CN208366678U - 一种智能质控物联化颗粒物膜采样设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能质控物联化颗粒物膜采样设备，属于环境监测仪器领域，其包括标签滤膜、数采仪、智能采样器、云平台，通过射频识别技术（简称RFID）、物联网云平台与现有采样器相结合，具备气路密封性自检及远程通知、在线计量、动态计量、远程校准等功能，并实现了滤膜天平称重、采样器采样、化验室分析等各环节工作的数据管理中全过程的智能物联化质控管理，避免了人为错误和数据造假，节省人力、物力，提高了工作效率，能促进采样器采样技术的升级。

Description

一种智能质控物联化颗粒物膜采样设备

技术领域

本实用新型涉及一种智能质控物联化颗粒物膜采样设备，属于环境监测领域。

背景技术

在环境监测领域中，对于大气中可吸入颗粒物（PM10 ）、可入肺颗粒物（PM2.5 ) 、粉尘或固定污染源的采样一般都是利用采样器采集一定体积的气体，当气体经过滤膜时，被采集的颗粒物样品被阻留在滤膜上，透过滤膜的空气被排至大气，然后根据重量法测量采样前后滤膜的重量差及流过滤膜的气体体积，计算出单位体积气体中颗粒物的浓度从而得出该区域空气中颗粒物浓度值。

传统的采样器在采样分析过程中，存在以下不足：

1、采样时一般都需要采集多组样品，当一次采集多张滤膜样品时，因样品外观基本一致，从采样现场到化验室称重、分析过程中，样品很容易出现混淆，从而使得样品分析结果记录错位，导致结果错误。

2、采样分析过程包括采样、称重、统计数据等步骤中需要人工进行操作，采样数据存在着造假的风险，也无法监控采样器工作时的情况。

3、所采集的滤膜样品，因难以长期保存，即便保存后，也难以对采样时的时间、空间及采样信息进行保存，既无法对采样及分析过程的质量保证、质量控制进行安全追溯，也无法形成长期的数据体系，用于分析和研究，无史料价值。

4、采集和分析数据还需要人工操作存储，以便形成完整数据体系，不能自动保存并上传。

5、对于需要长时间或多批次采样的情况而言，不能远程察看采样器的工作情况，也不能远程控制采样器的启动和停止采样。

6、现有的采样器，不能识别滤膜的代码，也不能将采样数据自动记录在滤膜的标签中。

7、采样器气路的密封性检验需要人工进行。

8、不能对采样器的流量、温度、压力的参数进行自动校准。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型提供一种新型技术，通过射频识别技术（简称RFID）、物联网云平台与现有采样器相结合，将采样过程中智能化，使其更加高效，能够自动化完成作业，减少人工干预的过程，并能远程监控、控制和对整个过程进行追溯。

本实用新型所采用的技术方案是:

一种智能质控物联化颗粒物膜采样设备，包括标签滤膜、数采仪、智能采样器、云平台；

所述标签滤膜由滤膜、滤膜夹及电子标签组成；所述电子标签是采用RFID技术的电子标签；所述滤膜夹由支撑托、压环、上密封盖和下密封盖组成；支撑托或压环上固定设置有标签卡槽，所述电子标签放置于入标签卡槽中；

所述数采仪由数采仪外壳、单片机、键盘、显示屏、RFID读写器、RS232接口、WIFI模块、GPRS模块和供电模块组成；所述键盘固定设置于数采仪外壳底部，所述显示屏固定设置于数采仪外壳中部，所述RFID读写器固定设置于数采仪外壳顶端，所述RS232接口固定设置于数采仪外壳底端，所述单片机、WIFI模块、GPRS模块固定设置于数采仪外壳内部；所述供电模块固定设置于数采仪外壳内部；所述键盘、显示屏、RFID读写器、RS232接口、WIFI模块、GPRS模块和供电模块分别与单片机电连接；

所述智能采样器，由采样器箱、采样装置、抽气动力系统、采样器单片机和采样器供电模块组成；

所述采样器箱正面固定设置有采样器显示屏、采样器键盘、采样器RS232接口和采样器RFID读写器，所述采样器箱内部固定设置有采样器单片机、采样器WIFI模块、采样器GPRS模块和采样器供电模块，所述采样器箱外侧固定设置有温度传感器、湿度传感器、大气压传感器、风向风速传感器；所述采样器单片机分别与采样器显示屏、采样器键盘、采样器RS232接口、采样器RFID读写器、采样器WIFI模块、采样器GPRS模块、采样器供电模块、温度传感器、湿度传感器、大气压传感器、风向风速传感器电连接；

所述采样装置包括采样头、滤膜盒、采样管；所述滤膜盒设置在采样管中部，所述滤膜盒内部四周设置有密封胶垫层；

所述采样头与采样管之间设置有电磁阀，所述电磁阀与所述采样器单片机电连接，用于气路密封性自检时控制采样管路的开合；

所述采样管上设置有管路接口；

所述抽气动力系统包括小型真空抽气泵、抽气管和单向阀；所述单向阀密封设置于小型真空抽气泵与抽气管之间；所述抽气管与所述采样管底端密封连接；所述抽气管中设置有流量传感器；

所述单向阀和流量传感器分别与所述采样器单片机电连接；

所述云平台由感知层、平台层、应用层和数据质量质控体系四部分组成，系统全程贯穿数据质量控制，通过内外接口与运行维护体系、安全管理体系和标准规范体系的辅助，形成完整的系统架构。

优化的，所述采样器RS232接口数量不少于三个。

优化的，所述采样器单片机上固化有采样器气路密封性自检程序。

优化的，所述采样器RFID读写器也可通过在智能采样器上设置数据接口，通过外接RFID读写器来实现。

优化的，所述RFID读写器和采样器RFID读写器也可用扫码枪配合打印机来实现其功能，完成编码、编码的识别及编码的生成。

本实用新型的工作流程：

1.滤膜采样、称重、分析过程的数据采集智能质量控制物联化流程：

1.1将电子标签植入滤膜夹中。

1.2将空白滤膜用电子天平称重后，将滤膜放入滤膜夹中，利用数采仪将空白滤膜的重量信息写入电子标签中，并将电子标签中包含的信息（简称为信息一）发至云平台。

1.3将滤膜夹送智能采样器中，使用智能采样器的RFID读写器将信息一自动输入智能采样器中，启动智能采样器采样，采样结束后，将采样数据自动写入电子标签中，生成新的信息（定义为信息二），并将信息二发至云平台。

1.4将采样后的滤膜从滤膜夹中取出后，用电子天平称重后，利用数采仪再次将采样后的滤膜重量信息写入电子标签中，生成新的信息（定义为信息三），并将信息三发至云平台。

1.5.将采样后的滤膜，通过相应的仪器设备进行分析化验，利用数采仪将相关的数据信息写入电子标签中，生成新的信息（定义为信息四），并将信息四发至云平台。

1.6利用电脑远程客户端或手机APP登陆云平台，实时察看采样器工作时的工作情况及相关数据。

1.7.将分析化验后的滤膜放回滤膜夹中，收藏保管、备查。

2.采样器气路密封性自检：智能采样器设有密封性自检程序，程序启动后，采样头进气口自动封闭，抽气动力系统开始工作，当气路内压力达到设定值后，抽气动力系统停止，延迟一段时间后，气路内压力保持在一定值上不再下降，智能采样器显示气路密封性自检合格，可以进行采样工作，反之则显示气路密封性自检不合格，在智能采样器上显示警告信息，并通过GPRS模块向设定的接收号码发送通知。

3.流量、温度、压力等参数自动校准：利用智能采样器上的RS232接口与流量标准器的数据输出口相接，智能采样器的气路与流量标准器气路相接，使得智能采样器显示的流量值与流量标准器显示的流量值相同；温度、压力校准同样通过标准器数据输出口与智能采样器上的RS232接口相接来进行；并且通过远程电脑端或手机APP对环境参数传感器进行在线计量、远程校准，使得智能采样器显示的参数值与相应的标准器显示值相同。

本实用新型的有益效果是：

1.可在云平台上或手机APP实时查看、存储采样器工作时的工作情况及数据，且可通过手机APP或云平台远程控制采样器的启动、停止采样，节省人力、物力，提高工作效率。

2.可追溯空白滤膜、采样后滤膜的重量及采样数据等信息，通过采样器GPRS模块可以对智能采样器所处位置进行定位，以防止监测人员进行造假。

3.带有电子标签的滤膜具有史料价值，包含许多信息。

4.滤膜样品在称重、分析过程中，不会搞混，能避免出错。

附图说明

下面结合实施例及附图对本实用新型进行更详细的说明。

图1是本实用新型的标签滤膜结构示意图。

图2是本实用新型的数采仪的结构示意图。

图3是本实用新型的数采仪的内部结构示意图。

图4是本实用新型的智能采样器外部结构示意图。

图5是本实用新型的智能采样器内部结构示意图。

图6是本实用新型的流程框图。

具体实施方式

实施例1

本实用新型的范围并不局限于本实施例。

如图1所示，一种标签滤膜，包括：电子标签1、压环2、滤膜3、支撑盘30、标签卡槽31、上密封盖32、下密封盖33；所述标签卡槽31固定设置在压环2上，电子标签1放置于标签卡槽31中。

如图2、3所示，一种数采仪，所述数采仪由数采仪外壳4、单片机5、键盘6、显示屏7、RFID读写器8、RS232接口9、WIFI模块10、GPRS模块11和供电模块12组成；所述键盘6固定设置于数采仪外壳4底部，所述显示屏7固定设置于数采仪外壳4中部，所述RFID读写器8固定设置于数采仪外壳4顶端，所述RS232接口9固定设置于数采仪外壳4底端，所述单片机5、WIFI模块10、GPRS模块11固定设置于数采仪外壳4内部；所述供电模块12固定设置于数采仪外壳4内部；所述键盘6、显示屏7、RFID读写器8、RS232接口9、WIFI模块10、GPRS模块11和供电模块12分别与单片机5电连接；

如图4所示，所述智能采样器，由采样器箱13、采样装置、抽气动力系统、采样器单片机18和采样器供电模块21组成；

所述采样器箱13正面固定设置有采样器显示屏14、采样器键盘15、采样器RS232接口16和采样器RFID读写器17，所述采样器箱13内部固定设置有采样器单片机18、采样器WIFI模块19、采样器GPRS模块20和采样器供电模块21，所述采样器箱13外侧固定设置有温度传感器22、湿度传感器23、大气压传感器24、风向风速传感器25；所述采样器单片机18分别与采样器显示屏14、采样器键盘15、采样器RS232接口16、采样器RFID读写器17、采样器WIFI模块19、采样器GPRS模块20、采样器供电模块21、温度传感器22、湿度传感器23、大气压传感器24、风向风速传感器25电连接；

所述采样装置包括采样头40、滤膜盒41、采样管42；所述滤膜盒41设置在采样管42中部，所述滤膜盒41内部四周设置有密封胶垫层；

所述采样头40与采样管42之间设置有电磁阀43，所述电磁阀43与所述采样器单片机16电连接；

所述采样管42上设置有管路接口44；

所述抽气动力系统包括小型真空抽气泵50、抽气管51和单向阀52；所述单向阀密封52设置于小型真空抽气泵50与抽气管51之间；所述抽气管51与所述采样管42底端密封连接；所述抽气管51中设置有流量传感器53；

所述单向阀52和流量传感器53分别与所述采样器单片机电18连接；

所述云平台由感知层、平台层、应用层和数据质量质控体系四部分组成，系统全程贯穿数据质量控制，通过内外接口与运行维护体系、安全管理体系和标准规范体系的辅助，形成完整的系统架构。

当智能采样器工作时，在采样现场，将标签滤膜上密封盖32和下密封盖33去掉，将标签滤膜放入滤膜盒41中，智能采样器开始采样，采样完毕，智能采样器将采集的环境数据通过采样器RFID读写器17写入处于滤膜盒41中的标签滤膜的电子标签中，并利用采样器WIFI模块19或采样器GPRS模块20将相应数据传至云平台，然后将标签滤膜取出送至化验室进行化验分析，分析化验完毕后将相应数据传输至云平台并通过数采仪写入电子标签中，然后将标签滤膜封存备查。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于：在所述采样装置中设置自动换膜装置，通过在智能采样器上设定的换膜时间，自动更换标签滤膜，并自动向云平台上传数据和自动将数据写入相应的电子标签中。

本实用新型通过射频识别技术（简称RFID）、物联网云平台与现有采样器相结合，具备气路密封性自检及远程通知、在线计量、动态计量、远程校准等功能，能够实现气路密封性自检及远程通知、流量、温度、压力、气象参数传感器的自动校准，并实现了滤膜天平称重、采样器采样、化验室分析等各环节工作的数据管理中全过程的智能物联化质控管理，避免了人为错误和数据造假，节省人力、物力，提高了工作效率，能促进采样器采样技术的升级，并且能远程监控、控制和对整个过程进行追溯。

上面的举例方式对本实用新型进行了说明，但本实用新型不限于上述具体实施案例，凡基于本实用新型所做的任何改动或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种智能质控物联化颗粒物膜采样设备，其特征在于: 包括标签滤膜、数采仪、智能采样器、云平台；

所述标签滤膜由滤膜、滤膜夹及电子标签组成；所述电子标签是采用RFID技术的电子标签；所述滤膜夹由支撑托、压环、上密封盖和下密封盖组成；支撑托或压环上固定设置有标签卡槽，所述电子标签放置于入标签卡槽中；

所述数采仪由数采仪外壳、单片机、键盘、显示屏、RFID读写器、RS232接口、WIFI模块、GPRS模块和供电模块组成；所述键盘固定设置于数采仪外壳底部，所述显示屏固定设置于数采仪外壳中部，所述RFID读写器固定设置于数采仪外壳顶端，所述RS232接口固定设置于数采仪外壳底端，所述单片机、WIFI模块、GPRS模块固定设置于数采仪外壳内部；所述供电模块固定设置于数采仪外壳内部；所述键盘、显示屏、RFID读写器、RS232接口、WIFI模块、GPRS模块和供电模块分别与单片机电连接；

所述智能采样器，由采样器箱、采样装置、抽气动力系统、采样器单片机和采样器供电模块组成；

所述采样器箱正面固定设置有采样器显示屏、采样器键盘、采样器RS232接口和采样器RFID读写器，所述采样器箱内部固定设置有采样器单片机、采样器WIFI模块、采样器GPRS模块和采样器供电模块，所述采样器箱外侧固定设置有温度传感器、湿度传感器、大气压传感器、风向风速传感器；所述采样器单片机分别与采样器显示屏、采样器键盘、采样器RS232接口、采样器RFID读写器、采样器WIFI模块、采样器GPRS模块、采样器供电模块、温度传感器、湿度传感器、大气压传感器、风向风速传感器电连接；

所述采样装置包括采样头、滤膜盒、采样管；所述滤膜盒设置在采样管中部，所述滤膜盒内部四周设置有密封胶垫层；

所述采样头与采样管之间设置有电磁阀，所述电磁阀与所述采样器单片机电连接，用于气路密封性自检时控制采样管路的开合；

所述采样管上设置有管路接口；

所述抽气动力系统包括小型真空抽气泵、抽气管和单向阀；所述单向阀密封设置于小型真空抽气泵与抽气管之间；所述抽气管与所述采样管底端密封连接；所述抽气管中设置有流量传感器；

所述单向阀和流量传感器分别与所述采样器单片机电连接；

所述云平台由感知层、平台层、应用层和数据质量质控体系四部分组成，系统全程贯穿数据质量控制，通过内外接口与运行维护体系、安全管理体系和标准规范体系的辅助，形成完整的系统架构。

2.根据权利要求1所述的一种智能质控物联化颗粒物膜采样设备，其特征在于: 所述采样器RS232接口数量不少于三个。

3.根据权利要求1所述的一种智能质控物联化颗粒物膜采样设备，其特征在于: 所述采样器单片机上固化有采样器气路密封性自检程序。