一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次通過管道連接的流量調(diào)節(jié)器、恒溫器、空氣切割器、傳感器室和抽氣泵，在傳感器室內(nèi)有分別測量溫度的溫度傳感器，測量濕度的濕度傳感器，利用本發(fā)明的技術(shù)方案制作的智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測儀，1、功能多樣，應(yīng)用廣泛，集成了氣體成分監(jiān)測、可吸入顆粒物監(jiān)測、溫濕度監(jiān)測于一身；2、雙電源，便于移動式監(jiān)測，儀器設(shè)計(jì)為可充電鋰電池供電，也可以用AC220V供電，當(dāng)使用AC220V供電時，同時也是給內(nèi)置鋰電池充電，當(dāng)沒有AC220V電源時儀器會自動啟動鋰電池供電，這樣既可以作便攜式儀器使用，也可作為在線儀器使用；3、雙數(shù)據(jù)傳輸，可脫離PC機(jī)使用。
【專利說明】一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，特別是一種便于攜帶的智能環(huán)境檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】 [0002]多年來在地方經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的同時，各地區(qū)不斷出現(xiàn)不同程度的水、氣、噪聲等環(huán)境污染事件，特別是近年全國各地爆發(fā)的PM2.5爆表事件嚴(yán)重影響了人們的生活質(zhì)量，阻礙了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。中國生態(tài)環(huán)境的基本狀況是:總體在惡化，局部在改善，治理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上破壞速度，生態(tài)赤字逐漸擴(kuò)大，隨著國家制定的各種環(huán)境保護(hù)政策及法規(guī)的頒布實(shí)施，各級地方政府在對轄區(qū)內(nèi)的環(huán)境治理日益重視的同時，加大了對環(huán)境監(jiān)測及應(yīng)急監(jiān)測的投資力度，各地區(qū)陸續(xù)規(guī)劃安裝了大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測地面站。但監(jiān)測站只能測量本地區(qū)的平均空氣質(zhì)量，對局部環(huán)境無法監(jiān)測，而便攜式監(jiān)測設(shè)備對于多點(diǎn)城市流動環(huán)境監(jiān)測、突發(fā)事件處理后的空氣質(zhì)量應(yīng)急監(jiān)測、重點(diǎn)污染企業(yè)的不定期抽查提供了更方便、快捷，但是目前，我國環(huán)境監(jiān)測設(shè)備在品種、數(shù)量、性能、質(zhì)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實(shí)際工作中的需要。特別是對大氣顆粒物的檢測方面一直還停留在只適于監(jiān)測站進(jìn)行的測試方法和手段，我國目前對大氣顆粒物的測定主要采用兩種方法，一是重量法。其原理是分別通過一定切割特征的采樣器，以恒速抽取定量體積空氣，使環(huán)境空氣中的PM2.5和PMlO被截留在已知質(zhì)量的濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜的質(zhì)量差和采樣體積，計(jì)算出PM2.5和PMlO的濃度。TEOM微量振蕩天平法是在質(zhì)量傳感器內(nèi)使用一個振蕩空心錐形管，在其振蕩端安裝可更換的濾膜，振蕩頻率取決于錐形管特征和其質(zhì)量。當(dāng)采樣氣流通過濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質(zhì)量變化導(dǎo)致振蕩頻率的變化，通過振蕩頻率變化計(jì)算出沉積在濾膜上顆粒物的質(zhì)量，再根據(jù)流量、現(xiàn)場環(huán)境溫度和氣壓計(jì)算出該時段顆粒物標(biāo)志的質(zhì)量濃度。采用這些測試方法進(jìn)行檢測的儀器設(shè)備一般都比較龐大，而且采樣周期長，另外全國大部分監(jiān)測站的儀器裝備產(chǎn)品種類少，功能單一，技術(shù)含量很低，故障率高，穩(wěn)定性和可靠性差，亟待更新?lián)Q代。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次通過管道連接的流量調(diào)節(jié)器、恒溫器、空氣切割器、傳感器室和抽氣泵，在傳感器室內(nèi)有分別測量溫度的溫度傳感器，測量濕度的濕度傳感器，還有測量空氣中微小顆粒的光學(xué)傳感器，該光學(xué)傳感器由一個發(fā)射管和一個接收管組成，其基本原理是光經(jīng)塵埃粒子散射后，對光學(xué)傳感器輸出的脈沖信號進(jìn)行數(shù)字信號處理，換成數(shù)字信號后輸入控制單元中，控制單元對所述的數(shù)字信號結(jié)合其它幾個傳感器傳送來的電信號進(jìn)行運(yùn)算后在顯示器上顯示該空氣成分的分析結(jié)果，并將該分析結(jié)果存入存儲器中測量參數(shù)設(shè)定，結(jié)果顯示、按鍵、時間、日期等都由內(nèi)置微機(jī)(MCU)控制和實(shí)現(xiàn)?？刂茊卧c充電電池和供電電源接口相連接。整套裝置可設(shè)計(jì)到一個比較小的殼體內(nèi)。利用本發(fā)明的技術(shù)方案制作的智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測儀，1、功能多樣，應(yīng)用廣泛。集成了氣體成分監(jiān)測、可吸入顆粒物監(jiān)測、溫濕度監(jiān)測于一身；2、雙電源，便于移動式監(jiān)測，儀器設(shè)計(jì)為可充電鋰電池供電，也可以用AC220V供電，當(dāng)使用AC220V供電時，同時也是給內(nèi)置鋰電池充電，當(dāng)沒有AC220V電源時儀器會自動啟動鋰電池供電，這樣既可以作便攜式儀器使用，也可作為在線儀器使用；3、雙數(shù)據(jù)傳輸，可脫離PC機(jī)使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說明。
[0005]圖1是本發(fā)明所述一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)第一個實(shí)施例系統(tǒng)圖。
[0006]圖2是本發(fā)明所述一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)第二個實(shí)施例系統(tǒng)圖。
[0007]圖3是本發(fā)明所述一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)空氣切割器結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的進(jìn)行具體描述，圖1是本發(fā)明所述一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次通過管道連接的流量調(diào)節(jié)器、恒溫器、空氣切割器、傳感器室和抽氣泵，在傳感器室內(nèi)有分別測量溫度的溫度傳感器，測量濕度的濕度傳感器，還有測量空氣中微小顆粒的光學(xué)傳感器，檢測時，抽氣泵將待檢測氣體吸入，經(jīng)流量調(diào)節(jié)器進(jìn)入空氣切割器內(nèi)，由于空氣內(nèi)的微粒大小不均，而對人體危害最大的是小于2.5微米的空氣顆粒，所以為了保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，我們需要將大于2.5微米的顆粒過濾出來，如附圖3本實(shí)施例空氣切割器采用的是旋風(fēng)式空氣切割器，利用不同大小顆粒的旋轉(zhuǎn)離心力不一樣來達(dá)到分離，通過精確設(shè)計(jì)空氣切割器的結(jié)構(gòu)和控制流量的大小可以將2.5微米以上的顆粒分離出來存入收集室，流量調(diào)節(jié)器的流量大小是受控制單元內(nèi)的單片機(jī)進(jìn)行控制，分離后的待檢測空氣進(jìn)入恒溫器，由于空氣微粒在不同溫度空氣環(huán)境里的活躍程度和密度不一樣，為此需要對進(jìn)入的待檢測空氣進(jìn)行調(diào)溫處理，該恒溫器受控制單元控制，控制單元通過檢測室里的溫度傳感器檢測待檢測空氣樣品的溫度然后控制恒溫器的溫度，為了降低功耗，達(dá)到快速升溫和快速檢測，本實(shí)施例的恒溫器和溫度傳感器均采用紅外線方式，恒溫器內(nèi)放置多孔狀炭纖維利用紅外功率管直接加熱炭纖維從而實(shí)現(xiàn)快速加熱通過的待檢空氣，由于炭纖維的熱熔較小，所以可以實(shí)現(xiàn)快速升溫而且熱損小的特點(diǎn)；光電傳感器采用激光型，將激光反射管與激光接收管成一定角度放置，當(dāng)恒溫的待檢空氣進(jìn)入檢測室后，待檢空氣里的微小顆粒在通過激光的照射路徑上時，會將激光的光線阻擋做，使激光光線產(chǎn)生散射，這些散射光被激光接收管捕捉后輸出的脈沖信號進(jìn)行電信號處理，換成電信號后輸入控制單元中，控制單元對所述的電信號結(jié)合其它幾個傳感器傳送來的電信號進(jìn)行運(yùn)算后在顯示器上顯示該空氣成分的分析結(jié)果，并將該分析結(jié)果存入存儲器中，測量參數(shù)設(shè)定，結(jié)果顯示、按鍵、時間、日期等都由控制單元內(nèi)置微機(jī)(MCU)控制和實(shí)現(xiàn)?？刂茊卧c充電電池和供電電源接口相連接。整套裝置可設(shè)計(jì)到一個比較小的殼體內(nèi)，另外為了實(shí)現(xiàn)手持移動，供電系統(tǒng)采用了雙電源方式，一個是由鋰電池組成了的可充電電源供日常野外操作，另外就是還設(shè)計(jì)一個220V的交流供電電路，該電路可在有220V電源時直接提供手持設(shè)備供電，也可同時作為可充鋰電池的充電電路。
[0009]如圖2所示，為本發(fā)明的一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的第二個實(shí)施例系統(tǒng)圖，如圖2所示，第二個實(shí)施例也包括依次通過管道連接的流量調(diào)節(jié)器、恒溫器、空氣切割器、傳感器室和抽氣泵，在傳感器室內(nèi)有分別測量溫度的溫度傳感器，測量濕度的濕度傳感器，還有測量空氣中微小顆粒的光學(xué)傳感器，檢測時，抽氣泵將待檢測氣體吸入，經(jīng)流量調(diào)節(jié)器進(jìn)入空氣切割器內(nèi)，在本實(shí)施例里空氣切割器為兩個不同大小顆粒物的切割器，一個是切割PMlO以上的PMlO切割器，另外一個是切割PM2.5以上的PM2.5切割器，通過流量調(diào)節(jié)器分別控制輸送給兩個切割器待檢測空氣并通過控制單元的計(jì)算處理，可分別提供PM10、PM2.5和PM2.5-PM10這3組測試數(shù)據(jù)，這樣就可更加精確的分析空氣中微粒的成份，流量調(diào)節(jié)器的流量大小是受控制單元內(nèi)的單片機(jī)進(jìn)行控制，分離后的待檢測空氣進(jìn)入恒溫器，由于空氣微粒在不同溫度空氣環(huán)境里的活躍程度和密度不一樣，為此需要對進(jìn)入的待檢測空氣進(jìn)行調(diào)溫處理，該恒溫器受控制單元控制，控制單元通過檢測室里的溫度傳感器檢測待檢測空氣樣品的溫度然后控制恒溫器的溫度，為了降低功耗，達(dá)到快速升溫和快速檢測，本實(shí)施例的恒溫器和溫度傳感器均采用紅外線方式，恒溫器內(nèi)放置多孔狀炭纖維利用紅外功率管直接加熱炭纖維從而實(shí)現(xiàn)快速加熱通過的待檢空氣，由于炭纖維的熱熔較小，所以可以實(shí)現(xiàn)快速升溫而且熱損小的特點(diǎn)；光電傳感器采用激光型，將激光反射管與激光接收管成一定角度放置，當(dāng)恒溫的待檢空氣進(jìn)入檢測室后，待檢空氣里的微小顆粒在通過激光的照射路徑上時，會將激光的光線阻擋做，使激光光線產(chǎn)生散射，這些散射光被激光接收管捕捉后輸出的脈沖信號進(jìn)行電信號處理，換成電信號后輸入控制單元中，控制單元對所述的電信號結(jié)合其它幾個傳感器傳送來的電信號進(jìn)行運(yùn)算后在顯示器上顯示該空氣成分的分析結(jié)果，并將該分析結(jié)果存入存儲器中，另外為了便于將檢測數(shù)據(jù)即使的上傳，在本實(shí)施例里還設(shè)置有USB通訊接口，通過該接口可以與PC進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。手持設(shè)備的測量參數(shù)設(shè)定，結(jié)果顯示、按鍵、時間、日期等都由控制單元內(nèi)置微機(jī)(MCU)控制和實(shí)現(xiàn)。控制單元與充電電池和供電電源接口相連接。整套裝置可設(shè)計(jì)到一個比較小的殼體內(nèi)，另外為了實(shí)現(xiàn)手持移動，供電系統(tǒng)采用了雙電源方式，一個是由鋰電池組成了的可充電電源供日常野外操作，另外就是還設(shè)計(jì)一個220V的交流供電電路，該電路可在有220V電源時直接提供手持設(shè)備供電，也可同時作為可充鋰電池的充電電路。
[0010]除了上述以外本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員也都能理解到，在此說明和圖示的具體實(shí)施例都可以進(jìn)一步變動結(jié)合。例如，可以將光學(xué)傳感器的發(fā)射管發(fā)射管換為其它類型的如紅外發(fā)射管。
[0011]雖然本發(fā)明是就其較佳實(shí)施例予以示圖說明的，但是熟悉本技術(shù)的人都可理解至IJ，在所述權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可對本發(fā)明作出種種改動和變動。
【權(quán)利要求】
1.一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括依次通過管道連接的流量調(diào)節(jié)器、空氣切割器、恒溫器、傳感器室和抽氣泵，在傳感器室內(nèi)有溫度傳感器，濕度傳感器和光學(xué)傳感器，該光學(xué)傳感器由一個發(fā)射管和一個接收管組成，光學(xué)傳感器輸出的脈沖信號進(jìn)行數(shù)字信號處理，換成數(shù)字信號后輸入控制單元中，控制單元對幾個傳感器傳送來的電信號進(jìn)行運(yùn)算后在顯示器上顯示該空氣成分的分析結(jié)果，并將該分析結(jié)果存入存儲器中，存儲的數(shù)據(jù)通過USB通訊接口可與外部PC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
2.如權(quán)利要求1所述的一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述的光學(xué)傳感器是由激光發(fā)射管和激光接收管組成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述的溫度傳感器為紅外線傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述的恒溫器采用紅外線發(fā)射管進(jìn)行加熱且在恒溫器內(nèi)設(shè)置有多孔性炭纖維。
5.如權(quán)利要求1所述的一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述的控制單元是由單片機(jī)組成的。
6.如權(quán)利要求1所述的一種智慧型手持式快速環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述的空氣切表I]器為多級結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G01D21/02GK103940468SQ201410145681
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月12日
【發(fā)明者】徐云鵬 申請人:徐云鵬