大氣中顆粒狀物質(zhì)多點測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置。目的是實現(xiàn)沿著交通工具移動軌跡測量大氣中顆粒狀物質(zhì)。本裝置具有動態(tài)獲得衛(wèi)星定位系統(tǒng)信息的位置信息單元、大氣樣本通道、基于光散射原理的顆粒狀物質(zhì)的測量單元、數(shù)據(jù)計算、儲存及發(fā)射單元。本發(fā)明可以高效率、多點、動態(tài)獲得大氣中顆粒狀物質(zhì)數(shù)據(jù)。
【專利說明】大氣中顆粒狀物質(zhì)多點測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置，可以沿著交通工具移動軌跡測量大氣中顆粒狀物質(zhì)，并通過具有動態(tài)獲得衛(wèi)星定位系統(tǒng)信息的位置信息單元實時獲得測量點的位置信息，再通過數(shù)據(jù)通訊單元將測量值及位置信息上傳。

【背景技術(shù)】
[0002]大氣中顆粒狀物質(zhì)(也稱particulate matter,簡稱PM)對天氣、人與動物的健康、植物的功能有重要影響。當PM的大小小于2.5微米，即PM2.5，其對人體健康不良影響顯著增加。吸入空氣中的PM2.5會在肺內(nèi)氣體交換區(qū)間穿透交換膜而進入人體其它器官，從而導致哮喘、肺癌、呼吸道及心血管相關(guān)疾病、生育缺陷、甚至早亡。世界衛(wèi)生組織估計在世界范圍內(nèi)PM2.5已導致心血管疾病死亡中的3%，癌癥疾病死亡中的5%，以及5歲下兒童呼吸感染死亡中的1%。
[0003]為了減少大氣污染和PM2.5對人類健康的危害，PM2.5監(jiān)測站已在全球諸多地區(qū)建立?，F(xiàn)有PM2.5站通常是大型的、不可移動的、而且建造成本高昂。因此，PM2.5監(jiān)測站在全球范圍內(nèi)密度很低，所提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)的地域分辨率差、無法提供具體到一條街、一個建筑物、一個辦公室、一個工廠、或是一個人當前所在的地點的PM2.5測量數(shù)據(jù)。實現(xiàn)如此高地域分辨率的實時大氣中顆粒狀物質(zhì)數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)需要增加成千上萬倍測量點，顯然，利用當前低密度的PM2.5監(jiān)測站無法達到這個目的。
[0004]低成本、可移動的大氣中顆粒狀物質(zhì)監(jiān)測傳感器已經(jīng)出現(xiàn)(美國專利8，009, 290)。此類傳感器可以用于測量大氣中顆粒狀物質(zhì)的大小及濃度，可以直接用于監(jiān)測PM2.5。然而只是這種低成本、可移動的大氣中顆粒狀物質(zhì)監(jiān)測傳感器自身無法實時的、系統(tǒng)的產(chǎn)生大量、高地域分辨率的PM2 5監(jiān)測數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。室內(nèi)局域?qū)崟r空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)網(wǎng)可以由中央數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實現(xiàn)(美國專利7，389，158)，然而該方法不適用于多點移動監(jiān)測，尤其是戶外監(jiān)測。
[0005]基于以上原因，實時、無地點限制，且低成本的大氣中顆粒狀物質(zhì)測量數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)才能滿足高地域分辨率大氣中顆粒狀物質(zhì)監(jiān)測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一個實時高地域分辨率大氣中顆粒狀物質(zhì)監(jiān)測手段。為解決上述間題，本發(fā)明提供實時、無位置限制、高地域分辨率的大氣中顆粒狀物質(zhì)測量系統(tǒng)，包括:置于交通工具上大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置，該測量裝置具有吸氣口與出氣口，所述吸氣口與大氣相通，所述吸氣口與所述進氣口間具備測量通道；所述測量通道內(nèi)有氣體；所述氣體由所述吸氣口向所述出氣口方向相對所述測量通道流動；所述氣體含有顆粒狀物質(zhì)；所述測量裝置還具有:位置信息單元，所述位置信息單元實時獲得其所在位置的衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位信息；光源，所述光源發(fā)射至少一束量測光，所述量測光與所述測量通道內(nèi)氣體部分相交；光電探測器，用于監(jiān)測所述量測光與所述測量通道內(nèi)氣體相交產(chǎn)生的光散射；計算轉(zhuǎn)換單元，用以將所述光電探測器監(jiān)測到的信號轉(zhuǎn)換成所述顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息。所述顆粒狀物質(zhì)測量裝置用以獲得大氣中顆粒狀物質(zhì)數(shù)據(jù)，包括大氣中顆粒狀物質(zhì)濃度與尺寸，并通其位置信息單元獲得所述顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息測量時的具體位置。
[0007]可選的，所述大氣中顆粒狀物質(zhì)測量系統(tǒng)中的位置信息單元具有接收下列衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)之一的位置信號接收器:GPS、BDS、GL0NASS。
[0008]可選的，所述大氣中顆粒狀物質(zhì)測量系統(tǒng)中的位置信息單元具有數(shù)據(jù)通訊單元；所述數(shù)據(jù)通訊單元與所述交通工具上具有可接收下列衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)之一的位置信號接收器的電子器件建立數(shù)據(jù)通訊:GPS、BDS、GLONASS。
[0009]可選的，所述測量裝置還具遠程通訊單元，用以向數(shù)據(jù)通訊服務(wù)載體傳輸所述顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息及所述位置信息。
[0010]可選的，所述測量裝置還具有人機互交界面，所述測量裝置還具有數(shù)據(jù)儲存單元。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0012](I)大氣中顆粒狀物質(zhì)數(shù)據(jù)的地域分辨率高。由于大氣中顆粒狀物質(zhì)測量傳感器置于交通工具上，同一大氣中顆粒狀物質(zhì)測量傳感器能夠多點監(jiān)測，且易于實現(xiàn)。
[0013](2)進一步的，自動標定測量點時間與地點。采用位置信息單元實時將大氣中顆粒狀物質(zhì)測量數(shù)據(jù)進行自動時間與地點標定。
[0014](3)進一步的，遠程數(shù)據(jù)傳遞，遠程通訊單元，用以向數(shù)據(jù)通訊服務(wù)載體傳輸所述顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息及所述位置信息，便于遠程數(shù)據(jù)管理，例如大氣中顆粒狀物質(zhì)的地圖服務(wù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明中的大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置實施方案I的示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明中的大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置實施方案2的示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明中的大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置的部件實施方案I的示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明中的大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置的部件實施方案2的示意圖；
[0019]圖5為本發(fā)明中的大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置的部件實施方案3的示意圖；
[0020]具體實施方法
[0021]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合附圖以及具體實施例來詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0022]本發(fā)明提供一種置于交通工具上大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置，可以沿著交通工具移動軌跡測量大氣中顆粒狀物質(zhì)，并通過具有動態(tài)獲得衛(wèi)星定位系統(tǒng)信息的位置信息單元實時獲得測量點的位置信息，再通過數(shù)據(jù)通訊單元將測量值及位置信息上傳測量到的顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息及位置信息。
[0023]實施例一:
[0024]參照圖1，1001為交通工具，1002所述大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置，1003為衛(wèi)星定位導航服務(wù)系統(tǒng)，例如GPS、BDS、GL0NASS。1003與1002內(nèi)的位置信號單元接收器實現(xiàn)通訊，實時得到1002的地理位置。1004為數(shù)據(jù)通訊服務(wù)載體，1004與1002內(nèi)的遠程通訊單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，由1002向1004上傳測量到的顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息及位置信息。所述遠程通訊單元是具有用戶身份識別(SIM)模塊、兼容下列通訊方式之一的通訊模塊:GSM、CDMA、WCDMA、3G、WiF1、射頻。
[0025]實施例二:
[0026]參照圖2，1001為交通工具，1002所述大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置，1003為衛(wèi)星定位導航服務(wù)系統(tǒng)，例如GPS、BDS、GLONASS。2006為可實時獲得其所在位置的衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位信息的電子器件，如手機，導航儀，手提電腦，電子書閱讀器，數(shù)碼相機，或智能眼鏡。所述電子器件2006與1002中的數(shù)據(jù)通訊單元建立數(shù)據(jù)通訊，如藍牙、WiF1、并由1002向2006上傳測量到的顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息及位置信息。1004為數(shù)據(jù)通訊服務(wù)載體，所述電子器件2006與數(shù)據(jù)通訊服務(wù)載體1004建立數(shù)據(jù)通訊，由2006向1004上傳測量到的顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息及位置信息。所述遠程通訊單元是具有用戶身份識別(SIM)模塊、兼容下列通訊方式之一的通訊模塊:GSM、CDMA、WCDMA、3G、WiF1、射頻。
[0027]下面詳細結(jié)合圖3、圖4、圖5說明大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置的部件1002實施方案。
[0028]大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置的部件1002實施方案一:
[0029]參照圖3，1002具有吸氣口與出氣口，所述吸氣口與大氣相通，所述吸氣口與所述進氣口間具備測量通道3006,3006兩端或至少一端至有強制氣流流動單元3007，如氣體泵、風扇、鼓風機等，強制大氣樣品流過3006。1002具有至少一光源3001,3001前可置一透鏡3002,3001發(fā)射出的光通過3002在3006內(nèi)形成一聚光束3003。所述聚光束3003為測量光。1002還具有反射鏡3004，用以調(diào)整3003的照射方向。在3006內(nèi)，鄰近3003并與3003的照射方向平行或近平行處置于至少一光電探測器3005。所述測量光3003與大氣樣品中的顆粒相交發(fā)生光散射，其部分散射光被3005收集并轉(zhuǎn)為相應(yīng)電信號輸入計算轉(zhuǎn)換單元3009，所述電信號被3009轉(zhuǎn)換成所述顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息。1002具有置信息單元3010，如GPS、BDS、GLONASS接收器。3010與3009相連，獲得所述大氣樣品中的顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息與相應(yīng)測量時的具體位置并將數(shù)據(jù)儲存在儲存單元上。
[0030]大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置的部件1002實施方案二:
[0031]參照圖4，1002具有吸氣口與出氣口，所述吸氣口與大氣相通，所述吸氣口與所述進氣口間具備測量通道3006,3006兩端或至少一端至有強制氣流流動單元3007，如氣體泵、風扇、鼓風機等，強制大氣樣品流過3006。1002具有至少一光源3001,3001前可置一透鏡3002，3001發(fā)射出的光通過3002在3006內(nèi)形成一聚光束3003。所述聚光束3003為測量光。1002還具有反射鏡3004，用以調(diào)整3003的照射方向。在3006內(nèi)，鄰近3003并與3003的照射方向平行或近平行處置于至少一光電探測器3005。所述測量光3003與大氣樣品中的顆粒相交發(fā)生光散射，其部分散射光被3005收集并轉(zhuǎn)為相應(yīng)電信號輸入計算轉(zhuǎn)換單元3009，所述電信號被3009轉(zhuǎn)換成所述顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息。1002具有置信息單元3010，如GPS、BDS、GLONASS接收器。3010與3009相連，獲得所述大氣樣品中的顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息與相應(yīng)測量時的具體位置。1002還具有數(shù)據(jù)通訊單元4011 ;4011與所述交通工具上具有可接收下列衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)之一的位置信號接收器:GPS、BDS、GLONASS的電子器件建立數(shù)據(jù)通訊，如藍牙，WiFi，USB，以太網(wǎng)通訊等，如實施例二所示。所述電子器件為手機，導航儀，手提電腦，電子書閱讀器，數(shù)碼相機，智能眼鏡中的一種或多種。
[0032]大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置的部件1002實施方案三:
[0033]參照圖5，1002具有吸氣口與出氣口，所述吸氣口與大氣相通，所述吸氣口與所述進氣口間具備測量通道3006,3006兩端或至少一端至有強制氣流流動單元3007，如氣體泵、風扇、鼓風機等，強制大氣樣品流過3006。1002具有至少一光源3001,3001前可置一透鏡3002,3001發(fā)射出的光通過3002在3006內(nèi)形成一聚光束3003。所述聚光束3003為測量光。1002還具有反射鏡3004，用以調(diào)整3003的照射方向。在3006內(nèi)，鄰近3003并與3003的照射方向平行或近平行處置于至少一光電探測器3005。所述測量光3003與大氣樣品中的顆粒相交發(fā)生光散射，其部分散射光被3005收集并轉(zhuǎn)為相應(yīng)電信號輸入計算轉(zhuǎn)換單元3009，所述電信號被3009轉(zhuǎn)換成所述顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息。1002具有置信息單元3010，如GPS、BDS、GL0NASS接收器。3010與3009相連，獲得所述大氣樣品中的顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息與相應(yīng)測量時的具體位置。1002還具有遠程通訊單元5012，5012向數(shù)據(jù)通訊服務(wù)載體1004傳輸所述顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息及所述位置信息，如實施例一所示。遠程通訊單元5012是具有用戶身份識別(SIM)模塊、兼容下列通訊方式之一的通訊模塊:GSM、CDMA、WCDMA、3G、WiF1、射頻。
[0034]以上對本發(fā)明實施例所提供的方案進行了詳細解釋，本發(fā)明中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理和實施方式進行了闡述，以上的實施例說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理。對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有所改變，在不偏離本發(fā)明宗旨的基礎(chǔ)上，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種大氣中顆粒狀物質(zhì)測量裝置，具有: 吸氣口與出氣口，所述吸氣口與大氣相通，所述吸氣口與所述進氣口間具備測量通道；所述測量通道內(nèi)有氣體；所述氣體由所述吸氣口向所述出氣口方向相對所述測量通道流動；所述氣體含有顆粒狀物質(zhì)； 其特征在于，所述測量裝置置于交通工具上，所述測量裝置還具有: 位置信息單元，所述位置信息單元實時獲得其所在位置的衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位信息；光源，所述光源發(fā)射至少一束量測光，所述量測光與所述測量通道內(nèi)氣體部分相交；光電探測器，用于監(jiān)測所述量測光與所述測量通道內(nèi)氣體相交產(chǎn)生的光散射；計算轉(zhuǎn)換單元，用以將所述光電探測器監(jiān)測到的信號轉(zhuǎn)換成所述顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所位置信息單元具有接收下列衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)之一的位置信號接收器:GPS、BDS、GLONASS。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置具有數(shù)據(jù)通訊單元；所述數(shù)據(jù)通訊單元與所述交通工具上具有可接收下列衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)之一的位置信號接收器的電子器件建立數(shù)據(jù)通訊:GPS、BDS、GLONASS。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子器件，其特征在于，所述電子器件為下列電子器件之一:手機，導航儀，手提電腦，電子書閱讀器，數(shù)碼相機，智能眼鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置還具遠程通訊單元，用以向數(shù)據(jù)通訊服務(wù)載體傳輸所述顆粒狀物質(zhì)的尺寸與濃度信息及所述位置信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量裝置所述遠程通訊單元是具有用戶身份識別(SIM)模塊、兼容下列通訊方式之一的通訊模塊:GSM、CDMA、WCDMA、3G、WiF1、射頻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置還具有人機互交界面，所述測量裝置還具有數(shù)據(jù)儲存單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置還具光學透射鏡頭，用以調(diào)整所述量測光的光斑尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置還具光學反射鏡頭，用以調(diào)整所述量測光的照射方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述測量通道內(nèi)具有一壓力差，由下列方法之一實現(xiàn):氣體泵、風扇、鼓風機、所述交通工具相對述測量通道內(nèi)氣體的移動。
【文檔編號】G01N15/06GK104345016SQ201310322939
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月29日
【發(fā)明者】馬悅, 馬鐵忠 申請人:馬悅, 馬鐵忠