RU2709410C1 - Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц - Google Patents
Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц Download PDFInfo
- Publication number
- RU2709410C1 RU2709410C1 RU2018134839A RU2018134839A RU2709410C1 RU 2709410 C1 RU2709410 C1 RU 2709410C1 RU 2018134839 A RU2018134839 A RU 2018134839A RU 2018134839 A RU2018134839 A RU 2018134839A RU 2709410 C1 RU2709410 C1 RU 2709410C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass concentration
- dust
- dust particles
- meter
- measuring
- Prior art date
Links
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims abstract description 276
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 172
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 17
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 48
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
- G01N1/2273—Atmospheric sampling
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/40—Concentrating samples
- G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
- G01N15/075—Investigating concentration of particle suspensions by optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
- G01N1/24—Suction devices
- G01N2001/245—Fans
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/40—Concentrating samples
- G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
- G01N2001/4088—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids filtration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
- G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительным приборам, в частности к приборам для измерения запыленности воздуха, а именно к измерителям массовой концентрации пылевых частиц и системам для измерения массовой концентрации пылевых частиц. Предложена система для измерения массовой концентрации пылевых частиц, содержащая устройство для передачи данных, внутри которого расположен измеритель массовой концентрации пылевых частиц, включающий корпус измерителя, печатную плату с микроконтроллером, соединенные с ними, по крайней мере, два датчика пыли и выходной интерфейс измерителя, отличающееся тем, что дополнительно содержит нагревательный элемент и вентилятор, которые электрически соединены с микроконтроллером; по крайней мере, один входной канал, соединенный с датчиками пыли, по крайней мере, один выходной канал и, по крайней мере, один датчик температуры входного потока. С помощью системы реализуют способ измерения массовой концентрации пылевых частиц. Технический результат – обеспечение возможности работы измерителя массовой концентрации пылевых частиц при отрицательных температурах поступающего атмосферного воздуха при высокой точности и простоте измерения концентрации пылевых частиц размером до 10 мкм, а также простота изготовления заявляемого измерителя, повышение его износостойкости и увеличение срока службы измерителя массовой концентрации пылевых частиц. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к измерительным приборам, в частности к приборам для измерения запыленности воздуха, а именно к измерителям массовой концентрации пылевых частиц и системам для измерения массовой концентрации пылевых частиц.
Приборы для измерения запыленности воздуха предназначены для отслеживания изменений уровня загрязнения атмосферного воздуха в жилых зданиях, рабочих зонах производства или на территории города. В условиях современных больших городов такие данные играют ключевую роль в экологическом мониторинге промышленных и строительных объектов, в прогнозировании экологической ситуации и развитии рекреационной инфраструктуры. Дополнительную сложность представляет измерение массовой концентрации пылевых частиц в атмосферном воздухе, с температурой ниже 0°С.
Уровень техники
Известно техническое решение, раскрытое в патенте на полезную модель CN 205175980 U (МПК G01N 33/00; опубликован 20.04.2016) «Устройство контроля качества воздуха внутри помещений», которое представляет собой систему для измерения массовой концентрации пылевых частиц, включающую корпус и печатную плату с микроконтроллером с подключенным к нему дисплеем. Система снабжена также датчиком формальдегида, датчиком температуры и влажности, датчиком озона, датчиками монооксида и диоксида углерода, датчиком измерения концентрации летучих органических соединений, датчиком пыли PM2.5, датчиком пыли PM10, двумя слотами расширения газа, функциональными кнопками, модулем беспроводного соединения и вакуумным насосом, которые, в свою очередь, подключены к печатной плате с микроконтроллером.
С помощью данной системы способ измерения массовой концентрации пылевых частиц реализуется следующим образом. Датчик формальдегида, датчик температуры и влажности, датчик озона, датчики монооксида и диоксида углерода, датчик измерения концентрации летучих органических соединений, датчик пыли PM2.5 и датчик пыли PM10 передают измеренные значения в микроконтроллер, который, после их обработки выводит обработанные данные на дисплей и через модуль беспроводного соединения передает их на внешнее устройство, например, сервер.
Недостатком известной системы и способа является невозможность использования ее при отрицательных температурах воздуха, поступающего в систему.
Известно техническое решение, раскрытое в патенте на полезную модель CN 206114633 U (МПК G01D 21/02, G01N 33/00; опубликован 19.04.2017) «Многопараметрический онлайн мониторинг пыли», которое представляет собой систему для измерения массовой концентрации пылевых частиц, содержащую соединенные между собой с помощью печатной платы кабель для передачи данных RJ45, базовую панель Raspberry Pi, модуль беспроводного соединения (маршрутизатор 3G/4G) и датчик контроля окружающей среды. При этом указанный датчик контроля окружающей среды содержит: датчик скорости ветра, соединенный кабелем RS-458 с датчиком направления, который, в свою очередь, соединен с датчиком пыли PM2.5 и датчиком TSP, подключенных, в свою очередь, к интерфейсу UART, и соединенных с датчиками температуры и влажности.
С помощью данной системы способ измерения массовой концентрации пылевых частиц реализуется следующим образом. Датчик контроля окружающей среды, содержащий датчик скорости ветра, датчик направления, датчик пыли PM2.5, датчик TSP, соединенный с датчиками температуры и влажности проводят измерения указанных параметров и передают их в базовую панель Raspberry Pi, которая после обработки данных передает их с помощью модуля беспроводного соединения на стороннее устройство, например, сервер.
Система и способ имеют ряд существенных недостатков, а именно: невозможность измерения концентрации пылевых частиц при отрицательных температурах окружающего воздуха, наличие только одного датчика пыли, который, в свою очередь, измеряет концентрацию пылевых частиц размером 2.5 мкм (PM 2.5). Ввиду отсутствия сменного датчика измерения концентрации пылевых частиц, существующий датчик имеет малый срок службы и быстро изнашивается в ходе эксплуатации системы.
В качестве прототипа для изобретения было выбрано известное техническое решение, описанное в патенте на полезную модель CN 204116182 U (МПК G01N 15/06; опубликован 21.01.2015) «Высокоточное устройство обнаружения пылевых частиц размером до 2.5 мкм (PM 2.5)», которое представляет собой систему для измерения массовой концентрации пылевых частиц, содержащую датчик пыли, микроконтроллер и модуль беспроводного соединения, в которой датчик пыли содержит датчик пыли PM 1 и датчик пыли PM 2.5 и соединены с микроконтроллером, а модуль беспроводного соединения соединен с микроконтроллером и используется для приема данных, обрабатываемых микроконтроллером, и передачи данных на сервер через сеть.
С помощью данной системы способ измерения массовой концентрации пылевых частиц реализуется следующим образом. Датчик измерения концентрации пыли PM 1 настраивают на диаметр пылевых частиц равный 1 мкм, а датчик пыли PM 2.5 настраивают на диаметр пылевых частиц равный 2.5 мкм, оба датчика подключены к микроконтроллеру, который передает данные о концентрации пылевых частиц в реальном времени. После этого систему включают, микроконтроллер получает значения концентрации частиц от каждого датчика, после чего микроконтроллер рассчитывает значение концентрации частиц размером 2.5 мкм как модуль разности полученных значений датчика пыли PM 1 и датчика пыли PM 2.5. После этого данные с микроконтроллера передаются на сервер с помощью модуля беспроводного соединения.
Система и способ имеют ряд существенных недостатков, а именно невозможность измерения концентрации пылевых частиц при отрицательной температуре поступающего воздуха, невозможность измерения обоими датчиками концентрации пылевых частиц размером до 10 мкм, а также короткий срок службы датчиков пыли, связанный с тем, что оба датчика при измерении концентрации пылевых частиц используются одновременно.
Раскрытие изобретения
Задачей заявляемого изобретения является создание надежного измерителя массовой концентрации пылевых частиц с расширенным диапазоном рабочих температур и долгим сроком службы.
Техническим результатом заявляемого изобретения в отношении измерителя, системы и способа является возможность работы измерителя массовой концентрации пылевых частиц при отрицательных температурах поступающего атмосферного воздуха при высокой точности и простоте измерения концентрации пылевых частиц размером до 10 мкм, а также простота изготовления заявляемого измерителя, повышение его износостойкости и увеличение срока службы измерителя массовой концентрации пылевых частиц.
В отношении измерителя как части системы заявляемый технический результат достигается тем, что измеритель массовой концентрации пылевых частиц, включает в себя корпус измерителя, печатную плату с микроконтроллером, соединенные с ними, по крайней мере, два датчика пыли и выходной интерфейс измерителя. Заявляемый измеритель массовой концентрации пылевых частиц отличается тем, что дополнительно содержит: нагревательный элемент и вентилятор, которые электрически соединены с микроконтроллером; по крайней мере, один входной канал, соединенный с датчиками пыли, по крайней мере, один выходной канал, по крайней мере, один датчик температуры входного потока.
Важным отличием заявляемого измерителя массовой концентрации пылевых частиц является снабжение корпуса измерителя теплоизоляцией. Такая конструкция измерителя массовой концентрации пылевых частиц позволяет расширить диапазон температур окружающего атмосферного воздуха, поступающего во входной канал, при сохранении необходимой точности измерения массовой концентрации пылевых частиц и увеличении срока службы датчиков пыли. Наличие датчика температуры входного потока позволяет определить начальную температуру входного потока воздуха, и количество тепла, необходимое для его нагрева для достижения рабочей температуры датчиков пыли.
В качестве одного из вариантов выполнения измеритель массовой концентрации пылевых частиц может быть снабжен, по крайней мере, двумя входными каналами, по крайней мере, двумя выходными каналами и, по крайней мере, двумя датчиками температуры входного потока. Данный вариант выполнения позволяет упростить процесс изготовления измерителя массовой концентрации пылевых частиц, а также упростить способ измерения массовой концентрации пыли, поскольку в случае снабжения измерителя двумя входными и двумя выходными каналами отсутствует необходимость перенаправления входного потока воздуха между от одного датчика пыли к другому.
В качестве одного из вариантов выполнения датчики пыли измерителя массовой концентрации пылевых частиц могут быть снабжены нефелометрами. Это позволяет измерять массовую концентрацию пылевых частиц нефелометрическим методом. Этот метод измерения является простым в реализации и обеспечивает длительный срок службы измерителя массовой концентрации пылевых частиц.
Входные отверстия входных каналов и выходные отверстия выходных каналов могут быть снабжены фильтрами, что позволяет избежать попадания внутрь корпуса крупного мусора и насекомых. Кроме того, выходные каналы могут быть дополнительно снабжены датчиками температуры выходного потока. Это позволяет осуществлять дополнительный контроль температуры воздуха в устройстве контроля качества воздуха. Также измеритель может быть дополнительно снабжен датчиками температуры окружающего воздуха, влажности и атмосферного давления, что позволяет получать информацию об атмосферных условиях в процессе измерения массовой концентрации пылевых частиц.
Измеритель массовой концентрации пылевых частиц может быть дополнен устройством для передачи данных, образуя систему измерения массовой концентрации пылевых частиц. В отношении системы для измерения массовой концентрации пылевых частиц заявляемый технический результат достигается тем, что система для измерения массовой концентрации пылевых частиц содержит устройство для передачи данных, с, по крайней мере, одним входным отверстием и, по крайней мере, одним выходным отверстием.
Устройство для передачи данных снабжено аккумулятором, источником питания, соединенными с коммуникационным блоком. Коммуникационный блок устройства для передачи данных включает в себя контроллер, соединенный с, по крайней мере, одним входным интерфейсом устройства, по крайней мере, одним выходным интерфейсом устройства, модулем энергонезависимой памяти, модулем беспроводного соединения, модулем часов реального времени, GSM-антенной и GPS-антенной.
Система для измерения массовой концентрации пылевых частиц также содержит измеритель массовой концентрации пылевых частиц. Отличительной особенностью заявляемой системы является тот факт, что измеритель массовой концентрации пылевых частиц располагается внутри корпуса устройства для передачи данных, а входные каналы и выходные каналы измерителя массовой концентрации пылевых частиц соединены с входными и выходными отверстиями устройства для передачи данных. Это позволяет подавать атмосферный воздух в измеритель массовой концентрации пылевых частиц. Кроме того, наличие устройства для передачи данных в системе позволяет с одной стороны осуществлять подачу питания на измеритель массовой концентрации пылевых частиц, а с другой – передавать данные различными способами, как проводным, так и беспроводным способом. В качестве одного из вариантов реализации системы для измерения массовой концентрации пылевых частиц входное отверстие устройства для передачи данных может быть снабжено заслонкой для дополнительной защиты измерителя массовой концентрации пылевых частиц от крупного мусора и насекомых. Таким образом, достигается увеличение срока службы измерителя.
Также, в случае снабжения устройства для передачи данных дополнительным входным интерфейсом устройства, наличие дополнительного входного интерфейса устройства позволяет осуществлять подключение к системе датчиков, отвечающих за измерение сопутствующих параметров, например, таких как концентрация озона, угарного газа, углекислого газа, формальдегида в воздухе или любых других веществ. Кроме того, устройство для передачи данных может содержать дополнительный выходной интерфейс устройства. Наличие этого интерфейса позволяет расширить возможности устройства для передачи данных. Примером такого расширения возможностей может быть возможность обновления программного обеспечения как устройства для передачи данных, так и измерителя массовой концентрации пылевых частиц.
Кроме того, модуль энергонезависимой памяти устройства для передачи данных может быть выполнен с возможностью записи измеренной массовой концентраций пылевых частиц, даты и времени измерения и последующего их запроса. Это позволяет сохранить измеренные данные в случае прекращения подачи питания от источника питания или аккумулятора.
В отношении способа измерения массовой концентрации пыли заявляемый технический результат достигается тем, что с помощью микроконтроллера производят выбор датчика пыли, измеряют температуру поступающего атмосферного воздуха, нагревают воздух внутри измерителя до температуры не менее 0°C, измеряют массовую концентрацию пылевых частиц, передают данные на микроконтроллер, который обрабатывает их и передает на устройство для передачи данных с помощью выходного интерфейса измерителя, выводят атмосферный воздух через выходной канал, устройство для передачи данных передает данные на внешнее устройство с помощью модуля беспроводного соединения. Такой способ измерения массовой концентрации пылевых частиц позволяет проводить измерения массовой концентрации пылевых частиц в расширенном диапазоне температур поступающего атмосферного воздуха, а также увеличить срок службы измерителя массовой концентрации пылевых частиц.
Одним из вариантов измерения массовой концентрации пылевых частиц является ее измерение нефелометрическим методом. Такой метод измерения является простым в реализации и обеспечивает длительный срок службы измерителя массовой концентрации пылевых частиц.
В одном из вариантов реализации заявляемого способа измерения массовой концентрации пылевых частиц выбор датчика пыли осуществляют на основе данных о количестве измерений, произведенных каждым из датчиков пыли, при каждом измерении используя датчик пыли, который производил измерения меньшее количество раз. При этом переключение между двумя датчиками пыли проводят до начала измерения массовой концентрации пылевых частиц. Это позволяет снизить затраты электроэнергии и увеличить срок службы датчиков пыли и измерителя, соответственно.
В одном из вариантов заявленного способа измеритель включают до начала выбора микроконтроллером датчика пыли. Передачу данных, полученных с микроконтроллера измерителя массовой концентрации пылевых частиц на внешнее устройство, могут осуществлять через выходной интерфейс устройства. Это позволяет расширить диапазон возможных способов передачи данных, а также передавать данные даже в случае поломки модуля беспроводного соединения.
По окончании измерения возможно сравнение средних значений измеренных данных датчиками пыли, что позволяет контролировать корректность получаемых датчиками пыли данных в ходе измерения. Кроме того, включение датчиков пыли можно проводить непосредственно перед измерением и выключать датчики пыли непосредственно после него, что позволяет снизить затраты электроэнергии и увеличить срок службы датчиков пыли и измерителя, соответственно. При этом с помощью данного способа измеряют массовую концентрацию пылевых частиц, имеющих размер менее 2.5 мкм. Кроме того, с помощью данного способа измеряют массовую концентрацию пылевых частиц, имеющих размер не более 10 мкм. Такое разделение обусловлено разницей в верхних пределах диапазона измерения массовой концентрации пылевых частиц для пылевых частиц, имеющих размер менее 2.5 мкм, и для пылевых частиц, имеющих размер в диапазоне от 2.5 мкм до 10 мкм. При этом для пылевых частиц, имеющих размер в диапазоне от 2.5 мкм до 10 мкм, верхний предел диапазона измерения массовой концентрации пылевых частиц выше.
Описание заявленного решения в части измерителя и системы
Измеритель массовой концентрации пылевых частиц включает в себя корпус 1 измерителя, теплоизоляцию 2, по крайней мере, два входных канала 3 с входными отверстиями 6, по крайней мере, два выходных канала 4 с выходными отверстиями 7, по крайней мере, два датчика пыли 5, фильтры 8, датчики температуры входного потока 9, датчики температуры выходного потока 10, микроконтроллер 11, расположенный на печатной плате 12, нагревательный элемент 13, вентилятор 14 и порт 15.
Заявляемый измеритель массовой концентрации пылевых частиц включает в себя корпус 1 измерителя, снабженный теплоизоляцией 2. В качестве теплоизоляции 2 может быть использован теплоизоляционный материал K-FLEX AIR 10х1000-20 AD или любой другой известный теплоизоляционный материал, коэффициент теплопроводности которого равен 0.03 – 0.04 Вт/(м·К) для температурного диапазона от -40 до +50 °C, соответственно. Теплоизоляция 2 может быть расположена как внутри корпуса 1 измерителя, так и снаружи. В качестве одного из вариантов выполнения корпус 1 измерителя может быть выполнен из теплоизолирующего материала, и в этом случае, корпус 1 измерителя является выполненным объединенным с теплоизоляцией 2. Внутри корпуса 1 измерителя расположены, по крайней мере, один входной канал 3, по крайней мере, один выходной канал 4 и, по крайней мере, два датчика пыли 5. При этом в месте расположения датчиков пыли 5 входной канал 3 разделен на два патрубка, присоединенных к датчикам пыли 5. В месте разделения входного канала 3 на патрубки расположено устройство для перенаправления потоков воздуха, например, шибер. С другой стороны датчики 5 с помощью патрубков соединены с выходным каналом 4. В качестве одного из вариантов выполнения могут быть использованы два входных канала 3, два выходных канала 4 и два датчика пыли 5. Каждый входной канал 3 соединен последовательно с датчиком пыли 5 и выходным каналом 4. Такой вариант выполнения позволяет упростить процесс изготовления измерителя концентрации пылевых частиц. Также это позволяет упростить процесс переключения между датчиками пыли 5, что, в свою очередь, приводит к упрощению способа измерения массовой концентрации пылевых частиц. Входные отверстия 6 входных каналов 3 и выходные отверстия 7 выходных каналов 4 находятся за пределами корпуса 1 измерителя и снабжены фильтрами 8, которые предназначены для предотвращения попадания в измеритель массовой концентрации пылевых частиц крупного мусора и насекомых. Датчики пыли 5, в свою очередь, содержат встроенные вентиляторы, которые позволяют перемещать атмосферный воздух с постоянной скоростью от входного отверстия 6 входного канала 3 к выходному отверстию 7 выходного канала 4. Скорость подачи воздуха, осуществляемой с помощью встроенных вентиляторов датчиков пыли 5, может составлять, например, 4-7 дм3/мин. В качестве вентилятора датчика пыли 5 может быть использован вентилятор любой известной конструкции, предусматривающей возможность выполнение вентилятора датчика пыли 5 встроенным в датчик пыли 5. В качестве примера такого вентилятора может быть использован вентилятор Sunon MagLev mc20100V3.
В качестве одного из вариантов реализации в измерителе массовой концентрации пылевых частиц могут быть использованы датчики пыли 5, принцип действия которых основан на стандартном нефелометрическом методе измерения концентрации пылевых частиц, то есть, каждый датчик пыли 5 может быть снабжен нефелометром. Суть нефелометрического метода измерения концентрации пылевых частиц заключается в следующем. Через рассеивающую взвесь, то есть атмосферный воздух, поступающий в измеритель массовой концентрации пылевых частиц через входные отверстия 6 входных каналов 3, пропускают лазерное излучение с заданной длиной волны. Рассеянное лазерное излучение, поступающее от рассеивающей смеси (атмосферного воздуха), регистрируется фотоприемником, расположенным под заданным углом к источнику лазерного излучения, и, исходя из интенсивности рассеянного лазерного излучения, рассчитывают массовую концентрацию пылевых частиц.
Таким образом, датчики пыли 5 осуществляют измерение массовой концентрации пылевых частиц в атмосферном воздухе. В контексте данной заявки термин «пылевые частицы» означает мелкие твёрдые частицы органического или минерального происхождения. Примерами таких частиц могут быть также сажа или различные аэрозоли. Диапазон размеров пылевых частиц разделен на 2 участка (фракции): менее 2.5 мкм (PM 2.5) и 2.5-10 мкм (PM 10), при этом каждый датчик пыли 5 способен измерять массовую концентрацию пылевых частиц размером до 10 мкм, то есть способен осуществлять измерения и в диапазоне PM 2.5, и PM 10.
Приведенная погрешность измерения в диапазоне массовых концентрации пылевых частиц равном 1-100 мкг/м3 как для PM 2.5, так и для PM 10 составляет ±25%. В контексте данной заявки термин «приведенная погрешность измерения» означает погрешность, рассчитанную относительно максимального значения диапазона измерения.
Для PM 2.5 относительная погрешность измерения в диапазоне массовых концентрации пылевых частиц равном 101-1600 мкг/м3 составляет ±25%. В контексте данной заявки термин «относительная погрешность измерения» означает погрешность, рассчитанную относительно измеряемой величины.
В свою очередь, для PM 10 относительная погрешность измерения в диапазоне массовых концентраций пылевых частиц равном 101-3000 мкг/м3 составляет ±25%.
Согласно ГОСТ 17.2.4.02-81 «Атмосфера. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ», погрешность измерения не должна превышать ±25% во всем диапазоне измеряемых массовых концентраций пылевых частиц. Таким образом, значения относительной и приведенной погрешностей измерения являются допустимыми, поскольку их значения не превышают предельное значение погрешности измерения во всем диапазоне измеряемых массовых концентраций пылевых частиц, обеспечивающее приемлемую точность измерения массовой концентрации пылевых частиц в атмосфере.
Входные каналы 3 также снабжены датчиками температуры входного потока 9, которые предназначены для измерения температуры входного потока атмосферного воздуха, то есть температуры атмосферного воздуха, попадающего через входной канал 3 в измеритель массовой концентрации пылевых частиц.
Выходные каналы 4 также могут быть снабжены датчиками температуры выходного потока 10. Таким образом, это позволяет контролировать температуру воздуха, попадающего в здание.
Датчики пыли 5, датчики температуры входного потока 9 и датчики температуры выходного потока 10 электрически соединены с микроконтроллером 11, расположенным на печатной плате 12. В свою очередь микроконтроллер 11 электрически соединен с выходным интерфейсом 15 измерителя, расположенным на печатной плате 12. В качестве выходного интерфейса 15 измерителя могут быть использованы интерфейс RS-485, интерфейс RS-232 или USB-интерфейс, или любые другие известные интерфейсы проводной передачи данных. Это позволяет подключать измеритель массовой концентрации пылевых частиц к входному интерфейсу 24 устройства для передачи данных, выполненного с возможностью последующей передачи данных на стороннее устройство, например, сервер. В качестве микроконтроллера 11 может быть использован микроконтроллер любой известной конструкции, например микроконтроллер EFM32 HG222F64.
В корпусе 1 измерителя также расположены нагревательный элемент 13 и вентилятор 14, электрически соединенные с микроконтроллером 11. В качестве нагревательного элемента 13 может быть использован керамический нагревательный элемент или любой другой известный нагревательный элемент. В качестве вентилятора 14 может быть использован вентилятор любой известной конструкции, например вентилятор BFB0512HA-CF00. Нагревательный элемент 13 предназначен для нагрева воздуха внутри корпуса 1 измерителя, а вентилятор 14 – для циркуляции воздуха и выравнивания его температуры внутри объема корпуса 1 измерителя. В комбинации с теплоизоляцией 2 это позволяет нагревать атмосферный воздух во входном потоке, поступающем по входным каналам 3 в измерителе массовой концентрации пылевых частиц, до определенной температуры, например, до температуры не менее 0°C. При этой температуре становится возможным измерение массовой концентрации пылевых частиц датчиками пыли 5. При этом оптимальной температурой для измерения массовой концентрации пылевых частиц в воздухе является температура воздуха не менее 5°C. При этой температуре возможно проведение точных измерений массовой концентрации пылевых частиц без ущерба для датчиков пыли 5, даже в случае, если начальная температура атмосферного воздуха – отрицательная.
Кроме того, устройство для измерения массовой концентрации пылевых частиц может быть дополнительно снабжено датчиками температуры окружающего воздуха, влажности и атмосферного давления. Это позволяет получить более точную информацию о состоянии окружающей среды и атмосферы, в том числе, в процессе измерения массовой концентрации пылевых частиц.
В части системы для измерения массовой концентрации пылевых частиц, заявляемое изобретение включает в себя устройство для передачи данных.
Устройство для передачи данных включает в себя корпус 16 устройства, снабженный, по крайней мере, одним входным отверстием 17 устройства, снабженным заслонкой 18. Отличительной особенностью корпуса 16 устройства является возможность размещения в нем заявляемого измерителя массовой концентрации пылевых частиц. При этом входное отверстие 17 устройства выполнено с возможностью его соосного совмещения с входным отверстием 6 входного канала 3 измерителя массовой концентрации пылевых частиц. Таким образом, входное отверстие 17 устройства предназначено для поступления входного потока воздуха в устройство и последующего попадания входного потока воздуха в измеритель массовой концентрации пылевых частиц через входные отверстия 6 входных каналов 3. Заслонка 18 может быть выполнена любой известной конструкции, например, в виде крышки, и изготовлена из любого известного материала, например резины. Наличие заслонки позволяет избежать попадания крупного мусора внутрь устройства для передачи данных, и, как следствие, в измеритель массовой концентрации пылевых частиц. Также устройство для передачи данных снабжено, по крайней мере, одним выходным отверстием 19 устройства, предназначенным для вывода выходного потока, выходящего через выходные отверстия 7 выходных каналов 4 измерителя массовой концентрации пылевых частиц, наружу. Это достигается тем, что выходное отверстие 19 устройства выполнено с возможностью его соосного совмещения с выходным отверстием 7 выходного канала 4 измерителя массовой концентрации пылевых частиц.
Внутри корпуса 16 устройства также расположены электрически соединенные аккумулятор 20, источник питания 21 и коммуникационный блок 22. В качестве аккумулятора 20 может быть использован аккумулятор любой известной конструкции, например аккумулятор Delta HR12-7.2. В качестве источника питания может быть использован любой известный источник питания, например источник питания DRC-100A. Наличие аккумулятора 20 позволяет подавать питание на устройство и измеритель даже в случае перебоев с питанием в сети, а также в случае, если питание устройства отключено. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц также электрически соединен с аккумулятором 20 и источником питания 21.
Коммуникационный блок 22 содержит контроллер 23, по крайней мере, один входной интерфейс 24 устройства, по крайней мере, один выходной интерфейс 25 устройства, модуль энергонезависимой памяти 26, модуль 27 беспроводного соединения, модуль часов реального времени 28, GSM-антенну 29 и GPS-антенну 30. Контроллер может быть выполнен любой известной конструкции, например контроллер EFM32 GG380F1024. Входной интерфейс 24 устройства предназначен для подключения выходного интерфейса 15 измерителя к входному интерфейсу 24 устройства с возможностью передачи данных от измерителя массовой концентрации пылевых частиц к контроллеру коммуникационного блока 22 устройства для передачи данных. В качестве входного интерфейса 24 устройства может быть использован любой известный интерфейс проводной передачи данных, например интерфейс RS-485. В качестве выходного интерфейса 25 устройства может быть использован любой известный интерфейс проводной передачи данных, например USB-интерфейс или интерфейс RS-232. В случае выполнения устройства для передачи данных с более чем одним выходным интерфейсом 25 устройства, дополнительный выходной интерфейс 25 устройства может быть выведен за пределы коммуникационного блока 22 и расположен на корпусе 16 устройства. Выходной интерфейс 25 устройства предназначен для проводной передачи данных с измерителя концентрации пылевых частиц через устройство для передачи данных на стороннее устройство, например, сервер, а также осуществлять передачу данных даже в случае поломки модуля 27 беспроводного соединения. Также он может быть использован для обновления программного обеспечения как контроллера коммуникационного блока 22 устройства для передачи данных, так и измерителя массовой концентрации пылевых частиц.
В случае выполнения устройства для передачи данных, снабженным дополнительным входным интерфейсом 24 устройства, дополнительный входной интерфейс 24 устройства позволяет осуществлять подключение различных датчиков к коммуникационному блоку 22 устройства для передачи данных. Примерами таких датчиков могут быть датчик угарного газа, датчик углекислого газа, датчик озона, датчик измерения концентрации летучих органических соединений, датчик формальдегида, и так далее. Это позволяет расширить возможности измерителя массовой концентрации пылевых частиц, за счет возможности получения дополнительной информации о состоянии воздуха в процессе измерения массовой концентрации пылевых частиц.
Модуль энергонезависимой памяти 26 предназначен для записи данных, обработанных микроконтроллером 11 измерителя массовой концентрации пылевых частиц. Также он предназначен для отсчета и записи времени, с которого проводят эксплуатацию датчиков пыли 5 и измерителя, соответственно, в том числе, в случае, когда питание устройства и измерителя отключено. Наличие энергонезависимого модуля памяти позволяет сохранять измеренные данные о массовой концентрации пылевых частиц в атмосфере, дату и время измерения с возможностью их последующего использования, в том числе, в случае отсутствия питания как от источника питания 21, так и от аккумулятора 20. При записи данных в модуль энергонезависимой памяти 26 используется информация о текущем времени и дате с модуля часов реального времени 28. В качестве модуля часов реального времени 28 может быть использован модуль часов реального времени любой известной конструкции, например Maxim Integrated DS1339.
В качестве модуля 27 беспроводного соединения могут быть использованы модуль Wi-Fi, GSM-модем, GPS-модуль, а также их комбинация, или любой другой известный модуль беспроводного соединения. Это позволяет осуществлять дистанционный контроль массовой концентрации пылевых частиц в воздухе.
Устройство для передачи данных снабжено GSM-антенной 29 и GPS-антенной 30, соединенными с модулем 27 беспроводного соединения коммуникационного блока 22 и могут быть выполнены любой известной конструкции. GSM-антенна 29 и GPS-антенна 30 предназначены для беспроводной передачи данных. Чувствительные элементы GSM-антенны 29 и GPS-антенны 30 выводятся на внешнюю поверхность корпуса 16 устройства для повышения качества беспроводной передачи данных.
Для удобного крепления устройства для передачи данных и расположенного в нем измерителя концентрации пылевых частиц, к опорной поверхности, например, стене здания, корпус 16 устройства снабжен универсальным кронштейном 31.
Устройство для передачи данных с размещенным в нем измерителем массовой концентрации пылевых частиц и подключенным к устройству для передачи данных образуют систему для измерения массовой концентрации пылевых частиц.
Отличительной особенностью заявляемой системы для измерения массовой концентрации пылевых частиц является тот факт, что измеритель массовой концентрации пылевых частиц расположен внутри корпуса 16 устройства для передачи данных. Также входные отверстия 6 входных каналов 3 и выходные отверстия 7 выходных каналов 4 измерителя массовой концентрации пылевых частиц соединены с входными и выходными отверстиями устройства для передачи данных. Это позволяет проводить дополнительную очистку атмосферного воздуха, поступающего в измеритель массовой концентрации пылевых частиц от крупного мусора и насекомых, тем самым увеличивая срок службы измерителя.
Кроме того, наличие устройства для передачи данных в системе позволяет с одной стороны осуществлять подачу питания на измеритель массовой концентрации пылевых частиц, а с другой – передавать измеренные данные различными способами, как проводным, так и беспроводным способом.
Краткое описание рисунков
Фиг. 1. Схема расположения основных элементов измерителя массовой концентрации пылевых частиц. На фиг. 1 представлены корпус 1 измерителя, входные каналы 3, выходные каналы 4, датчики пыли 5, выходные отверстия 7 выходных каналов 4, фильтры 8, датчики температуры входного потока 9, датчики температуры выходного потока 10, микроконтроллер 11, печатная плата 12, нагревательный элемент 13, вентилятор 14 и выходной интерфейс 15 измерителя.
Фиг. 2. Схема расположения основных элементов устройства для передачи данных с расположенном в нем измерителем массовой концентрации пылевых частиц. На фиг. 2 представлены теплоизоляция 2, корпус 16 устройства, входные отверстия 17 устройства, заслонки 18, выходные отверстия 19 устройства, аккумулятор 20, источник питания 21, коммуникационный блок 22, входной интерфейс 24 устройства, выходной интерфейс 25 устройства, антенна Wi-Fi модуля 27 беспроводного соединения, GSM-антенна 29, GPS-антенна 30 и универсальный кронштейн 31.
Фиг. 3. Принципиальная схема устройства для передачи данных. На фиг. 3 представлены аккумулятор 20, источник питания 21, контроллер 23, входной интерфейс 24 устройства, выходной интерфейс 25 устройства, модуль энергонезависимой памяти 26, модуль 27 беспроводного соединения, модуль часов реального времени 28, GSM-антенна 29 и GPS-антенна 30.
Описание способа измерения массовой концентрации пылевых частиц
Способ измерения массовой концентрации пылевых частиц с помощью заявленного устройства реализуется следующим образом.
Устройство для передачи данных и измеритель концентрации пылевых частиц включают. Питание поступает от источника питания 20 в аккумулятор 19 и, затем, поступает на печатную плату 12 измерителя массовой концентрации пылевых частиц к микроконтроллеру 11. Микроконтроллер 11 производит обработку данных, поступающих от датчиков температуры входного потока 9, и производит выбор датчика пыли 5, исходя из данных, записанных в модуле памяти 26. При этом микроконтроллер 11 производит выбор датчика пыли 5 таким образом, что при измерении массовой концентрации пылевых частиц используется тот датчик пыли 5, который производил измерения меньшее количество раз. Атмосферный воздух поступает через входное отверстие 17 устройства, снабженное заслонкой 18, через фильтр 8 во входное отверстие 6 входного канала 3, соответствующего выбранному датчику пыли 5. Поступление во входной канал 3 атмосферного воздуха контролируется встроенным в датчик пыли 5 вентилятором.
Одновременно с этим, микроконтроллер 11, при необходимости, включает нагревательный элемент 13 и вентилятор 14, тем самым, производя равномерный нагрев воздуха внутри корпуса 1 измерителя. Это, в свою очередь, приводит к нагреву воздуха, поступающего в датчик пыли 5 из входного канала 3, до необходимой для измерения массовой концентрации пылевых частиц температуры, например, до температуры не менее 0°С. При этой температуре становится возможным измерение массовой концентрации пылевых частиц датчиками пыли 5. При этом оптимальной температурой для измерения массовой концентрации пылевых частиц в воздухе является температура воздуха не менее 5°C. При этой температуре возможно проведение измерений массовой концентрации пылевых частиц с необходимой точностью и без ущерба для датчиков пыли 5.
Датчик пыли 5 производит измерение массовой концентрации пылевых частиц фракции PM 2.5 (до 2.5 мкм) или фракции PM 10 (от 2.5 до 10 мкм) в непрерывном входном потоке подогретого атмосферного воздуха и передает данные в микроконтроллер 11. Микроконтроллер 11 обрабатывает данные, передает в контроллер 23 коммуникационного блока 22 устройства для передачи данных, который записывает обработанные данные в модуль энергонезависимой памяти 26 устройства для передачи данных и передает с помощью модуля 27 беспроводного соединения на стороннее устройство, например, сервер или мобильное устройство. Вторым вариантом является передача данных с измерителя массовой концентрации пылевых частиц через устройство для передачи данных на стороннее устройство, например сервер, с помощью выходного интерфейса 15 измерителя, соединенного с входным интерфейсом 24 устройства. Входной интерфейс 24 устройства соединен с коммуникационным блоком 22 устройства, откуда, в свою очередь, осуществляется передача данных с помощью выходного интерфейса 25 устройства. Воздух поступает в выходной канал 4, проходит через выходное отверстие 7 с фильтром 8 и через выходное отверстие 19 устройства для передачи данных попадает в помещение.
В случае снабжения датчика пыли 5 нефелометром, измерение массовой концентрации пылевых частиц производят нефелометрическим методом. Такой метод измерения является простым в реализации и обеспечивает длительный срок службы измерителя массовой концентрации пылевых частиц.
В случае если начальная температура воздуха во входном канале 3 выше необходимой, и ниже предельно допустимой температуры для работы датчиков пыли 5, проводят измерения массовой концентрации пылевых частиц с помощью датчиков пыли 5. В качестве примера, такой вариант измерения массовой концентрации пылевых частиц реализуют в диапазоне температур входного потока воздуха от 10°С до 50°С.
До начала измерения массовой концентрации пылевых частиц микроконтроллер 11 производит переключение между датчиками пыли 5 таким образом, чтобы при каждом следующем измерении использовался тот датчик пыли 5, который производил измерения меньшее количество раз. Это позволяет увеличить их срок службы в 2 раза. При переключении проводят одновременные замеры показаний двух датчиков пыли 5 в течение определенного промежутка времени, например 10 минут. При этом в первую минуту измеренные значения массовой концентрации пылевых частиц не записываются в модуль энергонезависимой памяти 26, после чего микроконтроллер 11 производит расчет среднего значения измеренной массовой концентрации пылевых частиц для каждого датчика пыли 5. Контроль времени микроконтроллером 11 осуществляется с помощью модуля часов реального времени 28 коммуникационного блока 22 устройства для передачи данных.
После этого средние значения измеренных в каждом датчике пыли 5 массовых концентраций сравниваются между собой. Если средние значения отличаются друг от друга более чем на определенную величину, например, 50%, микроконтроллер 11 передает сигнал ошибки с помощью модуля 27 беспроводного соединения или с помощью выходного интерфейса 15 измерителя, соединенного с входным интерфейсом 24 устройства, коммуникационным блоком 22, и выходным интерфейсом 25 устройства, соответственно. Таким образом, это позволяет определить корректность измеряемых датчиками пыли 5 данных.
В случае если средние значения измеренных в каждом датчике пыли 5 массовых концентраций не отличаются друг от друга более чем на определенную величину, например, 50%, микроконтроллер 11 передает данные об измеренной массовой концентрации пылевых частиц того датчика пыли 5, который производил измерения большее количество раз. Микроконтроллер 11 передает данные на стороннее устройство с помощью модуля 27 беспроводного соединения или с помощью выходного интерфейса 15 измерителя, соединенного с входным интерфейсом 24 устройства, коммуникационным блоком 22, и выходным интерфейсом 25 устройства, соответственно.
В случае если частота измерений массовой концентрации пылевых частиц составляет более 5 минут, в измерителе массовой концентрации пылевых частиц предусмотрен режим включения/выключения датчиков пыли 5, который реализуется следующим образом. Питание поступает через микроконтроллер 11 к датчику пыли 5 до начала измерения за определенное время, например, 5 минут, и прекращает поступать сразу после получения микроконтроллером 11 данных от датчика пыли 5 об измеренной массовой концентрации пылевых частиц. Это время, за которое датчик пыли 5 перейдет в рабочий режим, то есть значение погрешности произведенных им измерений будет находиться в пределах допустимых значений. Контроль времени микроконтроллером 11 осуществляется с помощью модуля часов реального времени 28 коммуникационного блока 22 устройства для передачи данных. В качестве примера, частота измерений массовой концентрации пылевых частиц может составлять 1 раз в сутки.
Заявляемое изобретение технологично и является износостойким, долговечным и простым в использовании. Устройство может быть изготовлено с применением серийного производства, а способ измерения массовой концентрации пылевых частиц может быть применен в любых температурных диапазонах – от -40°С до +50°С.
Claims (74)
1. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц, включающий корпус
измерителя, печатную плату с микроконтроллером, соединенные с ними, по
крайней мере, два датчика пыли и выходной интерфейс измерителя, отличающееся
тем, что дополнительно содержит:
нагревательный элемент и вентилятор, которые электрически соединены с микроконтроллером;
по крайней мере, один входной канал, соединенный с датчиками пыли,
по крайней мере, один выходной канал,
по крайней мере, один датчик температуры входного потока.
2. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц по п.1, отличающийся тем,
что корпус измерителя снабжен теплоизоляцией.
3. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц по п. 1, отличающийся тем, что снабжен, по крайней мере, двумя входными каналами, по крайней мере, двумя выходными каналами и, по крайней мере, двумя датчиками температуры входного потока.
4. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц по п.1, отличающийся тем,
что датчики пыли снабжены нефелометрами.
5. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц по п. 1, отличающийся тем,
что входное отверстие входного канала и выходное отверстие выходного канала
снабжены фильтрами.
6. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц по п. 1, отличающийся тем,
что выходной канал снабжен, по крайней мере, одним датчиком температуры
выходного потока.
7. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц по п. 1, отличающийся тем,
что измеритель дополнительно снабжен датчиками температуры окружающего
воздуха, влажности и атмосферного давления.
8. Система для измерения массовой концентрации пылевых частиц, содержащая:
устройство для передачи данных, с,
по крайней мере, одним входным отверстием,
по крайней мере, одним выходным отверстием,
при этом устройство снабжено аккумулятором, источником питания,
соединенными с коммуникационным блоком, включающим контроллер,
соединенный с, по крайней мере, одним входным интерфейсом устройства, по
крайней мере, одним выходным интерфейсом устройства, модулем
энергонезависимой памяти, модулем беспроводного соединения, модулем часов
реального времени, GSM-антенной и GPS-антенной;
измеритель массовой концентрации пылевых частиц, выполненный по п. 1 и
расположенный внутри корпуса устройства для передачи данных,
при этом входные каналы и выходные каналы измерителя массовой концентрации
пылевых частиц соединены с входными и выходными отверстиями устройства для
передачи данных.
9. Система для измерения массовой концентрации пылевых частиц по п. 8,
отличающаяся тем, что устройство для передачи данных содержит
дополнительный входной интерфейс устройства.
10. Система для измерения массовой концентрации пылевых частиц по п. 8,
отличающаяся тем, что устройство для передачи данных содержит
дополнительный выходной интерфейс устройства.
11. Система для измерения массовой концентрации пылевых частиц по п. 8,
отличающаяся тем, что входное отверстие устройства для передачи данных
снабжено заслонкой.
12. Система для измерения массовой концентрации пылевых частиц по п. 8,
отличающаяся тем, что модуль энергонезависимой памяти выполнен с
возможностью записи измеренной массовой концентраций пылевых частиц, даты и времени измерения и последующего их запроса.
13. Способ измерения массовой концентрации пыли, заключающийся в том, что:
с помощью микроконтроллера производят выбор датчика пыли,
измеряют температуру поступающего атмосферного воздуха,
нагревают воздух внутри измерителя до температуры не менее 0°C,
измеряют массовую концентрацию пылевых частиц,
передают данные на микроконтроллер, который обрабатывает их и передает на
устройство для передачи данных с помощью выходного интерфейса измерителя,
выводят атмосферный воздух через выходной канал,
устройство для передачи данных передает данные на внешнее устройство с
помощью модуля беспроводного соединения.
14. Способ измерения массовой концентрации пыли по п. 13, отличающийся тем, что выбор датчика осуществляют на основе данных о количестве измерений,
произведенных каждым из датчиков пыли, при каждом измерении, используя
датчик пыли, который производил измерения меньшее количество раз.
15. Способ измерения массовой концентрации пыли по п. 13, отличающийся тем, что массовую концентрацию пылевых частиц измеряют нефелометрическим методом.
16. Способ измерения массовой концентрации пыли по п. 13, отличающийся тем, что измеритель включают до начала выбора микроконтроллером датчика пыли.
17. Способ измерения массовой концентрации пыли по п. 13, отличающийся тем, что устройство для передачи данных передает данные на внешнее устройство с
помощью выходного интерфейса устройства.
18. Способ измерения массовой концентрации пыли по п. 13, отличающийся тем, что по окончании измерения проводят сравнение средних значений измеренных
данных датчиками пыли.
19. Способ измерения массовой концентрации пыли по п. 13, отличающийся тем, что до начала измерения проводят переключение между двумя датчиками пыли.
20. Способ измерения массовой концентрации пыли по п. 13, отличающийся тем, что
включение датчиков пыли проводят перед измерением и выключают после него.
21. Способ измерения массовой концентрации пыли по п. 13, отличающийся тем, что измеряют массовую концентрацию пылевых частиц, имеющих размер менее 2.5
мкм.
22. Способ измерения массовой концентрации пыли по п. 13, отличающийся тем, что измеряют массовую концентрацию пылевых частиц, имеющих размер в диапазоне до 10 мкм.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134839A RU2709410C1 (ru) | 2018-10-03 | 2018-10-03 | Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц |
| US16/390,278 US11333594B2 (en) | 2018-10-03 | 2019-04-22 | Measuring instrument, system and method for measuring the mass concentration of dust particles |
| PCT/RU2019/050059 WO2020071964A1 (ru) | 2018-10-03 | 2019-05-07 | Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц |
| EA202190948A EA202190948A1 (ru) | 2018-10-03 | 2019-05-07 | Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц |
| EP19868254.4A EP3862743A4 (en) | 2018-10-03 | 2019-05-07 | MEASURING DEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING MASS CONCENTRATION OF DUST PARTICLES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134839A RU2709410C1 (ru) | 2018-10-03 | 2018-10-03 | Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2709410C1 true RU2709410C1 (ru) | 2019-12-17 |
Family
ID=69006921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018134839A RU2709410C1 (ru) | 2018-10-03 | 2018-10-03 | Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11333594B2 (ru) |
| EP (1) | EP3862743A4 (ru) |
| EA (1) | EA202190948A1 (ru) |
| RU (1) | RU2709410C1 (ru) |
| WO (1) | WO2020071964A1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749128C1 (ru) * | 2020-09-22 | 2021-06-04 | Индивидуальный Предприниматель Поваляев Олег Александрович | Исследовательская установка для определения запылённости воздуха и измерительный модуль количественного содержания твердых примесей в воздухе |
| RU210148U1 (ru) * | 2021-12-15 | 2022-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) | Устройство для мониторинга загрязнения наружной воздушной среды твердыми частицами |
| RU211749U1 (ru) * | 2022-03-30 | 2022-06-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Сандракс" | Датчик пыли |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11380438B2 (en) | 2017-09-27 | 2022-07-05 | Honeywell International Inc. | Respiration-vocalization data collection system for air quality determination |
| KR102196377B1 (ko) * | 2019-03-14 | 2020-12-30 | 주식회사 메이킷올 | 기능 확장이 가능한 공기 정화 장치 |
| US11221288B2 (en) | 2020-01-21 | 2022-01-11 | Honeywell International Inc. | Fluid composition sensor device and method of using the same |
| US11391613B2 (en) | 2020-02-14 | 2022-07-19 | Honeywell International Inc. | Fluid composition sensor device and method of using the same |
| US11181456B2 (en) | 2020-02-14 | 2021-11-23 | Honeywell International Inc. | Fluid composition sensor device and method of using the same |
| US11333593B2 (en) | 2020-02-14 | 2022-05-17 | Honeywell International Inc. | Fluid composition sensor device and method of using the same |
| WO2022030843A1 (ko) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | 주식회사 공감센서 | 광산란 미세먼지 측정장치 |
| CN111965080B (zh) * | 2020-08-25 | 2023-03-24 | 重庆大学 | 一种呼吸性粉尘预分离器分离效能测定系统及方法 |
| US12111257B2 (en) | 2020-08-26 | 2024-10-08 | Honeywell International Inc. | Fluid composition sensor device and method of using the same |
| US11835432B2 (en) | 2020-10-26 | 2023-12-05 | Honeywell International Inc. | Fluid composition sensor device and method of using the same |
| KR102517186B1 (ko) * | 2021-03-19 | 2023-04-03 | 주식회사 다산에스엠 | 소형 굴뚝용 가스 및 미세먼지 복합 측정기 |
| US20220364973A1 (en) * | 2021-05-13 | 2022-11-17 | Honeywell International Inc. | In situ fluid sampling device and method of using the same |
| CN113820261B (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-08 | 枣庄高新建设集团有限公司 | 一种民用建筑工程用建筑环境监测装置 |
| WO2023102819A1 (zh) * | 2021-12-09 | 2023-06-15 | 陈重新 | 一种矿井巷道空气质量检测装置 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201477028U (zh) * | 2009-03-27 | 2010-05-19 | 苏州工业园区鸿基洁净科技有限公司 | 尘埃粒子计数器变送器 |
| US20110317162A1 (en) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | Met One Instruments, Inc. | Nephelometer with concentration-modulated sample flow |
| US20130343421A1 (en) * | 2012-06-22 | 2013-12-26 | GM Global Technology Operations LLC | Charge flow temperature estimation |
| CN104122180A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-10-29 | 青岛众瑞智能仪器有限公司 | 一种测量颗粒物质量浓度的方法 |
| CN204116182U (zh) * | 2014-09-16 | 2015-01-21 | 苏州弗莱希智能科技有限公司 | 一种高准确度pm2.5的检测装置 |
| CN105043950A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-11-11 | 重庆风小六智能技术有限公司 | 一种激光粉尘传感器 |
| CN205120530U (zh) * | 2015-11-10 | 2016-03-30 | 信达生物制药(苏州)有限公司 | 一种不溶性微粒检测仪 |
| CN206740595U (zh) * | 2017-06-05 | 2017-12-12 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种基于移动载体的自发电便携式室外pm2.5监测装置 |
| CN206740596U (zh) * | 2017-06-05 | 2017-12-12 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种基于移动载体的太阳能便携式室外pm2.5监测装置 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6055052A (en) * | 1998-01-26 | 2000-04-25 | Mie Corporation | System for, and method of, monitoring airborne particulate, including particulate of the PM2.5 class |
| JP3917096B2 (ja) * | 2003-03-25 | 2007-05-23 | シャープ株式会社 | 光電式ほこりセンサ |
| US20070092976A1 (en) * | 2005-10-06 | 2007-04-26 | Board Of Regents Of The University And College Systems Of Nevada | Continuous emissions monitoring |
| EP2771664B1 (en) * | 2011-10-26 | 2020-12-16 | Research Triangle Institute, International | Aerosol exposure monitoring |
| KR101320703B1 (ko) * | 2013-01-21 | 2013-10-21 | 서효명 | 다기능 공기순환기 |
| US20160327467A1 (en) * | 2014-01-15 | 2016-11-10 | Empire Technology Development Llc | Method and apparatus for detecting particulate matter |
| CN106574888B (zh) * | 2014-07-25 | 2019-05-31 | 富士通株式会社 | 测量颗粒以及气体的测量装置、测量系统以及测量方法 |
| US9726579B2 (en) * | 2014-12-02 | 2017-08-08 | Tsi, Incorporated | System and method of conducting particle monitoring using low cost particle sensors |
| KR20160134023A (ko) * | 2015-05-14 | 2016-11-23 | 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 | 복합 환경 센서 |
| JP6515683B2 (ja) * | 2015-05-29 | 2019-05-22 | 富士通株式会社 | 測定装置および測定システム |
| CN205175980U (zh) | 2015-08-19 | 2016-04-20 | 河北中康韦尔环境科技有限公司 | 一种复合式室内空气质量监测装置 |
| US10809172B2 (en) * | 2015-12-16 | 2020-10-20 | Honeywell International Inc. | Systems, methods, and devices for sensing particulate matter |
| US10031062B2 (en) * | 2016-06-09 | 2018-07-24 | Infineon Technologies Dresden Gmbh | Particle sensor and method for sensing particles in a fluid |
| US10094776B2 (en) * | 2016-07-18 | 2018-10-09 | Honeywell International Inc. | Dust sensor with mass separation fluid channels and fan control |
| US20180120278A1 (en) * | 2016-11-01 | 2018-05-03 | The University Of British Columbia | Apparatus for volatile organic compound (voc) detection |
| CN206114633U (zh) | 2016-11-03 | 2017-04-19 | 重庆扬讯软件技术股份有限公司 | 多参数扬尘在线监测仪 |
| EP3258241B1 (en) * | 2017-09-14 | 2019-12-25 | Sensirion AG | Particulate matter sensor device |
-
2018
- 2018-10-03 RU RU2018134839A patent/RU2709410C1/ru active
-
2019
- 2019-04-22 US US16/390,278 patent/US11333594B2/en active Active
- 2019-05-07 EA EA202190948A patent/EA202190948A1/ru unknown
- 2019-05-07 WO PCT/RU2019/050059 patent/WO2020071964A1/ru unknown
- 2019-05-07 EP EP19868254.4A patent/EP3862743A4/en active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201477028U (zh) * | 2009-03-27 | 2010-05-19 | 苏州工业园区鸿基洁净科技有限公司 | 尘埃粒子计数器变送器 |
| US20110317162A1 (en) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | Met One Instruments, Inc. | Nephelometer with concentration-modulated sample flow |
| US20130343421A1 (en) * | 2012-06-22 | 2013-12-26 | GM Global Technology Operations LLC | Charge flow temperature estimation |
| CN104122180A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-10-29 | 青岛众瑞智能仪器有限公司 | 一种测量颗粒物质量浓度的方法 |
| CN204116182U (zh) * | 2014-09-16 | 2015-01-21 | 苏州弗莱希智能科技有限公司 | 一种高准确度pm2.5的检测装置 |
| CN105043950A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-11-11 | 重庆风小六智能技术有限公司 | 一种激光粉尘传感器 |
| CN205120530U (zh) * | 2015-11-10 | 2016-03-30 | 信达生物制药(苏州)有限公司 | 一种不溶性微粒检测仪 |
| CN206740595U (zh) * | 2017-06-05 | 2017-12-12 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种基于移动载体的自发电便携式室外pm2.5监测装置 |
| CN206740596U (zh) * | 2017-06-05 | 2017-12-12 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种基于移动载体的太阳能便携式室外pm2.5监测装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749128C1 (ru) * | 2020-09-22 | 2021-06-04 | Индивидуальный Предприниматель Поваляев Олег Александрович | Исследовательская установка для определения запылённости воздуха и измерительный модуль количественного содержания твердых примесей в воздухе |
| RU212171U1 (ru) * | 2021-09-27 | 2022-07-11 | Владимир Борисович Радченко | Измеритель массовой концентрации пылевых частиц |
| RU210148U1 (ru) * | 2021-12-15 | 2022-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) | Устройство для мониторинга загрязнения наружной воздушной среды твердыми частицами |
| RU211749U1 (ru) * | 2022-03-30 | 2022-06-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Сандракс" | Датчик пыли |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA202190948A1 (ru) | 2021-07-16 |
| US11333594B2 (en) | 2022-05-17 |
| US20200110018A1 (en) | 2020-04-09 |
| EP3862743A4 (en) | 2022-07-13 |
| WO2020071964A1 (ru) | 2020-04-09 |
| EP3862743A1 (en) | 2021-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2709410C1 (ru) | Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц | |
| US6941193B2 (en) | Sensor system for measuring and monitoring indoor air quality | |
| TWI581203B (zh) | Cloud monitoring device | |
| CN1866027B (zh) | 一体化气体在线检测仪 | |
| TWI724216B (zh) | 提供空氣品質資訊的系統 | |
| CN110691961A (zh) | 风道安装式空气质量监测系统、方法和装置 | |
| CN101551326B (zh) | 智能无线车载嵌入式汽车尾气分析装置 | |
| CN109765154B (zh) | Pm2.5/pm10光散射颗粒物监测仪的在线校准系统和校准方法 | |
| KR20100002587U (ko) | 복합 공기질 측정모니터 | |
| CN206725432U (zh) | 一种用于多地区及多气体测量的非分光式红外气体传感器 | |
| CN106990065A (zh) | 一种用于多地区及多气体测量的非分光式红外气体传感器 | |
| CN205656094U (zh) | 一种空气中颗粒物浓度的检测装置 | |
| KR20210082664A (ko) | 배기가스 모니터링 장치 | |
| CN211927622U (zh) | 便携式油烟检测仪 | |
| CN209432182U (zh) | 一种具有大气环境空气质量监测功能的城市摄像系统 | |
| CN110658141A (zh) | 一种适用于多污染源的甲醛排放在线测量方法和系统 | |
| KR20220163748A (ko) | 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템 | |
| CN112033865A (zh) | 气体检测系统及检测方法 | |
| EA044087B1 (ru) | Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц | |
| CN209857956U (zh) | 一种烟气连续排放监测系统 | |
| CN104848884B (zh) | 气体流速温度湿度传感器性能测试装置及其方法 | |
| JP2002333403A (ja) | 室内環境モニタ装置及び室内環境監視システム | |
| JP7038331B2 (ja) | 空気汚染表示端末 | |
| JP2002333396A (ja) | ダクト用粉体検知装置及び粉体検知システム | |
| KR20200049142A (ko) | 공기질 측정 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210616 |