CN209559872U

CN209559872U - 一种空气质量检测及校正系统

Info

Publication number: CN209559872U
Application number: CN201920254802.3U
Authority: CN
Inventors: 刘红; 吴语欣; 廖春晖; 陈天凯; 李隆乾; 洪国祥
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2019-10-29
Anticipated expiration: 2029-02-28

Abstract

本实用新型公开一种空气质量检测及校正系统，包括空气检测传感器、数据处理和显示系统，所述空气检测传感器设于双向切换导通装置内，所述双向切换导通装置由切换通道和切换开关构成，通过调节通道和切换开关使空气检测传感器本体在不移动的情况下，分别位于参考系环境空间和目标环境空间内，适时检测获取参考系环境空间或目标环境空间的空气质量数据，并传给数据处理和显示系统。本实用新型能够非常方便的对空气传感器进行校正，从而减少空气传感器漂移对检测数据的影响，提高了空气传感器的检测精度，从而提高了空气质量检测的准确度。

Description

一种空气质量检测及校正系统

技术领域

本实用新型涉及空气质量检测领域，尤其涉及一种空气质量检测及校正系统。

背景技术

随着空气传感器技术和信息处理技术的发展，各类监测空气传感器应运而生，以实现监测现场自助采样、监测数据并实时分析。

但是，目前使用的监测空气传感器普通存在空气传感器测量数值随着使用时间、热湿环境、电磁等因素的变化极易发生漂移，导致测量的准确性下降的问题。为了减少漂移对测量数值的影响，部分空气传感器需要定期去室外校正，而用户不方便或不会操作，给用户造成不便。

因此，急需设计一种便于校正空气传感器的空气质量检测装置，以解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于解决现有的空气传感器在产生漂移后校正不方便，导致空气质量检测的数据不准确的问题，提供一种空气质量检测及校正系统，能够对空气传感器进行实时校正，减少空气传感器漂移的影响，从而提高空气质量检测装置的检测精度。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：

一种空气质量检测及校正系统，包括空气传感器、数据处理和显示系统，还包括双向切换导通装置，所述空气传感器设于所述双向切换导通装置内，所述双向切换导通装置由切换通道和切换开关构成，通过调节切换通道和切换开关使空气传感器在不移动的情况下，分别位于参考系环境空间和目标环境空间内，实时检测获取参考系环境空间或目标环境空间的空气质量数据，并传给数据处理和显示系统。

进一步，所述双向切换导通装置为具有“工”字形结构的通道，其竖向通道为左右两侧的共用通道，左、右两侧的进、出口风道分别位于参考系环境空间和目标环境空间内，通过打开或关闭左侧或右侧进、出口风道的切换开关实现竖向通道分别与参考系环境空间或目标环境空间连通的切换。

进一步，所述切换开关为风门或活动阀门，手动、电动或遥控控制开闭。

进一步，所述进、出口风道内设有导风装置。

进一步，所述空气检测传感器通过保护罩设于共用通道的中央，该保护罩由具有抗电磁干扰和防辐射功能的材料制成。

进一步，所述空气传感器为单独污染物空气质量传感器或集成空气质量传感器，该空气质量传感器能够检测的污染物包括但不限于TVOCs、甲醛、颗粒物、CO₂和SO₂。

相比现有技术，本实用新型具有如下优点：

由于具有切换开关，使得位于参考系环境空间和目标环境空间之间的空气传感器能独立的存在于参考系环境空间或目标环境空间，并分别检测参考系环境空间或目标环境空间内的污染物数据，这样，当参考系环境空间内的污染物数据为已知时，就能够通过检测到的数据和已知的污染物数据对传感器进行实时校正，从而使得目标环境空间内的污染数据测量准确，避免现有的需要将空气传感器定期拿到室外进行校正的不便，也避免了空气传感器漂移带来的数据不准确，提高了空气传感器的检测精度，进而提高了空气质量检测系统的检测精度。

附图说明

图1本实用新型一种空气质量检测及校正系统检测参考系环境空间的示意图（数据处理系统和显示器未示出）。

图2本实用新型一种空气质量检测及校正系统检测目标环境空间的示意图（数据处理系统和显示器未示出）。

图3为本实用新型一种空气质量检测及校正系统的应用场合示意图：（a）插入已知浓度气体空间；（b）新风管净化段嵌入布置；（c）外墙嵌入布置；（d）相邻空间墙内嵌入布置。

图4为本实用新型一种空气质量检测及校正系统中的检测流程图。

图5为本实用新型一种空气质量检测及校正系统用于计算净化效率的流程图。

图中：1-参考系环境空间；11-第一进风风扇；12-第一进风管道；13-第一出风管道；2-目标环境空间，21-第二进风风扇；22-第二进风管道；23-第二出风管道；3-活动阀门；4-空气传感器。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1，参见图1：

一种空气质量检测及校正系统，包括空气传感器4、数据处理和显示系统，还包括双向切换导通装置，所述空气传感器4设于所述双向切换导通装置内，所述双向切换导通装置由切换通道和切换开关构成，通过调节切换通道和切换开关使空气传感器4在不移动的情况下，分别位于参考系环境空间1和目标环境空间2内，实时检测获取参考系环境空间1或目标环境空间2的空气质量数据，并传给数据处理和显示系统。在进、出口风道内设有导风装置，有利于空气的流动，使得传感器测量的数据更加准确。

进一步，所述双向切换导通装置为具有“工”字形结构的通道，其竖向通道为左右两侧的共用通道，左、右两侧的进、出口风道分别位于参考系环境空间1和目标环境空间2内，通过打开或关闭左侧或右侧进、出口风道的切换开关实现竖向通道分别与参考系环境空间或目标环境空间连通的切换。

所述切换开关为风门或活动阀门，可以通过手动、电动或遥控控制开闭。这样，切换开关3容易控制，使得整个装置的控制更加方便。

实施例2，参见图1和2，该切换开关为活动阀门3。所述活动阀门3整体呈L形结构，其分别与第一进风管道12和第一出风管道13的管壁滑动连接，短支臂位于参考系环境空间1和目标环境空间2之间，滑动活动阀门3的长支臂能够使短支臂将参考系环境空间1和目标环境空间2分隔开。所述活动阀门3为两个，对称设于第一进风管道12和第一出风管道13内；这样，滑动活动阀门3的长支臂即可实现空气传感器4在参考系环境空间1和目标环境空间2之间的切换，使用方便且操作简单。活动阀门3容易控制，使得整个装置的控制更加方便。具体实施时，可以在第一进风管道12和第一出风管道13的管壁上分别设有滑槽，在所述活动阀门3的长支臂上对应设有滑块，所述活动阀门3与第一进风管道12和第一出风管道13的管壁通过滑槽和滑块的配合滑动连接。也可以在第一进风管道12和第一出风管道13的管壁上分别设有齿轮，在所述活动阀门3的长支臂上对应设有与该齿轮相匹配的齿条，所述活动阀门3与第一进风管道12和第一出风管道13的管壁通过齿轮齿条的配合滑动连接。同时向内推进该活动阀门3将第二进风管道22和第二出风管道23封闭，此时，所述空气传感器4位于参考系环境空间1内。同时向外拉出该活动阀门3，将第一进风管道12和第一出风管道13封闭时，此时，所述空气传感器4位于目标环境空间2内。当然，也可以在第二进风管道22和第二出风管道23内分别设有一活动阀门3，该活动阀门3与第二进风管道22和第二出风管道23的管壁滑动连接。这样，只需采用两个活动阀门3即可实现空气传感器4在参考系环境空间1和目标环境空间2之间的切换，提高了整个装置的可靠性。所述活动阀门3可以采用手动调节，也可采用智能控制系统进行调节。具体实施时，在空气传感器4的外侧设有保护罩，该保护罩由具有抗电磁干扰和防辐射功能的材料制成。在第一进风管道12和第二进风管道22的进风口可分别安装电阻丝等温湿度调节材料；这样，使空气传感器4的物理环境更为稳定，从而提高空气传感器4的测量精准度。所述空气传感器4可以为单独污染物空气质量传感器4，也可以为集成空气质量传感器4，空气质量传感器4的精度应满足国家标准相关要求。该空气质量传感器4能够检测的污染物包括但不限于TVOCs、甲醛、颗粒物、CO₂、SO₂。这样，能够根据需要选择空气传感器4，实现对各种污染物的检测，从而满足更多使用场景的需求。参见图3，本实用新型提供的空气传感器4的校正系统能够适用于插入已知浓度的气体空间内，也可用于新风管净化段嵌入布置，还可以嵌入外墙，或者嵌入相邻空间墙内。

所述空气质量检测及校正系统还包括数据处理系统和显示器，所述数据处理系统的一端与空气传感器4通信连接，另一端与显示器通信连接；所述数据处理系统获取空气传感器4的检测的参考系环境空间1内的数据和目标环境空间2内的数据并进行处理，再将处理后的结果传送至显示器，这样，经过数据处理系统校正处理后的数据通过显示器显示出来，便于读取结果。具体的，所述数据处理系统可安装于本地电脑或者在线云平台。空气传感器4采集到的数据可由数据线传输至本地电脑存储，或者通过无线方式上传到云平台，用于数据处理系统分析处理。经过数据处理系统的运算得到校正后的数据，该校正的数据传输到显示器如电脑页面或手机APP上进行显示。

本实用新型提供的空气质量检测及校正系统能够通过检测到的数据和已知的污染物数据对传感器进行实时校正，避免传统的需要将空气传感器定期拿到室外进行校正的不便，也避免了空气传感器漂移带来的数据不准确，提高了空气传感器的检测精度，进而提高了空气质量检测系统的检测精度。

参见图4，本实用新型提供的空气质量检测及校正系统的使用方法及原理，包括：

S1、切换所述双向切换导通装置3使空气传感器4位于所述参考系环境空间1内，检测参考系环境空间1内污染物的第一空气数据。具体的，切换所述双向切换导通装置3，使第二进风管道22和第二出风管道23封闭，此时，空气传感器4位于所述参考系环境空间1内。打开第一进风风扇11并保持第一进风风扇11匀速运行，空气从第一进风风扇11导入到第一进风管道12后，再进入空气传感器4所在的位置，最后从第一出风管道13排出。待空气传感器4所处的环境稳定后，再打开空气传感器4开始检测。所述空气传感器4的检测时间不少于5min，数据采集频率不低于10s/次，每半小时重复采集一次，且总采集次数不少于6次，最后得到所述参考系环境空间1内的第一空气数据的测量平均值，即空气传感器4检测到的参考系环境空间1内的第一空气数据。

S2、调用参考系环境空间1内该污染物的已知浓度值对所述第一空气数据进行校正，得到第一空气数据和该污染物的已知浓度之间的校正关系。具体的，参考系环境空间1内该污染物的已知浓度值从气象检测局发布的数据或者已知公认资料数据（如室外CO2浓度可近似认为为400ppm, 通风良好的室外TVOCs和甲醛浓度可近似认为为0）。具体实施时，分为以下两种情况：

1）所述参考系环境空间1为污染物浓度已知的参考空间时，所述步骤S2中的校正关系为公式（1），空气传感器4检测到的目标环境空间2内的第二空气数据通过公式(1)校正：

C = C_j +(C_0，I - C_i) （1)，

其中，C为校正后的目标环境空间2内的污染物数据，C_j为空气传感器4检测到的目标环境空间2内的第二空气数据，C_0，I为参考系环境空间1内污染物的已知浓度，C_i为空气传感器4检测到的参考系环境空间1内的第一空气数据。

2）所述参考系环境空间1为污染物浓度变化的参考空间时，将检测数据存储至电脑或者云平台，利用最小二乘法运算，得到校正后的参考系环境空间1内污染物数据为：

C_0，ii =a* C_i1 +b (3)，

其中，C_0，ii为参考系环境空间1内污染物的已知浓度，C_i1为空气传感器4检测到的参考系环境空间1内的第一空气数据，由公式（3）得到a和b的值，即得所述步骤S2中的校正关系（4）；校正后的目标环境空间2内污染物数据C’由公式（4）得出，

C’ = a* C_j1 +b （4），

其中，C’为校正后的目标环境空间2内污染物数据，C_j1为空气传感器4检测到的目标环境空间2内的第二空气数据。

S3、切换所述双向切换导通装置3使空气传感器4位于所述目标环境空间2内，检测目标环境空间2内的第二空气数据。具体的，切换所述双向切换导通装置3，使第一进风管道12和第一出风管道13封闭，此时，空气传感器4位于所述目标环境空间2内。打开第二进风风扇21并保持第二进风风扇21匀速运行，空气从第二进风风扇21导入到第二进风管道22后，再进入空气传感器4所在的位置，最后从第二出风管道23排出。待空气传感器4所处的环境稳定后，再打开空气传感器4开始检测。所述空气传感器4的检测时间不少于5min，数据采集频率不低于10s/次，每半小时重复采集一次，且总采集次数不少于6次，最后得到所述目标环境空间2内的第一空气数据的测量平均值，即空气传感器4检测到的目标环境空间2内的第一空气数据。

S4、将S3中得到的第二空气数据带入S2中得到的校正关系中，即得到校正后目标环境空间2的污染物数据，并将校正后的结果输出到显示器。

参见图5，在具体实施时，当所述参考系环境空间1为污染物浓度已知的参考空间时，根据公式（2）可以计算得出目标环境空间2的净化率η：

η=(C_{i –}C_j)/C_i×100% （2），

其中，C_i为空气传感器4检测到的参考系环境空间1内的第一空气数据，C_j为空气传感器4检测到的目标环境空间2内的第二空气数据。

实施例1：

参考系环境空间1为室外，目标环境空间2为室内，监测的污染物为CO₂。

室外浓度可采用全球大气监测站的浓度值或者近似400ppm，即C_0，CO2= 400ppm，CO₂传感器在室外测量的CO₂的为C_co2=500ppm，在室内测得的CO₂浓度为C_j = 700ppm。则室内的CO₂浓度根据公式（1）进行校正：C = C_j +(C_0，CO2 - Cco₂)，得到校正后的室内CO₂的浓度值：C= C_j +( C_0，CO2– Cco₂ ) = 700 +（400 - 500）=600ppm，即此时室内的CO₂浓度实际为600ppm。

实施例2：

参考系环境空间1为民用建筑通风良好的室外，目标环境空间2为室内，监测的污染物为甲醛（HCHO）。

在民用建筑通风良好的室外甲醛浓度可近似为0，即C_0，HCHO = 0，甲醛传感器在室外测量显示的数据C_HCHO = 0.1mg/m³，甲醛传感器在室内的测得的甲醛浓度为C_j = 0.3mg/m³，

则室内的甲醛浓度根据公式（1）进行校正，得到校正后的室内甲醛的浓度为C =C_j +(C_0，HCHO– C_HCHO) = 0.3 +(0 – 0.1) = 0.2 mg/m³，即此时室内的甲醛浓度实际为0.2mg/m³。

实施例3：

参考系环境空间1为室外，目标环境空间2为室内，检测的污染物为PM2.5。

通过当地气象室外PM2.5浓度发布数据或者具备可控制空间PM2.5浓度的发烟装置可获取室外各时刻PM2.5的发布数据，即C_0，(t1)、C_0,(t2)、C_0,(t3)、 C_0,(t4)、 C_0,(t5)、C_0,(t6)，使用PM2.5传感器在同一时刻测量室外PM2.5的浓度为C_(t1)、C_(t2)、C_(t3)、 C_(t4)、 C_(t5)、C_(t6)，其中t为传感器测量时刻。实际测得时刻1、2、3、4、5、6当地气象室外PM2.5浓度发布数据为：C_0，1= 50 ug/m³，C_0，2= 65 ug/m³，C_0，3= 80 ug/m³，C_0，4= 95 ug/m³，C_0，5= 110 ug/m³，C_0，6= 125ug/m³。同时用PM2.5传感器在室外同一时刻测量的浓度为C₁= 68 ug/m³，C₂= 97 ug/m³，C₃=130 ug/m³，C₄= 139 ug/m³，C₅= 166 ug/m³，C₆= 199 ug/m³。使用PM2.5传感器测得室内PM2.5的浓度为C_j1 = 100 ug/m³。

首先，根据公式（3）：C_0，ii =a* C_i1 +b，其中，C_0，ii为参考系环境空间1内污染物的已知浓度，C_i1为空气传感器检测到的参考系环境空间1内的第一空气数据。利用以上数据对传感器测量数据和真实值的关系进行拟合，其线性关系为：C_0，PM2.5 =0.5933* C_j1+ 8.495，即为公式（4），即测得的室内的PM2.5根据公式（4）进行校正。当实际测得的C_j1 = 100 ug/m³时，通过公式（4）校正后的数据为C = 0.5933* Cj +8.495= 67.825ug/m³，即此时室内的PM2.5浓度实际为 67.825ug/m³。

实施例4：

当本实用新型提供的空气质量检测系统用于新风管道净化段等部位，参考系环境空间1为浓度已知的参考系空间，目标环境空间2为需要监测的目标环境空间，使用本实用新型提供的空气质量检测系统可以计算目标环境空间2的净化率，以PM2.5为例。操作步骤如下：首先，测量参考系环境空间1内的PM2.5浓度的平均值C_i= 150ug/m³；再测量目标环境空间2内的PM2.5浓度的平均值C_j= 25 ug/m³。可交替重复进行。参考系环境空间1内的PM2.5的浓度的测量方法为：切换所述双向切换导通装置3，使第二进风管道22和第二出风管道23封闭，此时，空气传感器位于所述参考系环境空间1内。打开第一进风风扇11并保持第一进风风扇11匀速运行，空气从第一进风风扇11导入到第一进风管道12后，再进入空气传感器所在的位置，最后从第一出风管道13排出。待空气传感器所处的环境稳定后，再打开空气传感器开始检测。所述空气传感器的检测时间不少于5min，数据采集频率不低于10s/次，每半小时重复采集一次，且总采集次数不少于6次，最后得到参考系环境空间1内的PM2.5浓度的平均值C_i。目标环境空间2内的PM2.5浓度的平均值C_j的测量方法与参考系环境空间1内的PM2.5浓度的平均值C_i方法相同。

则净化效率η=(C_{i –}C_j)/C_i×100% = (150-25)/150×100% = 83.33%，即净化效率为83.33%。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种空气质量检测及校正系统，包括空气传感器、数据处理和显示系统；其特征在于，还包括双向切换导通装置，所述空气传感器设于所述双向切换导通装置内，所述双向切换导通装置由切换通道和切换开关构成，通过调节切换通道和切换开关使空气传感器在不移动的情况下，分别位于参考系环境空间和目标环境空间内，实时检测获取参考系环境空间或目标环境空间的空气质量数据，并传给数据处理和显示系统。

2.根据权利要求1所述空气质量检测及校正系统，其特征在于，所述双向切换导通装置为具有“工”字形结构的通道，其竖向通道为左右两侧的共用通道，左、右两侧的进、出口风道分别位于参考系环境空间和目标环境空间内，通过打开或关闭左侧或右侧进、出口风道的切换开关实现竖向通道分别与参考系环境空间或目标环境空间连通的切换。

3.根据权利要求1所述空气质量检测及校正系统，其特征在于，所述切换开关为风门或活动阀门，手动或电动控制开闭。

4.根据权利要求2所述空气质量检测及校正系统，其特征在于，所述进、出口风道内设有导风装置。

5.根据权利要求1所述空气质量检测及校正系统，其特征在于，所述空气传感器通过保护罩设于共用通道的中央，该保护罩由具有抗电磁干扰和防辐射功能的材料制成。

6.根据权利要求1所述空气质量检测及校正系统，其特征在于，所述空气传感器为单独污染物空气质量传感器或集成空气质量传感器，该空气质量传感器能够检测的污染物为TVOCs、甲醛、颗粒物、CO₂或SO₂。