WO2020071964A1 - Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц - Google Patents

Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц

Info

Publication number
WO2020071964A1
WO2020071964A1 PCT/RU2019/050059 RU2019050059W WO2020071964A1 WO 2020071964 A1 WO2020071964 A1 WO 2020071964A1 RU 2019050059 W RU2019050059 W RU 2019050059W WO 2020071964 A1 WO2020071964 A1 WO 2020071964A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mass concentration
dust
measuring
dust particles
meter
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/050059
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Антон Борисович РЯДИНСКИЙ
Алексей Леонидович СТЕРИНОВИЧ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Унискан-Ризерч"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Унискан-Ризерч" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Унискан-Ризерч"
Priority to EP19868254.4A priority Critical patent/EP3862743A4/en
Priority to EA202190948A priority patent/EA202190948A1/ru
Publication of WO2020071964A1 publication Critical patent/WO2020071964A1/ru

Links

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

Definitions

  • the present invention relates to measuring devices, in particular to devices for measuring dustiness of the air, and in particular to measuring mass concentration of dust particles and systems for measuring mass concentration of dust particles.
  • Devices for measuring air dust are designed to track changes in the level of air pollution in residential buildings, work areas of production or in the city. In the conditions of modern large cities, such data play a key role in the environmental monitoring of industrial and construction projects, in forecasting the environmental situation and the development of recreational infrastructure.
  • An additional difficulty is the measurement of the mass concentration of dust particles in atmospheric air, with a temperature below 0 ° C.
  • the method of measuring the mass concentration of dust particles is implemented as follows.
  • Formaldehyde sensor, temperature and humidity sensor, ozone sensor, carbon monoxide and carbon dioxide sensors, sensor for measuring the concentration of volatile organic compounds, PM2.5 dust sensor and PM10 dust sensor transmit the measured values to the microcontroller, which, after processing, displays the processed data on the display and through the wireless module transmits them to an external device, for example, a server.
  • a disadvantage of the known system and method is the inability to use it at negative temperatures of the air entering the system.
  • a technical solution is known, disclosed in the patent for utility model CN 206114633 U (MIC G01D 21/02, G01N 33/00; published on 04/19/2017)
  • Multiparameter online dust monitoring which is a system for measuring the mass concentration of dust particles, containing an RJ45 data cable, a Raspberry Pi base panel, a wireless connection module (3G / 4G router) and an environmental monitoring sensor interconnected by a printed circuit board Wednesday.
  • the specified environmental control sensor contains: a wind speed sensor connected by an RS-458 cable to a direction sensor, which, in turn, is connected to a PM2.5 dust sensor and a TSP sensor,
  • An environmental control sensor containing a wind speed sensor, a direction sensor, a PM2.5 dust sensor, a TSP sensor connected to temperature and humidity sensors measures these parameters and transfers them to the Raspberry Pi base panel, which after processing the data transfers them using the module wireless connection to a third-party device, such as a server.
  • the system and method have a number of significant drawbacks, namely, the impossibility of measuring the concentration of dust particles at negative ambient temperatures, the presence of only one dust sensor, which, in turn, measures the concentration of dust particles 2.5 microns in size (PM 2.5). Due to the lack of a replaceable sensor for measuring the concentration of dust particles, the existing sensor has a short life and wears out quickly during the operation of the system.
  • the method of measuring the mass concentration of dust particles is implemented as follows.
  • PM 1 dust concentration measurement sensor set to a diameter of dust particles equal to 1 ⁇ m
  • a dust sensor PM 2.5 set to a diameter of dust particles equal to 2.5 ⁇ m
  • both sensors are connected to a microcontroller that transmits data on the concentration of dust particles in real time. After that, the system is turned on, the microcontroller receives the values
  • the microcontroller calculates the value of the concentration of particles with a size of 2.5 ⁇ m as the module of the difference between the obtained values of the dust sensor PM 1 and dust sensor PM 2.5. After that, the data from
  • the microcontroller is transferred to the server using a wireless module.
  • the system and method have a number of significant drawbacks, namely, the impossibility of measuring the concentration of dust particles at a negative temperature of the incoming air, the impossibility of measuring both concentration of dust particles with a size of up to 10 ⁇ m, and the short life of the dust sensors, due to the fact that both sensors are measured dust particle concentrations are used simultaneously.
  • the objective of the invention is the creation of a reliable meter of mass concentration of dust particles with an extended range of operating temperatures and a long service life.
  • the technical result of the claimed invention in relation to the meter, system and method is the ability to operate the meter of mass concentration of dust particles at negative temperatures of the incoming atmospheric air with high accuracy and ease of measuring the concentration of dust particles up to 10 microns in size, as well as the ease of manufacture of the inventive meter, increasing its wear resistance and increase in service life of the measuring instrument of mass concentration of dust particles.
  • the claimed technical result is achieved in that the meter of mass concentration of dust particles includes a meter body, a printed circuit board with a microcontroller, at least two dust sensors connected to them, and an output interface of the meter.
  • the inventive meter of mass concentration of dust particles is characterized in that it further comprises: a heating element and a fan, which are electrically connected to the microcontroller; at least one input channel connected to dust sensors, at least one output channel, at least one input stream temperature sensor.
  • An important difference of the inventive meter of mass concentration of dust particles is the provision of the meter body with thermal insulation.
  • Such a design measuring the mass concentration of dust particles allows you to expand the temperature range of ambient air entering the inlet channel, while maintaining the necessary accuracy of measuring the mass concentration of dust particles and increasing the life of the dust sensors.
  • the presence of an inlet temperature sensor allows you to determine the initial temperature of the inlet air flow, and the amount of heat required to heat it to achieve the operating temperature of the dust sensors.
  • the meter of mass concentration of dust particles can be equipped with at least two input channels, at least two output channels and at least two temperature sensors for the input stream.
  • This embodiment allows to simplify the manufacturing process of the meter of mass concentration of dust particles, as well as to simplify the method of measuring the mass concentration of dust, because if the meter is equipped with two input and two output channels, there is no need to redirect the input air flow between from one dust sensor to another.
  • the inlet openings of the inlet channels and the outlet openings of the output channels can be equipped with filters, thereby avoiding large debris and insects entering the body.
  • the output channels can be additionally equipped with temperature sensors for the output stream. This allows for additional control of the air temperature in the air quality control device.
  • the meter can also be equipped with temperature sensors.
  • ambient air, humidity and atmospheric pressure which allows to obtain information about atmospheric conditions in the process of measuring the mass concentration of dust particles.
  • the meter of mass concentration of dust particles can be supplemented by a device for transmitting data, forming a system for measuring the mass concentration of dust particles.
  • the claimed technical result is achieved in that the system for measuring the mass concentration of dust particles contains a device for transmitting data with at least one inlet and at least one outlet.
  • the device for data transmission is equipped with a battery, a power source connected to the communication unit.
  • the communication unit of the device for data transmission includes a controller connected to at least one input interface of the device, at least one output interface of the device, a non-volatile memory module, a wireless connection module, a real-time clock module, an OBM antenna and an ORB antenna.
  • the system for measuring the mass concentration of dust particles also comprises a meter for mass concentration of dust particles.
  • a distinctive feature of the claimed system is the fact that the meter of mass concentration of dust particles is located inside the housing of the device for transmitting data, and the input channels and output channels of the meter of mass concentration of dust particles are connected to the input and output openings of the device for transmitting data. This allows you to supply atmospheric air to the meter of mass concentration of dust particles.
  • the presence of a device for transmitting data in the system allows, on the one hand, to supply power to the meter of mass concentration of dust particles, and on the other hand, to transmit data in various ways, both wired and wireless.
  • the inlet of the data device may be provided with a shutter for additional protection of the mass concentration meter of dust particles from large debris and insects. Thus, an increase in the service life of the meter is achieved.
  • the device for data transmission is equipped with an additional input interface of the device
  • the presence of an additional input interface of the device allows the connection to a system of sensors responsible for measuring related parameters, for example, such as the concentration of ozone, carbon monoxide, carbon dioxide, formaldehyde in air or any other substances.
  • the device for transmitting data may include an additional output interface of the device. The presence of this interface allows you to expand the capabilities of the device for data transfer. An example of such an extension
  • opportunities may be the ability to update the software as a device for transmitting data, and measuring the mass concentration of dust particles.
  • non-volatile memory module of the data transmission device can be configured to record the measured mass concentration of dust particles, the date and time of measurement, and their subsequent request. This allows save the measured data in case of power failure from the power source or battery.
  • the claimed technical result is achieved by using a microcontroller to select a dust sensor, measure the temperature of the incoming atmospheric air, heat the air inside the meter to a temperature of at least 0 ° C, measure the mass concentration of dust particles, transfer data to the microcontroller , which processes them and transmits to a device for transmitting data using the output interface of the meter, output atmospheric air through the output channel, set oystvo for transmitting data transmits data to the external device via the wireless module.
  • This method of measuring the mass concentration of dust particles allows you to measure the mass concentration of dust particles in an extended temperature range of the incoming atmospheric air, as well as to increase the life of the meter of the mass concentration of dust particles.
  • One of the options for measuring the mass concentration of dust particles is its measurement by the nephelometric method. This method of measurement is simple to implement and provides a long service life of the meter of mass concentration of dust particles.
  • the selection of a dust sensor is based on the number of measurements made by each of the dust sensors, using a dust sensor for each measurement, which has been measured fewer times. At the end of the measurement, it is also possible to switch between the two dust sensors. This reduces energy costs and increases the life of the dust sensors and the meter, respectively.
  • the meter is turned on until the microcontroller selects a dust sensor.
  • the data received from the microcontroller of the meter of mass concentration of dust particles to an external device can be transmitted through the output interface of the device. This allows you to expand the range of possible methods of data transfer, as well as transmit data even in the event of a breakdown of the wireless module.
  • the measurement it is possible to compare the average values of the measured data with dust sensors, which allows you to control the correctness of the data received by the dust sensors during the measurement.
  • the inclusion of dust sensors can be carried out immediately before measurement and turn off dust sensors immediately after it, which reduces energy costs and increases the service life of dust sensors and the meter, respectively.
  • the mass concentration of dust particles having a size less than 2.5 microns is measured.
  • using this method measure the mass concentration of dust particles having a size of not more than 10 microns.
  • This separation is due to the difference in the upper limits of the measurement range of the mass concentration of dust particles for dust particles having a size of less than 2.5 microns, and for dust particles having a size in the range from 2.5 microns to 10 microns. Moreover, for dust particles having a size in the range from 2.5 ⁇ m to 10 ⁇ m, the upper limit of the measurement range of the mass concentration of dust particles is higher.
  • the meter of mass concentration of dust particles includes a meter body 1, thermal insulation 2, at least two input channels 3 with input holes 6, at least two output channels 4 with output holes 7, at least two dust sensors 5, filters 8, temperature sensors of the input stream 9, temperature sensors of the output stream 10, a microcontroller 11 located on the printed circuit board 12, a heating element 13, a fan 14 and port 15.
  • the inventive meter of mass concentration of dust particles includes a meter housing 1 provided with thermal insulation 2.
  • thermal insulation 2 K-FLEX ATR 10x1000-20 AD thermal insulation material or any other known thermal insulation material with a thermal conductivity of 0.03 - 0.04 W / (m K) for the temperature range from -40 to +50 ° C, respectively.
  • Thermal insulation 2 can be located both inside the meter housing 1 and outside.
  • the meter body 1 can be made of heat-insulating material, and in this case, the meter body 1 is made combined with thermal insulation 2.
  • At least one input channel 3 is located inside the meter body 1, at least one output channel 4 and at least two dust sensors 5. Moreover, at the location of the dust sensors 5, the input channel 3 is divided into two nozzles,
  • the dust sensors 5 In the place of separation of the input channel 3 into the nozzles there is a device for redirecting air flows, for example, a gate.
  • the sensors 5 are connected to the output channel 4 using nozzles.
  • two input channels 3, two output channels 4 and two dust sensors 5 can be used.
  • Each input channel 3 is connected in series with the dust sensor 5 and the output channel 4. This embodiment allows to simplify the manufacturing process of the meter of concentration of dust particles. This also simplifies the process of switching between dust sensors 5, which, in turn, leads to a simplification of the method for measuring the mass concentration of dust particles.
  • the inlet openings 6 of the input channels 3 and the outlet openings 7 of the output channels 4 are located outside the meter body 1 and are equipped with filters 8, which are designed to prevent the mass concentration of dust particles of large debris and insects from entering the meter.
  • the air supply rate using the built-in fans of the dust sensors 5 can be, for example, 4-7 dm 3 / min.
  • a fan of the dust sensor 5 can be used a fan of any known design, providing for the possibility of
  • a dust sensor fan 5 integrated in the dust sensor 5 As an example of such a fan, a Simon MagLev mc20l00V3 fan can be used.
  • dust sensors 5 can be used in the mass concentration meter of dust particles, the principle of operation of which is based on the standard nephelometric method for measuring the concentration of dust particles, that is, each dust sensor 5 can be equipped with a nephelometer.
  • the essence of the nephelometric method for measuring the concentration of dust particles is as follows. Laser radiation with a predetermined wavelength is passed through a scattering suspension, that is, atmospheric air entering a mass concentration meter of dust particles through inlet openings 6 of inlet channels 3.
  • Scattered laser radiation coming from a scattering mixture is detected by a photodetector located at a given angle to the laser radiation source, and, based on the intensity of the scattered laser radiation, the mass concentration of dust particles is calculated.
  • dust sensors 5 measure the mass concentration of dust particles in the air.
  • dust particles means small solid particles of organic or mineral
  • the range of sizes of dust particles is divided into 2 sections (fractions): less than 2.5 microns (PM 2.5) and 2.5-10 microns (PM 10), while each dust sensor 5 is capable of measuring the mass concentration of dust particles up to 10 microns in size, that is, it is capable of measurements in the range of RM 2.5 and PM 10.
  • the given measurement error in the range of mass concentrations of dust particles equal to 1-100 ⁇ g / m 3 for both PM 2.5 and PM 10 is ⁇ 25%.
  • the term "reduced measurement error” means the error calculated relative to the maximum value of the measuring range.
  • the relative measurement error in the range of mass concentrations of dust particles equal to 101-1600 ⁇ g / m 3 is ⁇ 25%.
  • the term "relative measurement error” means the error calculated relative to the measured value.
  • the relative measurement error in the range of mass concentrations of dust particles equal to 101-3000 ⁇ g / m 3 is ⁇ 25%.
  • the measurement error should not exceed ⁇ 25% in the entire range of measured mass concentrations of dust particles.
  • the values of the relative and reduced measurement errors are permissible, since their values do not exceed the limiting value of the measurement error in the entire range of measured mass concentrations of dust particles, which provides acceptable accuracy for measuring the mass concentration of dust particles in the atmosphere.
  • the input channels 3 are also equipped with temperature sensors for the input stream 9, which are designed to measure the temperature of the input stream of atmospheric air, that is, the temperature of the atmospheric air entering through the input channel 3 into the mass particle dust concentration meter.
  • the output channels 4 can also be equipped with temperature sensors for the output stream 10. Thus, this allows you to control the temperature of the air entering the building.
  • Dust sensors 5 temperature sensors of the input stream 9 and temperature sensors of the output stream 10 are electrically connected to the microcontroller 11 located on the printed circuit board 12.
  • the microcontroller 11 is electrically connected to the output interface 15 of the meter located on the printed circuit board 12.
  • an output interface 15 meters can be used RS-485 interface, RS-232 interface or USB interface, or any other known wired data transmission interfaces. This allows you to connect a mass meter
  • microcontroller 11 can be used a microcontroller of any known design, for example an EFM32 microcontroller HG222F64.
  • a heating element 13 and a fan 14 are also located in the meter housing 1, electrically connected to the microcontroller 11.
  • a ceramic heating element or any other known heating element can be used as the heating element 13.
  • the fan 14 a fan of any known design can be used, for example, a fan BFB0512HA-CF00.
  • the heating element 13 is designed to heat the air inside the meter body 1, and the fan 14 is used to circulate air and equalize its temperature inside the volume of the meter body 1. In combination with thermal insulation 2, this makes it possible to heat atmospheric air in the inlet stream coming through inlet channels 3 in the mass concentration meter of dust particles to a certain temperature, for example, to a temperature of at least 0 ° C. At this temperature, it becomes possible to measure the mass concentration of dust particles by dust sensors 5.
  • the optimum temperature for measuring the mass concentration of dust particles in air is an air temperature of at least 5 ° C. At this temperature, it is possible to carry out accurate measurements of the mass concentration of dust particles without affecting the dust sensors 5, even if the initial temperature of the atmospheric air is negative.
  • the device for measuring the mass concentration of dust particles can be additionally equipped with sensors for ambient temperature, humidity and atmospheric pressure. This allows you to obtain more accurate information about the state of the environment and atmosphere, including during the measurement of the mass concentration of dust particles.
  • the claimed invention includes a device for transmitting data.
  • a device for transmitting data includes a housing 16 of the device, equipped with at least one inlet 17 of the device, equipped with a shutter 18.
  • a distinctive feature of the housing 16 of the device is the ability to place the inventive meter for mass concentration of dust particles. While the inlet 17 of the device is made with the possibility of its coaxial alignment with the inlet 6 of the input channel 3 of the mass meter
  • the inlet 17 of the device is designed for incoming air flow into the device and the subsequent ingress of the air flow into the meter of mass concentration of dust particles through the inlet openings 6 of the inlet channels 3.
  • the shutter 18 may be of any known construction, for example, in the form of a cover, and made of any known material, for example rubber.
  • the presence of a damper avoids the ingress of large debris into the device for transmitting data, and, as a result, into the meter of mass concentration of dust particles.
  • the device for transmitting data is equipped with at least one outlet opening 19 of the device, designed to output the output stream exiting through the outlet openings 7 of the output channels 4 of the mass particle dust concentration meter to the outside. This is achieved by the fact that the outlet opening 19 of the device is configured to coaxially align with the outlet 7 of the outlet channel 4 of the mass concentration meter of dust particles.
  • An electrically connected battery 20, a power source 21, and a communication unit 22 are also located inside the device housing 16.
  • a battery of any known design for example, a Delta HR12-7.2 battery, can be used.
  • a power source any known power source may be used, for example, a DRC-100A power source.
  • the presence of the battery 20 allows you to supply power to the device and the meter even in the event of a power failure in the network, as well as if the device is turned off.
  • the meter of mass concentration of dust particles is also electrically connected to the battery 20 and the power source 21.
  • the communication unit 22 contains a controller 23, at least one input interface 24 of the device, at least one output interface 25 of the device, a non-volatile memory module 26, a wireless connection module 27, a real-time clock module 28, a GSM antenna 29 and a GPS antenna 30.
  • the controller can be made of any known design, for example, the controller EFM32 GG380F1024.
  • the input interface 24 of the device is designed to connect the output interface 15 of the meter to the input interface 24 of the device with
  • any known wired data interface can be used, for example, the RS-485 interface.
  • any known wired data transmission interface for example, a USB interface or RS-232 interface, can be used.
  • an additional output interface 25 of the device can be displayed outside the communication unit 22 and is located on the housing 16 of the device.
  • the output interface 25 of the device is designed for wired data transfer from a dust concentration meter through a device for transmitting data to a third-party device, for example, a server, and also to transmit data even in the event of a breakdown of the wireless connection module 27. It can also be used to update the software as the controller of the communication unit 22 of the device for transmitting data, and the meter of mass concentration of dust particles.
  • an additional input interface 24 of the device allows the connection of various sensors to the communication unit 22 of the device for transmitting data.
  • sensors can be a carbon monoxide sensor, a carbon dioxide sensor, an ozone sensor, a sensor for measuring the concentration of volatile organic compounds, a formaldehyde sensor, and so on. This allows you to expand the capabilities of the meter of mass concentration of dust particles, due to the possibility of obtaining additional information about the state of air in the process of measuring the mass concentration of dust particles.
  • the non-volatile memory module 26 is designed to record data processed by the microcontroller 11 of the mass concentration meter of dust particles. It is also intended for counting and recording the time from which the dust sensors 5 and the meter are operated, respectively, including when the power of the device and the meter is turned off. The presence of a non-volatile memory module allows you to save the measured data on the mass concentration of dust particles in the atmosphere, the date and time of measurement with the possibility of their subsequent
  • a real-time clock module 28 a real-time clock module of any known design, for example Maxim Integrated DS1339, can be used.
  • a Wi-Fi module As the wireless connection module 27, a Wi-Fi module, a GSM modem, a GPS module, as well as a combination thereof, or any other known wireless connection module can be used. This allows remote control of the mass concentration of dust particles in the air.
  • the device for data transmission is equipped with a GSM antenna 29 and G PS - and antenna 30 connected to the wireless module 27 of the communication unit 22 and can be made of any known design.
  • the GSM antenna 29 and the GPS antenna 30 are designed for wireless data transmission.
  • the sensitive elements of the GSM antenna 29 and GPS antenna 30 are output to the outer surface of the device casing 16 to improve the quality of wireless data transmission.
  • the device housing 16 is equipped with a universal bracket 31.
  • a device for transmitting data with a dust particle mass concentration meter located therein and connected to a data transmission device form a system for measuring the mass concentration of dust particles.
  • a distinctive feature of the inventive system for measuring the mass concentration of dust particles is the fact that the meter of mass concentration of dust particles is located inside the housing 16 of the device for transmitting data. Also, the inlet openings 6 of the input channels 3 and the outlet openings 7 of the output channels 4 of the mass concentration meter of dust particles are connected to the inlet and outlet openings of the data transmission device. This allows for additional purification of atmospheric air entering the meter of mass concentration of dust particles from large debris and insects, thereby increasing the life of the meter.
  • the presence of a device for transmitting data in the system allows, on the one hand, to supply power to the meter of mass concentration of dust particles, and on the other hand, to transfer the measured data in various ways, both wired and wireless.
  • FIG. 1 The layout of the main elements of the mass meter
  • FIG. 1 shows the meter body 1, input channels 3, output channels 4, dust sensors 5, output openings 7 of output channels 4, filters 8, temperature sensors of input stream 9, temperature sensors of output stream 10, microcontroller 11, printed circuit board 12, heating element 13 , fan 14, and meter output interface 15.
  • FIG. 2 The layout of the main elements of a device for transmitting data with a mass concentration meter of dust particles located in it.
  • FIG. 2 shows thermal insulation 2, the housing 16 of the device, the inlet 17 of the device, the shutter 18, the outlet 19 of the device, the battery 20, the power supply 21, the communication unit 22, the input interface 24 of the device, the output interface 25 devices, a Wi-Fi antenna of the wireless module 27, a GSM antenna 29, a GPS antenna 30, and a universal bracket 31.
  • FIG. 3 Schematic diagram of a device for transmitting data.
  • FIG. 3 shows a battery 20, a power source 21, a controller 23, an input device interface 24, a device output interface 25, a non-volatile memory module 26, a wireless connection module 27, a real-time clock module 28, a GSM antenna 29 and a GPS antenna 30.
  • the claimed device is implemented as follows.
  • a data device and a dust meter include.
  • the power is supplied from the power source 20 to the battery 19 and, then, is supplied to the printed circuit board 12 of the particle mass concentration meter to the microcontroller 11.
  • the microcontroller 11 processes the data received from the temperature sensors of the input stream 9 and selects the dust sensor 5 based on data recorded in the memory module 26. In this case, the microcontroller 11 selects the dust sensor 5 so that when measuring the mass concentration of dust particles, the dust sensor 5 that used to measure more times.
  • Atmospheric air enters through the inlet 17 of the device, equipped with a shutter 18, through a filter 8 to the inlet 6 of the inlet channel 3 corresponding to the selected dust sensor 5.
  • the intake of atmospheric air into the inlet 3 is controlled by a fan integrated in the dust sensor 5.
  • the microcontroller 11 if necessary, includes a heating element 13 and a fan 14, thereby producing uniform heating of the air inside the meter body 1.
  • This leads to heating of the air entering the dust sensor 5 from the input channel 3 to the temperature necessary for measuring the mass concentration of dust particles, for example, to a temperature of at least 0 ° C. At this temperature, it becomes possible to measure the mass
  • the concentration of dust particles by dust sensors 5 the concentration of dust particles by dust sensors 5.
  • the optimum temperature for measuring the mass concentration of dust particles in air is an air temperature of at least 5 ° C. At this temperature, it is possible to measure the mass concentration of dust particles with the necessary accuracy and without prejudice to dust sensors 5.
  • the dust sensor 5 measures the mass concentration of dust particles fraction PM 2.5 (up to 2.5 microns) or fraction PM 10 (from 2.5 to 10 microns) in continuous the input stream of heated atmospheric air and transmits data to the microcontroller 11.
  • the microcontroller 11 processes the data, transfers it to the controller 23
  • a communication unit 22 of the data transmission device which writes the processed data to the non-volatile memory module 26 of the data transmission device and transmits using the wireless connection module 27 to a third-party device, for example, a server or a mobile device.
  • the second option is to transmit data from the meter of mass concentration of dust particles through a device for transmitting data to a third-party device, such as a server, using the output interface 15 of the meter connected to the input interface 24 of the device.
  • the input interface 24 of the device is connected to the communication unit 22 of the device, from where, in turn, data is transmitted using the output interface 25 of the device.
  • concentration of dust particles is carried out by the nephelometric method. This method of measurement is simple to implement and provides a long service life of the meter of mass concentration of dust particles.
  • this option measures the mass concentration of dust particles in the temperature range inlet air flow from 10 ° C to 50 ° C.
  • the microcontroller 11 switches between the dust sensors 5 in such a way that, with each subsequent measurement, the dust sensor 5 that makes the measurements fewer times is used. This allows you to increase their service life by 2 times.
  • the microcontroller 11 When switching conduct simultaneous measurements of the readings of two dust sensors 5 for a certain period of time, for example 10 minutes. In the first minute, the measured values of the mass concentration of dust particles are not recorded in the non-volatile memory module 26, after which the microcontroller 11 calculates the average value of the measured mass concentration of dust particles for each dust sensor 5. Time control by the microcontroller 11
  • the microcontroller 11 transmits an error signal using the wireless module 27 or using the output interface 15 of the meter connected to the input interface 24 of the device, the communication unit 22, and the output device interface 25, respectively. Thus, this makes it possible to determine the correctness of the data measured by the dust sensors 5.
  • the microcontroller 11 transmits data on the measured mass
  • the microcontroller 11 transmits data to a third-party device using a wireless connection module 27 or using a meter output interface 15 connected to the device input interface 24, communication unit 22, and device output interface 25, respectively.
  • the mass dust concentration meter measures the on / off mode of the dust sensors 5, which is implemented as follows. Power is supplied through the microcontroller 11 to the dust sensor 5 before the measurement starts for a certain time, for example, 5 minutes, and stops receiving immediately after the microcontroller 11 receives data from the dust sensor 5 about the measured mass concentration of dust particles. This is the time during which the dust sensor 5 enters the operating mode, that is, the error value of the measurements made by it will be within the acceptable values. The time control by the microcontroller 11 is carried out using the real-time clock module 28 of the communication unit 22 of the data transmission device. As an example, the frequency of measurements of the mass concentration of dust particles can be 1 time per day.
  • the claimed invention is technologically advanced and is wear-resistant, durable and easy to use.
  • the device can be manufactured using mass production, and the method of measuring the mass concentration of dust particles can be applied in any temperature ranges from -40 ° C to + 50 ° C.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

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. 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.

Description

Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц
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 РМ2.5, датчиком пыли РМ10, 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 РМ2.5 и датчик пыли РМ10 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 (МИК 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 РМ2.5 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 РМ2.5, 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 (РМ 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 (РМ 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 РМ 1 и датчик пыли РМ 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 РМ 1 настраивают на диаметр пылевых частиц равный 1 мкм, а датчик пыли РМ 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 РМ 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, ОБМ-антенной и ОРБ-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°С, 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 нефелометр ическим 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. По окончании измерения также возможно проводить переключение между двумя датчиками пыли. 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 ATR 10x1000-20 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 °С, 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 Simon MagLev mc20l00V3.
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 (РМ 2.5) и 2.5-10 мкм (РМ 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 РМ 2.5, и РМ 10. Приведенная погрешность измерения в диапазоне массовых концентрации пылевых частиц равном 1-100 мкг/м3 как для РМ 2.5, так и для РМ 10 составляет ±25%. В контексте данной заявки термин «приведенная погрешность измерения» означает погрешность, рассчитанную относительно максимального значения диапазона измерения.
Для РМ 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 РМ 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°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°С. 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 G PS - а нте н н о й 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°С. 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 РМ 2.5 (до 2.5 мкм) или фракции РМ 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 нефелометр ическим 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 в диапазоне температур входного потока воздуха от 10°С до 50°С.
По окончании 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

Формула
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 и. 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 и.1, отличающийся тем, что датчики пыли снабжены нефелометрами.
5. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц по и. 1, отличающийся тем, что входное отверстие входного канала и выходное отверстие выходного канала снабжены фильтрами.
6. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц по и. 1, отличающийся тем, что выходной канал снабжен, по крайней мере, одним датчиком температуры выходного потока.
7. Измеритель массовой концентрации пылевых частиц по и. 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, ОБМ-антенной и ОР8-антенной; измеритель массовой концентрации пылевых частиц, 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 и. 8, отличающаяся тем, что устройство для передачи данных содержит дополнительный входной интерфейс устройства.
10. Система для измерения массовой концентрации пылевых частиц по и. 8, отличающаяся тем, что устройство для передачи данных содержит дополнительный выходной интерфейс устройства.
11. Система для измерения массовой концентрации пылевых частиц по и. 8, отличающаяся тем, что входное отверстие устройства для передачи данных снабжено заслонкой.
12. Система для измерения массовой концентрации пылевых частиц по и. 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°С,
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 и. 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 и. 13, отличающийся тем, что массовую концентрацию пылевых частиц измеряют нефелометрическим методом.
16. Способ измерения массовой концентрации пыли по и. 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 по окончании 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 и. 13, отличающийся тем, что измеряют массовую концентрацию пылевых частиц, имеющих размер в диапазоне до 10 мкм.
PCT/RU2019/050059 2018-10-03 2019-05-07 Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц WO2020071964A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19868254.4A EP3862743A4 (en) 2018-10-03 2019-05-07 MEASURING DEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING MASS CONCENTRATION OF DUST PARTICLES
EA202190948A EA202190948A1 (ru) 2018-10-03 2019-05-07 Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018134839 2018-10-03
RU2018134839A RU2709410C1 (ru) 2018-10-03 2018-10-03 Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020071964A1 true WO2020071964A1 (ru) 2020-04-09

Family

ID=69006921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/050059 WO2020071964A1 (ru) 2018-10-03 2019-05-07 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)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
US10876949B2 (en) 2019-04-26 2020-12-29 Honeywell International Inc. Flow device and associated method and system
US11221288B2 (en) 2020-01-21 2022-01-11 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
US11181456B2 (en) 2020-02-14 2021-11-23 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
AU2021321125B2 (en) * 2020-08-06 2024-03-14 Gonggam Sensors Co., Ltd. Light-scattering fine dust measurement apparatus
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
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
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
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

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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
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
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

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
ES2848204T3 (es) * 2011-10-26 2021-08-05 Res Triangle Inst Monitorización de exposición a aerosoles
KR101320703B1 (ko) * 2013-01-21 2013-10-21 서효명 다기능 공기순환기
WO2015108511A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-23 Empire Technology Development Llc Method and apparatus for detecting particulate matter
WO2016013113A1 (ja) * 2014-07-25 2016-01-28 富士通株式会社 粒子及びガスを測定する測定装置、測定システム及び測定方法
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
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
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
EP3258241B1 (en) * 2017-09-14 2019-12-25 Sensirion AG Particulate matter sensor device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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
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
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
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3862743A4

Also Published As

Publication number Publication date
US20200110018A1 (en) 2020-04-09
RU2709410C1 (ru) 2019-12-17
EP3862743A1 (en) 2021-08-11
EP3862743A4 (en) 2022-07-13
US11333594B2 (en) 2022-05-17
EA202190948A1 (ru) 2021-07-16

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
CN201637649U (zh) 大气颗粒物测量仪
TWI724216B (zh) 提供空氣品質資訊的系統
US10364926B2 (en) Endcap for dry pressure insertion probe
CN106871965A (zh) 一种多组分大气环境网格化监测仪
CN105954815B (zh) 一种流动式多功能气象站
CN101303301A (zh) 烟气粉尘和特性气体同时在线监测方法及装置
KR20100002587U (ko) 복합 공기질 측정모니터
KR101047483B1 (ko) 공기 흡입형 복합 독성가스 감지장치
CN109211836A (zh) 插入式激光气体分析装置及方法
CN112033865A (zh) 气体检测系统及检测方法
Williams et al. Development of low-cost ozone and nitrogen dioxide measurement instruments suitable for use in an air quality monitoring network
EA044087B1 (ru) Измеритель, система и способ измерения массовой концентрации пылевых частиц
JP2002333403A (ja) 室内環境モニタ装置及び室内環境監視システム
CN108627202B (zh) 工业烟气智能监测装置
KR20200049142A (ko) 공기질 측정 장치
JP2002333396A (ja) ダクト用粉体検知装置及び粉体検知システム
KR102541876B1 (ko) 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템
EP1734347A2 (en) Apparatus for metering consumption and carbon dioxide content of natural gas
TWM552632U (zh) 提供空氣品質資訊的系統
CN209857956U (zh) 一种烟气连续排放监测系统
CN201259489Y (zh) 具有湿度连续自动修正功能的激光粉尘检测仪

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19868254

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019868254

Country of ref document: EP

Effective date: 20210503