒物全部留在膜片上，再经由膜称重法控制器322，控制设置在该第一气路通道32上的气路密封罩伸缩杆323，截止或导通该第一气路通道32与该空气泵34的气路，来排除采样空气，如此连续对环境空气采样一段时间后，完成环境空气采样。

值得一提的是，该持续采样参数根据不同检测精度要求，可自由设定，如采样时间在本实施例中优选一个小时，其中该空气泵34抽气压力可设定为26000pa，气流量为3L/min。前述设定的相关参数并未对本实施例的实施方式进行限制，为满足各种不同检测环境下的需要可以适当调节。

进一步的，当该环境空气采样流程结束后，进入采样检测流程，该空气泵34停止工作，该膜片室33打开，膜片转盘35依靠其底部设置的旋转电机351驱动旋转后，移出盘内已采样膜片，移入盘内新膜片至该膜片室33内，移样模块36转移该采样膜片至干燥称重室 37内，静止干燥约四小时后，该采样膜片干燥完毕，颗粒物静止沉淀，则该干燥称重室37开始称重。

值得一提的是该移样模块36在本实施例中优选采用机器叉361，以将转出的该采样膜片缓慢铲起，旋转预设角度以运送该膜片至该干燥称重室37内，以形成样本运输功能，但本实用新型并未对该样本传送的技术方案进行限制，如通过机械手抓取、传送带输送等运送方式，皆属于本实用新型的近似实施方式，因而在此提及。

另一方面，该干燥称重室37，将称得的总质量数据，即第一检测数据，经由数据传输装置2发送至处理装置，以计算质量差，除以一小时的气体总流量，计算出采样时间内的颗粒物小时浓度值，保存并向该数据传输装置2上报数据包，此时整套膜称重系统完成测量计算，该机械叉361将该膜片干燥称重室37内的的该采样膜片铲出，旋转至膜片储存室38封存，该机械叉361复位。

第二检测装置12本实用新型优选光散法检测装置6，其包括：第二采样头61通过第二气路通道62与光散法粉尘仪63相通，其中该光散法粉尘仪63内置气泵，藉此抽取环境空气，并经由第二采样头61平稳吸入，其中值得一提的是，该第二气路通道62优选气体专用软管，且软管优选实验室级，内壁光滑无静电。

此外该第二气路通道62内还设有加热元件321，本实施例优选加热丝，以加热蒸发采样空气中的水汽，并保持恒温，其中在本实施例中的优选温度为恒温40°，但本实用新型并不限制该温度值的设定，根据所在地区和环境情况的不同该温度可以进行调节，以满足蒸发空气中水分的需求，但高于该温度，则可能导致该光散法粉尘仪63内部激光光源受到影响。

进一步的当被吸入的采样气体经由该光散法粉尘仪63快速检测后排出，将自动计算每分钟的质量浓度均值，即第二检测数据，本优选实施例中为光散法粉尘仪读数F数据，并经由该数据传输装置2发送，其中需要特别指出的是，该光散法粉尘仪读数F数据发送的第一种方式为，若本机是整个被检测地区本地局域网主节点则直接通过该数据传输装置2向外部服务器5发送数据包。而另一方面，若本机是整个被检测地区本地局域网从节点，则通过该数据传输装置2向与该主节点相近的从节点/或主节点，依据就近原则，向主节点发送数据包，藉此由主节点通过数据传输装置2单独向服务器5发送数据包。

当该服务器5收到数据包后，根据接收到该膜称重检测装置3采集的数据，即质量浓度数据后根据如下计算公式，计算第二检测装置12的矫正系数“K”：

其中

根据上述公式，以校准该光散法检测装置6的检测数据，以获取最终检测数据。

此外需要特别指出的是上述实施例中，该数据传输装置2包括：本地通信模块21，与远程通信模块22，其中所述本地通信模块21用于组建该空气颗粒物浓度监控设备的本地数据传输及本地局域网络组建，在本实用新型的实施例中采用射频技术(RF)，优选方案为2.4G通信模块211，但并未作出限制，同等替换方案，也可采用ZigBee通信模块，蓝牙通信模块，wifi通信模块，Z-wave通信模块。其中该远程通信模块22，用于使该空气颗粒物浓度监控设备与该服务器5建立远程数据连接，在本实用新型的实施例中优选采用GPRS通信模块212，但并未作出限制，同等替换方案，也可采用CDMA通信模块，3G/4G/5G通信模块。因此在本实用新型的各个实施例中，将以包括：2.4G通信模块211，及GPRS通信模块212的数据传输装置2为例进行介绍，本领域技术人员应当了解上述替换方案，无需创造性劳动即可适用于本实用新型的各实施例中，因此皆属于本实用新型已揭露的技术方案。

进一步的，本实用新型还提供了一种采用上述空气颗粒物浓度监控设备的监测站，其包括：外箱体71，其具有隔热，防水防尘，防电磁干扰的作用，外箱体外门711水密性良好，复数底部支撑架712连接在该外箱体71底部，以形成支撑，防震缓冲器713嵌套在该底部支撑架712上，以吸收外部震动对设备带来的影响，底座714一侧与各底部支撑架712固定，另一侧与水泥基础的预埋件连接，牢牢紧固于地面，藉此固定整套设备并稳固监测站，以适用在多种工作环境中安装，数据天线715及GPS天线为信号增强天线，设置在该外箱体71顶部，以增进该数据传输装置2信号传输，一对采样口，以供第一采样头31，第二采样头61穿过设置。

该外箱体71内，还容纳有内箱体72，其与外箱体71保持一定空间，且该外箱体71内可设有散热风扇保持运行，保持空气良好的流通性。该内箱体72的箱体内容纳有，第一检测装置11，数据传输装置2，处理装置，第二检测装置12，其中该内箱体72的箱体顶部设置该第一气路通道32，第二气路通道62，以供与对应的第一第二采样头31、61连接。

进一步的，该内箱体72的箱体上还设有，四个航空插头721以增扩传感器，提供数据插口及电源，增加可监测的环境因子，该内箱体72的箱体下部为加热温控器722，以对该加热丝进行PID控制，将采样气路恒温在40摄氏度，降低被采样气体相对湿度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空气颗粒物浓度监控设备，其特征在于，包括：

膜称重检测装置(3)，其包括：第一采样头(31)通过第一气路通道(32)与膜片室(33)及空气泵(34)相通，膜片转盘(35)靠近所述膜片室(33)，其上设有复数采样膜片，膜片转盘(35)及干燥称重室(37)设在移样模块(36)移样范围内，光散法检测装置(6)，其包括：第二采样头(61)通过第二气路通道(62)与光散法粉尘仪(63)相通，其中所述光散法粉尘仪(63)内置气泵，

数据传输装置(2)与所述膜称重检测装置(3)及光散法检测装置(6)数据连接，其包括：本地通信模块(21)，远程通信模块(22)。

2.根据权利要求1所述的一种空气颗粒物浓度监控设备，其特征在于：所述膜称重检测装置(3)还包括：气路密封罩伸缩杆(323)设置在所述第一气路通道(32)上，膜称重法控制器(322)与气路密封罩伸缩杆(323)控制连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种空气颗粒物浓度监控设备，其特征在于：所述第一气路通道(32)内还设有加热元件(321)。

4.根据权利要求1或2所述的一种空气颗粒物浓度监控设备，其特征在于：所述膜称重检测装置(3)还包括：膜片储存室(38)，设在移样模块(36)送样范围内。

5.根据权利要求1或2所述的一种空气颗粒物浓度监控设备，其特征在于：所述第二气路通道(62)为气体专用软管，且内壁光滑无静电，其内部设有加热元件(321)。

6.根据权利要求1或2所述的一种空气颗粒物浓度监控设备，其特征在于：所述本地通信模块(21)为2.4G通信模块(211)、ZigBee通信模块、蓝牙通信模块、wifi通信模块、Z-wave通信模块中的一种。

7.根据权利要求1或2所述的一种空气颗粒物浓度监控设备，其特征在于：所述远程通信模块(22)为GPRS通信模块(212)、CDMA通信模块、3G/4G/5G通信模块中的一种。

8.根据根据权利要求1或2所述的一种空气颗粒物浓度监控设备，其特征在于：所述本地通信模块(21)内设有处理装置。

9.根据根据权利要求1或2所述的一种空气颗粒物浓度监控设备，其特征在于：所述光散法检测装置(6)还包括：校准平台(64)与PLC控制器(65)控制连接，由系 统开关电源(66)供电，其中所述校准平台(64)与所述光散法粉尘仪(63)控制连接。

10.一种采用如权利要求1所述的一种空气颗粒物浓度监控设备的监测站，其特征在于，包括：外箱体(71)，外箱体外门(711)，复数底部支撑架(712)连接在所述外箱体(71)底部，防震缓冲器(713)嵌套在所述底部支撑架(712)上，底座(714)一侧与各所述底部支撑架(712)固定，数据天线(715)设置在所述外箱体(71)顶部，一对采样口，以供第一采样头(31)，第二采样头(61)穿过设置，所述外箱体(71)内，还容纳有内箱体(72)，所述内箱体(72)的箱体内容纳有膜称重检测装置(3)，数据传输装置(2)，处理装置，光散法检测装置(6)，其中内箱体(72)顶部设置第一气路通道(32)，第二气路通道(62)，以供与对应的第一第二采样头(31、61)连接，所述内箱体(72)的箱体上还设有，航空插头(721)，所述内箱体(72)的箱体下部设有加热温控器(722)。