CN212483450U - 一种基于高塔的挥发性有机物在线垂直观测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于高塔的挥发性有机物(VOCs)在线垂直观测系统，包括标气校准模块、塔体分层采样模块、地面不间断采样模块、VOCs地面监测模块和地面控制基站，各模块之间有机协作：以VOCs地面监测模块为核心，标气校准模块提供校准标气，塔体分层采样模块提供垂直梯度采样平台，地面不间断采样模块提供采样动力，地面控制基站实现对系统的控制与操作，将VOCs地面监测模块的运行信息进行收集与存储，并提供可视化显示。本实用新型能够获取大气边界层内各类VOCs组分浓度的高时间分辨率垂直梯度观测数据，为研究区域大气二次污染的形成机制提供技术支撑。

Description

一种基于高塔的挥发性有机物在线垂直观测系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种大气环境监测科学领域的技术，具体是一种基于高塔的挥发性有机物在线垂直观测系统。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是对流层大气中的重要痕量气体组分，多数VOCs组分具有显著的毒性、刺激性、致畸性和致癌性，能够对人体健康产生严重的负面影响。此外，VOCs能够参与各类大气化学反应(包括光化学反应、气相反应和非均相反应等)，是许多大气二次污染物(如气溶胶颗粒物和臭氧)的重要前提物，在区域大气污染的形成过程中扮演着重要角色，也是当前中国环境大气污染治理工作中重点关注的大气化学组分。

大气中的VOCs组分主要有两方面来源：局地排放和外部输送，其贡献结构在不同区域和不同气象条件下存在显著差异。此外，由于其他大气化学组分和气象参数在近地面大气中均具有显著的垂直波动特征，并且远离地面大气中空气污染物浓度的变化也会显著影响地面环境大气中的化学反应进程与污染物浓度水平。因此，当研究分析区域空气污染过程的主要形成机制时，仅仅依靠地面观测数据还远远不够，需要同时获取各类VOCs组分浓度在大气边界层内的垂直分布数据。

由于对流层大气中的VOCs组分种类繁多，来源复杂，且化学性质差异较大，其检测分析难度也相对较大。在此种情况下，VOCs组分的量化分析方法通常十分复杂，并且现有检测设备通常较为笨重且价格十分高昂，很难有效配置在常规大气垂直观测平台(如系留气球和载人飞机等)上，难以有效获取大气边界层内各类VOCs组分浓度的高时间分辨率在线垂直观测数据。为获取大气边界层内VOCs组分的垂直分布数据，现在普遍采用的手段是利用大气垂直观测平台(如系留气球、载人飞机和无人机等)获取不同高度大气中的样本气体，然后在实验室条件下进行离线分析。使用离线分析方法获取的VOCs组分垂直观测数据的时空分辨率普遍较低，通常难以满足深入分析大气边界层内各类VOCs组分浓度的垂直分布结构与化学传输转化机制的要求。

为获取固定地点大气边界层内各类VOCs组分的高时间分辨率垂直观测数据，高塔平台是当前较好的选择之一，但是在高塔平台上同时配置多台高时间分辨率VOCs在线分析设备的成本十分高昂，通常难以实现。因此，需要设计经济有效的大气VOCs在线垂直观测系统，以配置在地面的VOCs在线检测设备为基础，获取大气边界层内各类VOCs组分的高时间分辨率垂直观测数据，为深入解析区域大气复合污染的关键形成机制提供充足的数据支撑。

实用新型内容

本实用新型要提供一种基于高塔的VOCs在线垂直观测系统，能够有效获取大气边界层内各类VOCs组分浓度的高时间分辨率垂直梯度观测数据。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于高塔的VOCs在线垂直观测系统，包括标气校准模块、塔体分层采样模块、地面不间断采样模块、VOCs地面监测模块和地面控制基站；其中，

标气校准模块为塔体分层采样模块和VOCs地面监测模块提供含至少一种VOC的校准气体；

塔体分层采样模块用于对不同高度的大气样本进行采样；

地面不间断采样模块为塔体分层采样模块的采样提供动力；

VOCs地面监测模块用于检测塔体分层采样模块采集的大气样本中的VOCs浓度；

地面控制基站用于对VOCs地面监测模块实时监测与控制。

所述标气校准模块能够为所述塔体分层采样模块20和VOCs地面监测模块提供具有一定流量的已知各类VOCs物种浓度的校准气体。所述塔体分层采样模块是基于高塔的垂直梯度采样载体，在不同高度中搭建采样管，能够为所述VOCs地面监测模块提供大气边界层内不同高度的空气样本。所述地面不间断采样模块是一种基于大功率采样泵搭建的连续抽气系统，能够为所述VOCs地面监测模块提供大气边界层内不同高度的连续采样气流。所述地面控制基站为一套地面控制系统，主要负责完成地面工作人员对所述VOCs地面监测模块的监测、控制与操作。

优选的，所述标气校准模块包括：零空气产生设备、VOCs标气模块、第一采样管和第一限流孔；所述零空气产生设备和VOCs标气模块均通过第一采样管与所述第一限流孔连接，所述第一限流孔另一端与所述塔体分层采样模块连接；其中，

零空气产生设备用于提供零空气；VOCs标气模块用于提供含至少一种VOC的标气。

零空气产生设备能够有效清除大气中的痕量气体组分，按照一定流量提供只包含氧气和氮气的混合气体，例如提供体积比约为1:4的氧气和氮气混合气体。所述VOCs标气模块能够按照一定流量定量提供含至少一种VOC的混合气体，通过限流孔之后与零空气发生混合，产生定量的含至少一种VOC的混合气体，然后通过第一采样管输送至所述塔体分层采样模块。

所述第一限流孔优选为涂有镀层的不锈钢材料制造，因而不会与样本气流中的各类VOCs组分发生化学反应或将其吸附于表面，分别与所述零空气产生设备和VOCs标气模块连接，能够使采样管路中的混合气体保持在一定的流量范围之内。

所述第一采样管优选采用全氟烷氧基树脂-聚四氟乙烯(PFA-PTFE)材料制造，所述采样管的管径和长度根据实际要求灵活确定。

优选的，所述塔体分层采样模块包括：高塔、多条第二采样管和防雨漏斗；其中高塔与地面不间断采样模块通过第二采样管连接，防雨漏斗设置于第二采样管的进气端，且至少一条第二采样管与第一采样管连接；

所述高塔用于获取不同高度上的样本空气，可以为使用各种材料和各种方式建成的具有一定高度的人工建筑；

所述防雨漏斗用于防止降水对第二采样管造成污染。

所述第二采样管优选为PFA-PTFE材料制造，其管径和长度可以根据所述高塔的实际采样高度情况计算确定。

所述防雨漏斗优选为PTFE材料制造，用于避免自然降水事件(降雪、降雨和露水等)对所述采样管可能造成的污染。所述防雨漏斗的内部管径和外接管径可以根据所述第二采样管的管径确定。

优选的，所述地面不间断采样模块包括通过第三采样管依次连接的第一过滤器，第二限流孔，整流模块，单向阀和第一真空泵；其中，

所述地面不间断采样模块的进气端通过第二采样管与所述塔体分层采样模块连接，出气端通过第三采样管与所述VOCs地面监测模块连接。该模块主要为所述塔体分层采样模块提供抽气动力，保证所述塔体分层采样模块中各个高度中的采样管均能够连续获取样本空气。

所述第三采样管的管径和长度等可以根据实际需求确定。

所述第一真空泵为旋片式大功率真空泵，所述第一真空泵的额定功率、最大采样流量和最大真空度等参数可以根据实际需求确定，但需具有足够的动力维持所述塔体分层采样模块的第二采样管均能够按照一定流量连续获取样本空气。

所述整流模块可由不锈钢转接头并联构成，进气端接口与所述塔体分层模块中的第二采样管一一连接，优选只有一个出气接口，并与所述单向阀的进气端连接。

所述单向阀优选为不锈钢材质，进气端与所述整流模块的出气端连接，出气端与所述第一真空泵的进气端连接，防止所述第一真空泵在启动或关机过程中造成的所述地面不间断采样模块中气流的逆向流动，导致系统零部件损坏。

所述第二限流孔的进气端与所述第一过滤器的出气端连接，出气端与所述整流模块的各个进气口连接。所述第二限流孔的孔径(决定通过气流的流量)可以根据实际需求确定。

所述第一过滤器的进气端与所述塔体分层模块中的各个第二采样管连接，出气端与所述第二限流孔的进气端连接，主要作用为过滤掉采样管路中的粗颗粒物，防止堵塞所述第二限流孔。在所述第一过滤器前端可使用转接头设置气流支路，与所述VOCs地面监测模块中的第四采样管连接。

所述地面不间断采样模块中的第三采样管均使用不锈钢材料制造，其长度和管径可以根据实际需求确定。

优选的，所述VOCs地面监测模块包括通过第四采样管依次连接的电磁阀组、第二过滤器、第三限流孔和第二真空泵，以及在电磁阀组和第二过滤器之间通过支路连接的VOCs检测模块；

所述电磁阀组与所述地面控制基站连接，其工作状态信息可实时传输至地面控制基站；所述电磁阀组中的电磁阀在同一时段内只有一个保持工作状态。

所述第二真空泵为旋片式小功率真空泵，真空泵的额定功率、最大采样流量和最大真空度等参数可以根据实际需求确定，但是需确保所述VOCs地面监测模块中的第四采样管能够从所述地面不间断采样模块中的第二采样管中获取样本气流。所述第二真空泵驱动所述VOCs地面监测模块通过所述电磁阀组从所述地面不间断采样模块获取所述塔体分层采样模块中各个高度采样管路中的样本气流。

所述VOCs检测模块优选为质子转移反应-飞行时间-质谱仪(PTR-TOF-MS)，能够实现各类VOCs物种浓度的在线快速检测，观测数据的时间分辨率至少为1s。在所述第二过滤器和所述电磁阀组之间可使用转接头设置气流支路，所述高时间分辨率质谱仪能够从该支路中连续获取样本空气。

所述电磁阀组可由若干个电磁阀并联组成，并安装在基座上面。所述电磁阀的数目与所述塔体分层采样模块中的第二采样管数目和所述地面不间断采样模块中的所述整流模块的进气口数目一致。所述电磁阀的外包材料和所述基座均使用PTFE(或PFA-PTFE)材料制成。所述基座上面预先打孔，进气口数目与所述电磁阀数目一致，进气孔的孔径与所述电磁阀的进气孔孔径匹配，所述基座的进气孔与所述各个电磁阀的进气孔按次序对应。所述基座只设置一个出气口作为所述电磁阀组的出气端，并与所述过滤器的进气端连接。所述基座中的各个进气口与所述地面不间断采样模块中的各个气流支路连接。

所述电磁阀组与所述地面控制基站连接，能够将所述电磁阀的工作状态信息(打开或关闭)实时传输至所述地面控制基站。所述电磁阀组中的各个所述电磁阀在同一时段内只有一个保持打开(工作状态)。

所述第四采样管为PFA-PTFE材料制造，其管径和长度根据实际需求确定。

所述地面控制基站包括：电磁阀控制系统、计算机和电子储存设备，主要负责实现对所述VOCs地面监测模块的控制与实时监测，以及将所述电磁阀组的工作状态信息和所述高时间分辨率质谱仪的监测数据进行处理、存储与可视化显示。

所述电磁阀控制系统包括开发板和电池，通过将自主设计的程序代码烧录在所述开发板上，进而实现对所述电磁阀组的控制。所述开发板上面预设接入端口，所述接入端口的数目与所述电磁阀组包含的所述电磁阀数目一致，使用电线将所述电磁阀组与所述电磁阀控制系统连接。所述电池为所述电磁阀控制系统供电，电池的类型和规格根据实际需求确定。

所述计算机优选包含笔记本计算机、电磁阀控制软件和高时间分辨率质谱仪控制软件，所述电磁阀控制软件和高时间分辨率质谱仪控制软件安装在所述笔记本计算机上面。所述笔记本计算机的类型和规格根据实际需求确定，能够通过所述电磁阀控制软件实现对所述电磁阀组的控制，将所述电磁阀控制系统的实时运行状态信息(运行日志)记录并存储在所述移动硬盘中。所述计算机能够通过所述高时间分辨率质谱仪控制软件实现对所述高时间分辨率质谱仪的控制与操作，将所述高时间分辨率质谱仪的测量数据和运行状态信息记录并存储在所述移动硬盘中。

所述移动硬盘为电子数据存储设备，与所述计算机连接，所述计算机能够对所述移动硬盘进行数据读写操作，所述移动硬盘的类型和规格可以根据实际需求确定。

技术效果

采用上述基于高塔的VOCs在线垂直观测系统，能够有效获取大气边界层内各类VOCs组分浓度的高时间分辨率垂直梯度观测数据。根据获取的垂直梯度观测数据可以分析典型天气条件下大气边界层内各类VOCs组分浓度的垂直分布特征与发展演变规律，了解区域VOCs排放源类型和排放源结构组成。此外，所获取的各类VOCs组分垂直梯度观测数据还可以为各类数值模型提供观测数据约束，提高模式计算结果的精确度和可靠性，从垂直空间角度深入解析区域大气复合污染过程的主要形成机制，为区域空气质量提升和大气污染治理的精准施策提供技术支撑。

附图说明

图1是本实用新型用于一种基于高塔的VOCs在线垂直观测系统的设计结构示意图。

具体实施方式

为了进一步描述本实用新型为达到上述目的所采用的技术手段，下面结合图1对本实用新型的具体实施方式、功能原理和设计流程进行详细说明，但本实用新型的保护范围不局限所述内容。

如图1所示，图1是本实用新型用于一种基于高塔的VOCs在线垂直观测系统的设计结构示意图。其中，所述基于高塔的VOCs在线垂直观测系统包括，但不仅局限于，标气校准模块10、塔体分层采样模块20、地面不间断采样模块30、VOCs地面监测模块40和地面控制基站50。

所述标气校准模块10能够为所述塔体分层采样模块20和VOCs地面监测模块40提供具有一定流量的已知各类VOCs物种浓度的校准气体。所述塔体分层采样模块20是基于高塔的垂直梯度采样载体，在不同高度中搭建采样管，能够为所述VOCs地面监测模块提供大气边界层内不同高度的空气样本。所述地面不间断采样模块30是一种基于大功率采样泵搭建的连续抽气系统，能够为所述VOCs地面监测模块40提供大气边界层内不同高度的连续采样气流。所述地面控制基站50为一套地面控制系统，主要负责完成地面工作人员对所述VOCs地面监测模块40的监测、控制与操作。

所述标气校准模块10包括设置在地面的零空气产生设备101、VOCs标气模块102、限流孔(1031-1032)和采样管104。

所述零空气产生设备101和VOCs标气模块102均通过采样管104与所述限流孔(1031-1032)连接。所述限流孔(1031-1032)通过转接头连接之后通过所述采样管104与所述塔体分层采样模块20连接。所述零空气产生设备101能够将空气中的其它痕量气体组分清除，只保留氧气和氮气，并且氧气和氮气的体积比值约为1:4。所述零空气产生设备101与所述限流孔(1031-1032)连接，能够按要求流量提供零空气。

所述VOCs标气模块102是包含需要的已知各类VOCs物种浓度的标准气体设备(通常包含标气瓶及附属气流控制设备)，与所述限流孔1032连接，能够按照一定流量提供已知各类VOCs物种浓度的混合气体，与特定流量的零空气发生混合，产生具有已知各类VOCs物种浓度的VOCs校准气体，然后通过所述采样管104输送至所述塔体分层采样模块20。

所述采样管104是采用PFA-PTFE材料制造的气体导管，负责所述标气校准模块10和所述塔体分层采样模块20之间的气体输送。

所述塔体分层采样模块20包括：高塔201、采样管(2031-2035，以5个高度的采样管为例)和防雨漏斗(2021-2025)。所述高塔20包括使用各种材料和各种方式建成的具有一定高度的人工建筑物，能够在所述高塔上面搭建所述采样管(2031-2035)，以采集大气边界层内不同高度上的样本空气。

所述采样管(2031-2035)为PFA-PTFE材料制造的气体导管，所述高塔20不同采样高度上搭建的所述采样管(2031-2035)的管径和长度按实际需求确定。所述采样管(2031-2035)使用扣件安装固定在所述高塔20上面。此外，将所述高塔20使用的所述采样管(2031-2035)之一与所述标气校准模块10中的所述采样管(104)连接，可以在实验过程中按时对所述VOCs地面监测模块40进行标定与校准。所述采样管(2031-2035)与所述地面不间断采样系统30连接，通过所述塔体分层采样模块20连续获取所述大气边界层内不同高度上的空气样本。

所述防雨漏斗(2021-2025)为PTFE材料制造，与所述采样管(2031-2035)在所述高塔20上面的进气口连接，并且所述防雨漏斗(2021-2025)的端口均向下放置，阻止降水(降雨、降雪和露水等)过程对所述采样管(2031-2035)内部可能造成的污染。

所述地面不间断采样模块30包括：第一真空泵301、单向阀302、整流模块303、限流孔304、过滤器305和采样管(3061-3065)。所述地面不间断采样模块30的进气端通过所述采样管(2031-2035)与所述塔体分层采样模块20连接，保证所述塔体分层采样模块20能够连续获取不同高度上的样本气流。使用转接头在所述塔体分层采样模块20中的所述采样管(2031-2035)上设置气流支路，与所述VOCs地面监测模块40连接。所述地面不间断采样模块30主要负责为所述塔体分层采样模块20提供持续的抽气动力，使其能够连续获取各个高度的样本空气。

所述第一真空泵301、单向阀302和过滤器304之间使用所述采样管(3061-3065)连接。所述采样管(3061-3065)均使用不锈钢材质，其长度和管径均根据实际需求确定。

所述第一真空泵301为旋片式第一真空泵，其额定功率、最大采样流量和最大真空度等参数可以根据实际需求确定，确保所述塔体分层采样模块20中的所述各个采样管(2031-2035)能够顺利完成采样工作，并保证样本空气在所述采样管(2031-2035)中的滞留时间最短，避免所述采样管(2031-2035)管壁对各类VOCs组分浓度的干扰。

所述单向阀302为不锈钢材料制造，其进气端与所述整流模块303的出气端连接，其出气端与所述第一真空泵301连接，主要作用是防止由于所述大功率采样泵301的启动或停止操作造成的所述地面不间断采样模块30中气流的逆向流动，导致系统零部件损坏。

所述整流模块303由各类不锈钢转接头并列连接组成，其进气端接口数目与所述塔体分层采样模块20中的所述采样管(2031-2035)数目一致，并与所述塔体分层模块20中的各个所述采样管(2031-2035)连接，其出气端与所述单向阀302的进气端连接，确保所述第一真空泵301能够通过一个接口同时完成对所述塔体分层采样模块20的所述全部采样管(2031-2035)进行连续采样。

所述限流孔304的进气端与所述过滤器305的出气端连接，其出气端与所述整流模块303的各个进气端连接。所述限流孔304能够确保与之相连接的所述采样管(2031-2035和3061-3065)中的气体流量保持稳定。

所述过滤器305的进气端与所述塔体分层模块20中的所述采样管(2031-2035)连接，其出气端与所述限流孔304的进气端连接，其主要作用是过滤掉所述采样管(3061-3065)中的粗颗粒物，防治堵塞所述限流孔304。

所述VOCs地面监测模块40包括电磁阀组401、高时间分辨率质谱仪402、过滤器403、限流孔404、采样管(4051-4055)和第二真空泵406。所述VOCs地面监测模块40主要负责分析所述塔体分层采样模块20中不同高度样本空气中的各类VOCs组分浓度。

所述第二真空泵406为旋片式小功率真空泵，主要负责通过所述电磁阀组401从所述地面不间断采样模块30获取所述塔体分层采样模块20中各个高度的样本空气。所述第二真空泵406的额定功率、最大采样流量和最大真空度等参数可以根据所述采样管(4051-4055)中的气体流量需求确定。

所述限流孔404的进气端与所述过滤器403的出气端连接，其出气端与所述小功率采样泵406连接。所述限流孔404能够保障所述VOCs地面监测模块40中的所述采样管(4051-4055)中的气体流量稳定。所述限流孔404的规格和型号可以根据实际需求确定。所述过滤器403与所述地面不间断采样模块30中使用的所述过滤器304的型号和规格一致，同样是为了过滤掉所述采样管(4051-4055)中的粗颗粒物，防止其阻塞所述限流孔404。

所述高时间分辨率质谱仪402为质子转移反应-飞行时间-质谱仪(PTR-TOF-MS)，能够实现各类VOCs物种浓度的在线检测，并且观测数据的时间分辨率至少为1s。所述高时间分辨率质谱仪402内置采样泵，能够从所述第二真空泵406和所述电磁阀组401之间的采样管路中以一定流量抽取样本空气。

所述电磁阀组401由若干个电磁阀(4011-4015)并联组成，并安装固定在基座407上。所述电磁阀(4011-4015)的数目与所述塔体分层采样模块20中的所述采样管(2031-2035)数目和所述地面不间断采样模块30中的所述整流模块303中的进气口数目一致。所述电磁阀(4011-4015)为直通式电磁阀(一个进气口和一个出气口)，使用PTFE材料制造，能够自动实现阀门的打开与关闭。所述基座407预先打孔，其进气口数目与所述电磁阀数目一致，所述基座407的进气孔与所述各个电磁阀(4011-4015)的进气孔按次序对应。所述基座407只留有一个出气口作为所述电磁阀组401的出气口，并与所述过滤器403的进气端连接。所述电磁阀组401中的各个所述电磁阀(4011-4015)与所述塔体分层采样模块20中的所述采样管(2031-2035)连接，连接点在所述地面不间断采样模块30中的所述过滤器305接口前端。

所述电磁阀组401与所述地面控制基站50连接，能够将所述各个电磁阀(4011-4015)的工作状态信息(打开或关闭)实时传输至所述地面控制基站50，所述电磁阀组401与所述地面控制基站50之间的通讯频率不能小于所述高时间分辨率质谱仪402测量数据的最小时间分辨率，以便能够将所述电磁阀组401中各个电磁阀(4011-4015)的工作状态信息与所述高时间分辨率质谱仪402的观测数据合并，获取所述高时间分辨率质谱仪402在各个工作时段内分析数据的高度位置信息。所述电磁阀组401中的所述各个电磁阀(4011-4015)在同一时段内只能有一个所述电磁阀(4011-4015)打开工作，保证所述高时间分辨率质谱仪402在同一个时段内只能分析所述塔体分层模块20中的一个所述采样管(2031-2035)管路中的样本气流。

所述采样管(4051-4055)的制造材料为PFA-PTFE，其管径和长度可以根据实际需求确定。

所述地面控制基站50包括电磁阀控制系统501、计算机502和移动硬盘503，主要负责实现对VOCs地面监测模块40的实时监测与控制，以及将所述电磁阀组401中各个电磁阀(4011-4015)的工作状态信息(打开或关闭)和所述高时间分辨率质谱仪402的监测数据进行处理与存储。

所述电磁阀控制系统501包括开发板5011和电池5012，通过将自主设计的程序代码烧录在所述开发板5011上，进而实现对所述电磁阀组401中各个电磁阀(4011-4015)的实时监测与控制，保证在同一时间段内所述电磁阀组401中只有一个所述电磁阀(4011-4015)处于打开(工作)状态。

所述开发板5011上预设接入端口，接入端口数目与所述电磁阀组401中的所述电磁阀(4011-4015)数目一致，使用电线将所述电磁阀组401与所述电磁阀控制系统501连接。所述开发板5011从所述计算机502的电磁阀控制软件5021接收控制信息，并将所述电磁阀组401中所述各个电磁阀(4011-4015)的工作状态信息实时传输至所述计算机502。

所述电池5012为所述电磁阀组401和电磁阀组控制系统501供电，所述电池5012的类型和规格根据实际需求确定。

所述计算机502包含电磁阀控制软件5021和高时间分辨率质谱仪控制软件5022，所述电磁阀控制软件5021和高时间分辨率质谱仪控制软件5022安装在所述计算机502上。所述计算机502的类型和规格根据实际需求确定，能够通过所述电磁阀控制软件5022实现对所述电磁阀组401的控制与监测，并将所述电磁阀控制系统501的各种运行信息记录与存储在所述移动硬盘503。所述计算机502能够通过所述高时间分辨率质谱仪控制软件5022实现对所述高时间分辨率质谱仪402的实时监测与控制，将所述高时间分辨率质谱仪5022的测量数据和各种运行信息记录与存储在所述移动硬盘503。所述计算机502能够通过所述电磁阀控制软件5021和高时间分辨率质谱仪控制软件5022将所述电磁阀组401的工作状态信息和所述高时间分辨率质谱仪5022的观测数据和运行状态信息以可视化图表方式呈现，用户也可以通过所述电磁阀控制软件5021和高时间分辨率质谱仪控制软件5022对所述电磁阀组401和高时间分辨率质谱仪402进行手动控制与操作。

所述移动硬盘301为一种电子数据存储设备，与所述计算机502连接。所述计算机502能够对所述移动硬盘503进行数据的读写操作，所述移动硬盘503的类型和规格可以根据实际需求确定。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于高塔的VOCs在线垂直观测系统，其特征在于，包括标气校准模块、塔体分层采样模块、地面不间断采样模块、VOCs地面监测模块和地面控制基站；其中，

标气校准模块为塔体分层采样模块和VOCs地面监测模块提供含至少一种VOC的校准气体；

塔体分层采样模块用于对不同高度的大气样本进行采样；

地面不间断采样模块为塔体分层采样模块的采样提供动力；

VOCs地面监测模块用于检测塔体分层采样模块采集的大气样本中的VOCs浓度；

地面控制基站用于对VOCs地面监测模块实时监测与控制。

2.根据权利要求1所述的基于高塔的VOCs在线垂直观测系统，其特征在于，所述标气校准模块包括：零空气产生设备、VOCs标气模块、第一采样管和第一限流孔；所述零空气产生设备和VOCs标气模块均通过第一采样管与所述第一限流孔连接，所述第一限流孔另一端与所述塔体分层采样模块连接；其中，

零空气产生设备用于提供零空气；VOCs标气模块用于提供含至少一种VOC的标气。

3.根据权利要求1所述的基于高塔的VOCs在线垂直观测系统，其特征在于，所述塔体分层采样模块包括：高塔、多条第二采样管和防雨漏斗；其中高塔与地面不间断采样模块通过第二采样管连接，防雨漏斗设置于第二采样管的进气端，且至少一条第二采样管与第一采样管连接；

所述高塔用于获取不同高度上的样本空气；

所述防雨漏斗用于防止降水对第二采样管造成污染。

4.根据权利要求1所述的基于高塔的VOCs在线垂直观测系统，其特征在于，所述地面不间断采样模块包括通过第三采样管依次连接的第一过滤器，第二限流孔，整流模块，单向阀和第一真空泵；其中，

所述地面不间断采样模块的进气端通过第二采样管与所述塔体分层采样模块连接，出气端通过第三采样管与所述VOCs地面监测模块连接。

5.根据权利要求1所述的基于高塔的VOCs在线垂直观测系统，其特征在于，所述VOCs地面监测模块包括通过第四采样管依次连接的电磁阀组、第二过滤器、第三限流孔和第二真空泵，以及在电磁阀组和第二过滤器之间通过支路连接的VOCs检测模块；

所述电磁阀组与所述地面控制基站连接，其工作状态信息可实时传输至地面控制基站；所述电磁阀组中的电磁阀在同一时段内只有一个保持工作状态。

6.根据权利要求1所述的基于高塔的VOCs在线垂直观测系统，其特征在于，所述地面控制基站包括：电磁阀控制系统、计算机和电子储存设备；所述电磁阀控制系统用于控制VOCs地面监测模块中的电磁阀的开关。

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