CN221038818U - 一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，包括箱体，还包括安装于箱体顶部的气体采样头、安装于箱体内部的颗粒物检测舱、颗粒物过滤器、恒温气体检测舱、真空泵、主控电路板、显示屏、后备电池、AC220V转DC24V双路UPS电源、AV220V转DC12V开关电源、微型断路器和散热风扇；气体采样头包括进气管、加热带、外套管、采样头出气嘴、采样头底座和紧固螺母，加热带缠绕在进气管外壁，采样头出气嘴安装在进气管底部，外套管安装在进气管和加热带外部并与采样头底座连接。通过控温控湿装置使电化学传感器始终工作在恒温恒湿环境中，消除了环境温度、湿度对传感器的影响，有效提高检测精度。

Description

一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪

技术领域

本实用新型涉及空气质量监测领域，尤其涉及一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪。

背景技术

微型空气质量在线监测仪用于在线监测环境空气质量，能够检测空气中颗粒物(PM2.5、PM10、TSP)，气态污染物(CO、SO2、NO2、O3、TVOC、CO2)等污染物浓度值。目前，常见的微型空气质量在线监测仪均使用电化学传感器对空气中气态污染物进行检测，但电化学传感器检测精度受环境温度、湿度影响较大，目前，针对此问题常用的做法是通过软件算法对数据进行温度、湿度补偿，但受传感器个体差异及补偿算法的局限性，效果并不理想。

在以上背景下，本申请提出了一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，通过控温控湿装置使电化学传感器始终工作在恒温恒湿环境中，消除了环境温度、湿度对传感器的影响，有效提高检测精度。

发明内容

鉴于此，本实用新型的目的在于，提供一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，以解决上述问题。

为了达到上述目的，进而采取的技术方案如下：

一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，包括箱体，还包括安装于箱体顶部的气体采样头、安装于箱体内部的颗粒物检测舱、颗粒物过滤器、恒温气体检测舱、真空泵、主控电路板、显示屏、后备电池、AC220V转DC24V双路UPS电源、AV220V转DC12V开关电源、微型断路器和散热风扇；

所述气体采样头包括防雨罩、滤网、进气管、加热带、外套管、采样头出气嘴、采样头底座和紧固螺母，进气管顶部安装有滤网，滤网上部安装防雨罩，加热带缠绕在进气管外壁，采样头出气嘴安装在进气管底部，外套管安装在进气管和加热带外部，并通过紧固螺母与采样头底座连接；

所述颗粒物检测舱包括铝型材壳体、传感器安装板、第一PM2.5&PM10传感器、第二PM2.5&PM10传感器、TSP传感器、壳体挡板、上进气嘴、下出气嘴和颗粒物采集电路板；第一PM2.5&PM10传感器、第二PM2.5&PM10传感器和TSP传感器固定在传感器安装板上，壳体挡板安装在铝型材壳体左侧面，颗粒物采集电路板安装在铝型材壳体右侧面；上进气嘴和下出气嘴通过螺纹分别安装在铝型材壳体的上面和下面，上进气嘴通过气管与采样头出气嘴贯通连接，下出气嘴通过气管与颗粒物过滤器贯通连接，颗粒物采集电路板上焊接有第一MCU芯片、第一温湿度传感器、第一TTL串口、第二TTL串口、第三TTL串口和第一RS485接口；

所述恒温气体检测舱包括EPP保温舱体、半导体换热器、气体传感器、传感器压板、气态参数采集电路板、电路板固定支架、左进气嘴和右出气嘴，气体传感器包括CO传感器、SO2传感器、NO2传感器、O3传感器(5034)、TVOC传感器和CO2传感器，气体传感器安装在气态参数采集电路板上，气态参数采集电路板安装在电路板固定支架上，电路板固定支架放置在EPP保温舱体内部，传感器压板用于固定气体传感器，并通过螺丝与气态参数采集电路板连接，半导体换热器通过螺丝安装在EPP保温舱体上方外壁，左进气嘴和右出气嘴分别安装在EPP保温舱体左侧和右侧外壁，左进气嘴通过气管与颗粒物过滤器贯通连接，右出气嘴通过气管与真空泵贯通连接，气态参数采集电路板上焊接有第二MCU芯片、第二温湿度传感器和第二RS485接口。

优选地，所述气体采样头、颗粒物检测舱、颗粒物过滤器、恒温气体检测舱和真空泵通过气管依次串联贯通连接。

优选地，所述主控电路板上焊接有电源开关、核心控制板、4G通信模组、GPS定位模组、第一以太网接口、第二以太网接口、第三RS485接口、第四RS485接口、第五RS485接口、第一继电器接口和第二继电器接口。

优选地，所述微型断路器为外部电源输入开关，用于接通或切断外部AC220V电源；后备电池作为后备电源为设备供电，当外部AC220V电源切断后，继续为设备供电；AC220V转DC24V双路UPS电源作为设备主电源，其输出2路DC24V电源，一路为主控电路板供电，另一路为后备电池充电。

优选地，所述AV220V转DC12V开关电源为半导体换热器供电电源，其经主控电路板上的第一继电器接口控制后为半导体换热器供电；AC220V电源经过所述主控电路板上的第二继电器接口控制后为加热带供电。

优选地，所述颗粒物采集电路板通过第一TTL串口与第一PM2.5&PM10传感器电连接；颗粒物采集电路板通过第二TTL串口与第二PM2.5&PM10传感器电连接；颗粒物采集电路板通过第三TTL串口与TSP传感器电连接；颗粒物采集电路板通过第一RS485接口与主控电路板上第三RS485接口电连接。

优选地，所述气态参数采集电路板通过第二RS485接口与主控电路板上第四RS485接口电连接。

优选地，所述显示屏通过第六RS485接口与主控电路板上第五RS485接口电连接。

优选地，所述主控电路板能够通过GPS定位模组获取设备当前所在位置信息；主控电路板够控制4G通信模组通过4G网络或以第一以太网接口、第二以太网接口将数据传输至指定服务器。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过控温控湿装置使电化学传感器始终工作在恒温恒湿环境中，消除了环境温度、湿度对传感器的影响，有效提高检测精度。

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为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中气体采样头的结构示意图；

图3为本实用新型中颗粒物检测舱的结构示意图；

图4为本实用新型中恒温气体检测舱的结构示意图；

图5为本实用新型中各组件的连接框图。

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。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，能够检测空气中PM2.5、PM10、TSP、CO、SO2、NO2、O3、TVOC、CO2等污染物浓度，并能够通过4G无线网络或以太网将数据传输至指定服务器。

一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，包括箱体1，还包括安装在箱体1顶部的气体采样头2、安装于箱体内部的颗粒物检测舱3、颗粒物过滤器4、恒温气体检测舱5、真空泵6、主控电路板7、显示屏8、后备电池9、AC220V转DC24V双路UPS电源10、AV220V转DC12V开关电源11、微型断路器12和散热风扇13，散热风扇13安装于箱体1下方表面开有排气孔上，用于将箱体1内部热空气排出；

所述气体采样头2包括防雨罩201、滤网202、进气管203、加热带204、外套管205、采样头出气嘴206、采样头底座207和紧固螺母208，加热带204缠绕在进气管203外壁，采样头出气嘴206安装在进气管203底部，外套管205安装在进气管203和加热带204外部并与采样头底座207连接；其中，加热带204用于对进气管中的气体进行加热除湿，从而达到控制待测气体湿度的目的；

所述气体采样头2、颗粒物检测舱3、颗粒物过滤器4、恒温气体检测舱5、真空泵6通过气管依次串联贯通连接；真空泵6作为进气动力来源，将待测气体吸入各检测舱及气路中，待测气体依次经过气体采样头2、颗粒物检测舱3、颗粒物过滤器4、恒温气体检测舱5后，从真空泵6出气口排出。

所述颗粒物检测舱3用于监测环境空气中PM2.5、PM10、TSP浓度，包括铝型材壳体301、传感器安装板302、第一PM2.5&PM10传感器303、第二PM2.5&PM10传感器304、TSP传感器305、壳体挡板306、上进气嘴307、下出气嘴308和颗粒物采集电路板309，第一PM2.5&PM10传感器303、第二PM2.5&PM10传感器304和TSP传感器305固定在传感器安装板302上，壳体挡板306安装在铝型材壳体301左侧面，颗粒物采集电路板309安装在铝型材壳体301右侧面；上进气嘴307和下出气嘴308通过螺纹分别安装在铝型材壳体301的上面和下面，上进气嘴307通过气管与采样头出气嘴206贯通连接，下出气嘴308通过气管与颗粒物过滤器4贯通连接，颗粒物采集电路板309上焊接有第一MCU芯片3091、第一温湿度传感器3092、第一TTL串口3093、第二TTL串口3094、第三TTL串口3095、第一RS485接口3096；第一温湿度传感器3092将采集到的数据上传给第一MCU芯片3091，颗粒物采集电路板309通过第一TTL串口3093、第二TTL串口3094、第三TTL串口3095分别与第一PM2.5&PM10传感器303、第二PM2.5&PM10传感器304、TSP传感器305通信获取PM2.5、PM10、TSP浓度数据；第一温湿度传感器3092用于检测当前环境空气的的温度、湿度；第一MCU芯片3091通过第一RS485接口3096与主控电路板7通信。

所述恒温气体检测舱5用于监测环境空气中气态污染物(包括CO、SO2、NO2、O3、TVOC、CO2)浓度，包括EPP保温舱体501、半导体换热器502、气体传感器503、传感器压板504、气态参数采集电路板505、电路板固定支架506、左进气嘴507和右出气嘴508，气体传感器503包括CO传感器5031、SO2传感器5032、NO2传感器5033、O3传感器5034、TVOC传感器5035和CO2传感器5036，气体传感器503安装在气态参数采集电路板505上，气态参数采集电路板505安装在电路板固定支架506上，电路板固定支架506放置在EPP保温舱体501内部，传感器压板504用于固定气体传感器503，并通过螺丝与气态参数采集电路板505连接，半导体换热器502通过螺丝安装在EPP保温舱体501上方外壁，半导体换热器502用于控制恒温气体检测舱5内部温度，通过对半导体换热器502电源线的正接、反接、断路来实现半导体换热器502加热、制冷、停止工作，进而控制恒温气体检测舱5内部温度维持恒定；气嘴507和右出气嘴508分别安装在EPP保温舱体501左侧和右侧外壁，左进气嘴507通过气管与颗粒物过滤器4贯通连接，右出气嘴508通过气管与真空泵6贯通连接，气态参数采集电路板505上焊接有第二MCU芯片5051、第二温湿度传感器5052和第二RS485接口5053，第二温湿度传感器5052将采集到的数据上传给第二MCU芯片5051，第二温湿度传感器5052用于采集当前环境空气中的温度、湿度，第二MCU芯片5051通过第二RS485接口5053与主控电路板7通信。

所述主控电路板7上焊接有电源开关701、核心控制板702、4G通信模组703、GPS定位模组704、第一以太网接口705、第二以太网接口706、第三RS485接口707、第四RS485接口708、第五RS485接口709、第一继电器接口710和第二继电器接口711，电源开关701用于控制设备整体启动与停止，核心控制板702作为设备的核心控制单元，其内置的软件程序及算法控制设备正常运行；核心控制板702通过第三RS485接口707与颗粒物采集电路板309通信，获取PM2.5、PM10、TSP浓度数据及颗粒物检测舱3内部温度、湿度数据；核心控制板(702)通过第四RS485接口708与气态参数采集电路板505通信，获取气态污染物(包括CO、SO2、NO2、O3、TVOC、CO2)浓度数据及恒温气体检测舱5内部温度、湿度数据；所述核心控制板702通过第五RS485接口709与显示屏8通信，将数据发送给显示屏8并显示；核心控制板702通过第二继电器接口711控制加热带204启动加热除湿或停止；核心控制板702通过第一继电器接口710控制半导体换热器502电源线正接、反接或悬空，进而控制半导体换热器502制冷、加热或停止工作；核心控制板702通过GPS定位模组704获取当前设备的位置信息；核心控制板702通过4G通信模组703、第一以太网接口705或第二以太网接口706将数据传输至指定服务器。

所述控制板702内置算法依据颗粒物检测舱3内部湿度值，控制加热带204的工作状态；当内部湿度值高于上限值(如50％rh)时，控制加热带204进行加热除湿；当内部湿度值低于下限值(如20％rh)时，控制加热带204停止工作；进而控制内部环境湿度处于恒定范围内。

所述核心控制板702内置算法依据恒温气体检测舱5内部温度值，控制半导体换热器502的工作状态；当内部温度值低于第一温度(如20℃)时，控制半导体换热器502进行加热，并且当内部温度值上升至第二温度(如23℃)以上时，控制半导体换热器502停止工作；当内部温度值高于第三温度(如30℃)时，控制半导体换热器502进行制冷，并且当内部温度值下降至第四温度(如27℃)以下时，控制半导体换热器502停止工作；进而控制内部环境温度处于恒定范围内。

所述微型断路器12为外部电源输入开关，用于接通或切断外部AC220V电源；所述后备电池9作为后备电源为设备供电，当外部AC220V电源切断后，继续为设备供电；AC220V转DC24V双路UPS电源10作为设备主电源，其输出2路DC24V电源，一路为主控电路板7供电，另一路为后备电池9充电，当外部AC220V电源断开时，后备电池9可不间断继续为主控电路板7供电；AV220V转DC12V开关电源11为半导体换热器502供电电源，其经主控电路板7上的第一继电器接口710控制后为半导体换热器502供电；C220V电源经过主控电路板7上的第二继电器接口711控制后为加热带204供电。

在线监测仪工作时，在真空泵6作用下，待测气体由气体采样头2进入，经气体采样头2内部加热带204加热除湿后，进入颗粒物检测舱3，经颗粒物检测舱3检测颗粒物浓度后，待测气体进入颗粒物过滤器4，经颗粒物过滤器4过滤后，待测气体进入恒温气体检测舱5，在恒温环境下检测气态污染物浓度后，由真空泵6出气口排出。

以上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 (9)

1.一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，包括箱体(1)，其特征在于，还包括安装于箱体(1)顶部的气体采样头(2)、安装于箱体内部的颗粒物检测舱(3)、颗粒物过滤器(4)、恒温气体检测舱(5)、真空泵(6)、主控电路板(7)、显示屏(8)、后备电池(9)、AC220V转DC24V双路UPS电源(10)、AV220V转DC12V开关电源(11)、微型断路器(12)和散热风扇(13)，散热风扇(13)安装于箱体(1)下方，用于对箱体(1)内部散热；

所述气体采样头(2)包括防雨罩(201)、滤网(202)、进气管(203)、加热带(204)、外套管(205)、采样头出气嘴(206)、采样头底座(207)和紧固螺母(208)，进气管(203)顶部安装有滤网(202)，滤网(202)上部安装防雨罩(201)，加热带(204)缠绕在进气管(203)外壁，采样头出气嘴(206)安装在进气管(203)底部，外套管(205)安装在进气管(203)和加热带(204)外部，并通过紧固螺母(208)与采样头底座(207)连接；

所述颗粒物检测舱(3)包括铝型材壳体(301)、传感器安装板(302)、第一PM2.5&PM10传感器(303)、第二PM2.5&PM10传感器(304)、TSP传感器(305)、壳体挡板(306)、上进气嘴(307)、下出气嘴(308)、颗粒物采集电路板(309)；第一PM2.5&PM10传感器(303)、第二PM2.5&PM10传感器(304)和TSP传感器(305)固定在传感器安装板(302)上，壳体挡板(306)安装在铝型材壳体(301)左侧面，颗粒物采集电路板(309)安装在铝型材壳体(301)右侧面；上进气嘴(307)和下出气嘴(308)通过螺纹分别安装在铝型材壳体(301)的上面和下面，上进气嘴(307)通过气管与采样头出气嘴(206)贯通连接，下出气嘴(308)通过气管与颗粒物过滤器(4)贯通连接，颗粒物采集电路板(309)上焊接有第一MCU芯片(3091)、第一温湿度传感器(3092)、第一TTL串口(3093)、第二TTL串口(3094)、第三TTL串口(3095)、第一RS485接口(3096)；

所述恒温气体检测舱(5)包括EPP保温舱体(501)、半导体换热器(502)、气体传感器(503)、传感器压板(504)、气态参数采集电路板(505)、电路板固定支架(506)、左进气嘴(507)和右出气嘴(508)，气体传感器(503)包括CO传感器(5031)、SO2传感器(5032)、NO2传感器(5033)、O3传感器(5034)、TVOC传感器(5035)和CO2传感器(5036)，气体传感器(503)安装在气态参数采集电路板(505)上，气态参数采集电路板(505)安装在电路板固定支架(506)上，电路板固定支架(506)放置在EPP保温舱体(501)内部，传感器压板(504)用于固定气体传感器(503)，并通过螺丝与气态参数采集电路板(505)连接，半导体换热器(502)通过螺丝安装在EPP保温舱体(501)上方外壁，左进气嘴(507)和右出气嘴(508)分别安装在EPP保温舱体(501)左侧和右侧外壁，左进气嘴(507)通过气管与颗粒物过滤器(4)贯通连接，右出气嘴(508)通过气管与真空泵(6)贯通连接，气态参数采集电路板(505)上焊接有第二MCU芯片(5051)、第二温湿度传感器(5052)和第二RS485接口(5053)。

2.根据权利要求1所述的一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，其特征在于，所述气体采样头(2)、颗粒物检测舱(3)、颗粒物过滤器(4)、恒温气体检测舱(5)和真空泵(6)通过气管依次串联贯通连接。

3.根据权利要求1所述的一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，其特征在于，所述主控电路板(7)上焊接有电源开关(701)、核心控制板(702)、4G通信模组(703)、GPS定位模组(704)、第一以太网接口(705)、第二以太网接口(706)、第三RS485接口(707)、第四RS485接口(708)、第五RS485接口(709)、第一继电器接口(710)和第二继电器接口(711)。

4.根据权利要求1所述的一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，其特征在于，所述微型断路器(12)为外部电源输入开关，用于接通或切断外部AC220V电源；后备电池(9)作为后备电源为设备供电，当外部AC220V电源切断后，继续为设备供电；

所述AC220V转DC24V双路UPS电源(10)作为设备主电源，其输出2路DC24V电源，一路为主控电路板(7)供电，另一路为后备电池(9)充电。

5.根据权利要求3所述的一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，其特征在于，所述AV220V转DC12V开关电源(11)为半导体换热器(502)供电电源，其经主控电路板(7)上的第一继电器接口(710)控制后为半导体换热器(502)供电；AC220V电源经过主控电路板(7)上的第二继电器接口(711)控制后为加热带(204)供电。

6.根据权利要求5所述的一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，其特征在于，所述颗粒物采集电路板(309)通过第一TTL串口(3093)与第一PM2.5&PM10传感器(303)电连接；颗粒物采集电路板(309)通过第二TTL串口(3094)与第二PM2.5&PM10传感器(304)电连接；颗粒物采集电路板(309)通过第三TTL串口(3095)与TSP传感器(305)电连接；颗粒物采集电路板(309)通过第一RS485接口(3096)与主控电路板(7)上第三RS485接口(707)电连接。

7.根据权利要求6所述的一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，其特征在于，所述气态参数采集电路板(505)通过第二RS485接口(5053)与主控电路板(7)上第四RS485接口(708)电连接。

8.根据权利要求7所述的一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，其特征在于，所述显示屏(8)通过第六RS485接口(801)与主控电路板(7)上第五RS485接口(709)电连接。

9.根据权利要求8所述的一种带有控温控湿装置的微型空气质量在线监测仪，其特征在于，所述主控电路板(7)能够通过GPS定位模组(704)获取设备当前所在位置信息；主控电路板(7)够控制4G通信模组(703)通过4G网络或以第一以太网接口(705)、第二以太网接口(706)将数据传输至指定服务器。