本發(fā)明涉及一種移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，屬于大氣氣溶膠離子成分的在線觀測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，大范圍霧霾事件頻發(fā)，霧霾不僅會導(dǎo)致能見度降低進而影響交通、城市景觀和人民生活，其沉降還會對輸用電安全等造成影響。污閃是影響電網(wǎng)安全的重大隱患之一，是電氣設(shè)備絕緣表面附著的污穢物在潮濕條件下可溶物質(zhì)逐漸溶于水，在絕緣表面形成導(dǎo)電膜，使絕緣子的絕緣水平大大降低而出現(xiàn)的強烈放電現(xiàn)象。污閃狀況可能與空氣中大量顆粒物沉降在電線塔設(shè)備上有關(guān)，當(dāng)離子成分不同時，沉降物的腐蝕性不同，對絕緣子的影響也不同，大氣氣溶膠組分的準確觀測是非常必要。

長時間的大氣氣溶膠成分觀測主要是通過膜采樣-離線分析的方法，但是該方法一般采樣時間長，而顆粒物成分中，特別是半揮發(fā)性的物質(zhì)會隨著環(huán)境條件而變化，過長的采樣的時間并不能反映出該過程而導(dǎo)致觀測誤差。在線氣溶膠及氣體組分監(jiān)測分析系統(tǒng)（marga）為該問題提供了很好的解決方法。marga由取樣系統(tǒng)、分析系統(tǒng)和一個整合控制系統(tǒng)等三部分組成，取樣系統(tǒng)將大氣中的氣體和氣溶膠在無失真條件下進行分離并收集。在線分析系統(tǒng)具有在線校正技術(shù)，保證測量的連續(xù)性、又保證數(shù)據(jù)的準確性。marga實時監(jiān)測功能和準確數(shù)據(jù)保證為外場實驗提供了可能性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，裝置安裝于變電站或輸電線路周邊，本裝置集成于方形金屬腔體內(nèi)，利用遠程通信手段將采集到的氣象環(huán)境信息上傳至綜合分析處理后臺，通過對環(huán)境參數(shù)、氣象參數(shù)等數(shù)據(jù)的測量分析，計算絕緣子的短期積污增長速率。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括車載環(huán)境系統(tǒng)、大氣成分監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、供電系統(tǒng)；

大氣成分監(jiān)測系統(tǒng)包括大氣顆粒物監(jiān)測單元、大氣氣態(tài)污染物監(jiān)測單元和大氣氣象要素監(jiān)測單元；

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)、移動觀測定位系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)實時采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且通過數(shù)據(jù)采集器把采集的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析、處理、顯示、存儲、查詢、打印及遠程與數(shù)據(jù)中心通訊。

所述的移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時對大氣顆粒物、大氣氣態(tài)污染物、大氣氣象要素及移動觀測車運動軌跡信息進行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲，并且通過串口把數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)；數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)顯示、存儲、查詢、生成報表，同時，通過無線通信系統(tǒng)遠程把數(shù)據(jù)上傳給遠程客戶端；觀測定位系統(tǒng)主要顯示當(dāng)前車輛的測量軌跡、天氣情況和測量現(xiàn)場狀態(tài)，并且把現(xiàn)場情況信息及車輛狀態(tài)信息發(fā)送給遠程客戶端；遠程客戶端根據(jù)接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)、運動軌跡及現(xiàn)場的情況，指揮車輛定點或者移動觀測。

作為優(yōu)選方案，所述的移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：車載環(huán)境系統(tǒng)中，車內(nèi)格局包括駕駛室和工作區(qū)，工作區(qū)包括工作臺、車載設(shè)備、儀器儀表箱柜、校準氣及控制、電路及氣路規(guī)劃。

作為優(yōu)選方案，所述的移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述大氣成分監(jiān)測系統(tǒng)具備氣溶膠離子成分移動實時監(jiān)測功能；采用在線氣體及氣溶膠成分監(jiān)測系統(tǒng)，由取樣系統(tǒng)、分析系統(tǒng)和一個整合控制系統(tǒng)三部分組成，并在車輛移動過程中正常工作。

作為優(yōu)選方案，所述的移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集器用于對gps數(shù)據(jù)、氣象要素、大氣顆粒及大氣污染氣體數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲。

作為優(yōu)選方案，所述的移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：數(shù)據(jù)采集器采用dc12v供電，模擬輸入接口包括8路0-5v電壓輸入，8路4-20ma電流輸入，數(shù)字輸入接口包括2個232接口，2個485接口，2個usb接口、1個can總線接口、1個以太網(wǎng)口，同時具有sd卡接口，對數(shù)據(jù)進行存儲。

作為優(yōu)選方案，所述的移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：移動觀測定位系統(tǒng)實時將觀測車的位置信息，狀態(tài)信息，及現(xiàn)場情況發(fā)送給預(yù)報和預(yù)警中心，實現(xiàn)預(yù)報和預(yù)警中心的信息和觀測車的信息同步；同時，預(yù)報和預(yù)警中心根據(jù)收到的信息，更改移動觀測車運行路線，對重點污染區(qū)進行重復(fù)監(jiān)測，提高監(jiān)測的效率。

作為優(yōu)選方案，所述的移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：供電系統(tǒng)包括外市電、車載發(fā)電機，電源配備漏電保護開關(guān)、電器過電流保護裝置、整車安全接地系統(tǒng)，車內(nèi)所有設(shè)備電器開關(guān)獨立控制方式，保障各類環(huán)境監(jiān)測裝備在車輛移動行進過程中正常穩(wěn)定工作。

有益效果：本發(fā)明提供的移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，搭載在移動觀測車上大氣氣溶膠及氣體組分監(jiān)測分析儀進行實時大氣監(jiān)測，能夠更加準確的觀測大氣氣溶膠中水溶性離子濃度，為污閃事故分析提供數(shù)據(jù)支持。該觀測系統(tǒng)能夠快速到達污閃事故發(fā)生地點，對導(dǎo)致污閃事故的大氣顆粒物成分進行分析。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明實施例移動觀測車結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為供電系統(tǒng)系統(tǒng)原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1和圖2所示，一種移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括主控單元、傳感器單元、供電單元以及監(jiān)測平臺；傳感器單元采集絕緣設(shè)備周圍環(huán)境的大氣信息特征、環(huán)境信息特征，并將采集到的數(shù)據(jù)通過監(jiān)測平臺進行遠程分析處理；傳感器單元安裝于待分析設(shè)備周邊。

移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)主要由車載環(huán)境系統(tǒng)、大氣成分監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、供電系統(tǒng)組成。大氣成分監(jiān)測系統(tǒng)由大氣顆粒物監(jiān)測單元、大氣氣態(tài)污染物監(jiān)測單元和大氣氣象要素監(jiān)測單元組成。數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)實時采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且通過數(shù)據(jù)采集器把采集的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析、處理、顯示、存儲、查詢、打印及遠程與數(shù)據(jù)中心通訊。移動式大氣氣溶膠離子成分實時監(jiān)測系統(tǒng)原理圖（如圖1）和移動觀測車結(jié)構(gòu)圖（如圖2）。

（1）滿足移動式環(huán)境空氣在線分析的車載環(huán)境

車廂體內(nèi)采用防火，阻燃，防雨，防塵，防銹，保溫，降噪，隔震，長期抗震結(jié)構(gòu)，外層強度高，整車配重合理。車內(nèi)格局由駕駛室及工作區(qū)，工作區(qū)包括工作臺、車載設(shè)備、儀器儀表箱柜、校準氣及控制、電路及氣路規(guī)劃等組成。電源配備漏電保護開關(guān)、電器過電流保護裝置、整車安全接地系統(tǒng)，車內(nèi)所有設(shè)備電器開關(guān)獨立控制方式，車載環(huán)境設(shè)計圖如圖3所示。

車載環(huán)境系統(tǒng)中將所有設(shè)備儀器固定安裝在車廂內(nèi)部相應(yīng)位置，并且考慮減震效果。車頂開放采樣孔，以便儀器采樣，同時采樣孔配套增設(shè)防雨帽。續(xù)航電源系統(tǒng)安裝在車廂尾部，便于散熱、檢修。儀表放置在標準儀表機架內(nèi)，充分利用測試車為儀表創(chuàng)造良好的使用環(huán)境，避免現(xiàn)場的溫度、濕度、振動等的對儀表的影響。

車廂體內(nèi)采用防火，阻燃，防雨，防塵，防銹，保溫，降噪，隔震，長期抗震結(jié)構(gòu)，外層強度高，整車配重合理。車內(nèi)格局由駕駛室及工作區(qū)，工作區(qū)包括工作臺、車載設(shè)備、儀器儀表箱柜、校準氣及控制、電路及氣路規(guī)劃等組成。電源配備漏電保護開關(guān)、電器過電流保護裝置、整車安全接地系統(tǒng)，車內(nèi)所有設(shè)備電器開關(guān)獨立控制方式。

車載環(huán)境系統(tǒng)中將所有設(shè)備儀器固定安裝在車廂內(nèi)部相應(yīng)位置，并且考慮減震效果。車頂開放采樣孔，以便儀器采樣，同時采樣孔配套增設(shè)防雨帽。續(xù)航電源系統(tǒng)安裝在車廂尾部，便于散熱、檢修。儀表放置在標準儀表機架內(nèi)，充分利用測試車為儀表創(chuàng)造良好的使用環(huán)境，避免現(xiàn)場的溫度、濕度、振動等的對儀表的影響。

（2）大氣氣溶膠離子成分移動式在線監(jiān)測系統(tǒng)

具備可移動式顆粒物成分在線監(jiān)測功能。采用在線氣體及氣溶膠成分監(jiān)測系統(tǒng)，由取樣系統(tǒng)、分析系統(tǒng)和一個整合控制系統(tǒng)三部分組成。取樣系統(tǒng)將大氣中的氣體和氣溶膠進行無失真條件下分離并收集，保證測量的連續(xù)性、又保證數(shù)據(jù)的準確性，其工作原理如下：真空泵以1m³h^-1的速度將大氣樣品泵入采樣箱。在進入采樣箱之前，放置在進樣口的旋風(fēng)分離器對顆粒物(pm)的大小進行篩選。在取樣箱中，可溶性氣體被旋轉(zhuǎn)式液膜氣蝕器（wrd）定量吸收。由于氣溶膠和氣體的擴散速度不同，氣溶膠則可無損失地通過wrd后被蒸汽噴射氣溶膠收集器（sjac）捕獲。

通過氣蝕器的氣溶膠與不可溶性氣體，在蒸汽噴射氣溶膠收集器被蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的過飽和水蒸氣包裹。水蒸汽以氣溶膠粒子為液核，迅速生長為液滴，液滴下落，并被收集和以恒速流出采樣器。而不可溶性氣體和多余的氣態(tài)水蒸汽則被抽走。至此大氣樣品被分為三組分：即可溶性氣體、氣溶膠、不可溶性氣體。

樣品收集系統(tǒng)由兩套完全相同的活塞式計量管組成。當(dāng)其一套活塞向下移動，收集液體樣品與標樣；另一套活塞向上移動將樣品注入分析儀器。當(dāng)活塞移動到頂部或底部時，兩套系統(tǒng)互換角色，使樣品的收集與分析不停頓地進行。通過利用控制閥門，使某一時刻內(nèi)，確保只有氣體和標樣（或氣溶膠和標樣）的混合物注入分析儀器，進行陰陽離子分析。下一時刻則注入氣溶膠和標樣（或氣體和標樣）的混合物。標樣通常為環(huán)境大氣中不含有的陰陽標準溶液組成。

分析系統(tǒng)設(shè)計有在線脫氣和柱溫控制系統(tǒng)?？筛鶕?jù)陰陽離子的分離效果，自動反饋控制柱溫的溫度。使分離效果在長時間內(nèi)保持穩(wěn)定，進一步確保測量數(shù)據(jù)的有效性。從根本上，免除了一般陰陽離子分析儀器測量數(shù)據(jù)經(jīng)常需要人工干預(yù)的問題。既減少了數(shù)據(jù)處理的人員的工作量，也增強觀測數(shù)據(jù)的客觀性，提高觀測數(shù)據(jù)的時效。

（3）數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)、移動觀測定位系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時對大氣顆粒物、大氣氣態(tài)污染物、大氣氣象要素及移動觀測車運動軌跡等信息進行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲，并且通過串口把數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)；數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)顯示、存儲、查詢、生成報表，同時，通過無線通信系統(tǒng)遠程把數(shù)據(jù)上傳給遠程客戶端；觀測定位系統(tǒng)主要顯示當(dāng)前車輛的測量軌跡、天氣情況和測量現(xiàn)場狀態(tài)，并且把現(xiàn)場情況信息及車輛狀態(tài)信息發(fā)送給遠程客戶端；遠程客戶端根據(jù)接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)、運動軌跡及現(xiàn)場的情況，指揮車輛定點或者移動觀測。

數(shù)據(jù)采集器包括對gps數(shù)據(jù)、氣象要素、大氣顆粒及大氣污染氣體等數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲等。數(shù)據(jù)采集器采用dc12v供電，模擬輸入接口包括8路0-5v電壓輸入，8路4-20ma電流輸入，數(shù)字輸入接口包括2個232接口，2個485接口，2個usb接口、1個can總線接口、1個以太網(wǎng)口，同時具有sd卡接口，對數(shù)據(jù)進行存儲。

數(shù)據(jù)采集器硬件電路設(shè)計和系統(tǒng)軟件來控制系統(tǒng)功耗，硬件電路設(shè)計中根據(jù)輸入的電流和電壓及輸出電壓和電流關(guān)系，選擇合適開關(guān)電源芯片，提高轉(zhuǎn)化效率；對其他選用低功耗且具有高阻狀態(tài)的芯片。數(shù)據(jù)采集器中把數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理分開，由超低功耗的芯片根據(jù)采樣頻率不停地的采集數(shù)據(jù)，而另外mcu有兩種工作狀態(tài)，分別是運行工作狀態(tài)和休眠狀態(tài),mcu完成各項任務(wù)后進入休眠狀態(tài)，從而降低整個系統(tǒng)的平均功耗，外界觸發(fā)下喚醒進入正常運行狀態(tài)。

開發(fā)大氣氣溶膠離子成分移動監(jiān)測數(shù)據(jù)終端軟件，將各種分析儀表輸出的數(shù)據(jù)進行加工整理成滿足用戶后臺數(shù)據(jù)庫要求的規(guī)范文件格式，同時為用戶提供豐富的圖形化界面，將各中大氣氣溶膠離子成分觀測要素直觀地顯示出來，并且提供各種報警、監(jiān)控、查詢、統(tǒng)計及生成報表以及相關(guān)的環(huán)保業(yè)務(wù)處理功能。

定位系統(tǒng)采用gps定位系統(tǒng)監(jiān)測車提供位置信息，并可據(jù)此查詢作業(yè)管理單位，作業(yè)要求等信息，計算作業(yè)車輛的行駛方向與速度等數(shù)據(jù)，配合監(jiān)測作業(yè)車輛的gps調(diào)度管理系統(tǒng)實施有效的車輛監(jiān)管。

移動觀測定位系統(tǒng)實時將觀測車的位置信息，狀態(tài)信息，及現(xiàn)場情況發(fā)送給預(yù)報和預(yù)警中心，實現(xiàn)預(yù)報和預(yù)警中心的信息和觀測車的信息同步；同時，預(yù)報和預(yù)警中心根據(jù)收到的信息，更改移動觀測車運行路線，對重點污染區(qū)進行重復(fù)監(jiān)測，提高監(jiān)測的效率。

數(shù)據(jù)采集器采集車輛的gps信息、氣象要素數(shù)據(jù)、氣態(tài)污染物數(shù)據(jù)及氣態(tài)顆粒物數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)送給數(shù)據(jù)終端軟件系統(tǒng)，據(jù)終端軟件系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析、處理、顯示、存儲等，同時終端軟件系統(tǒng)將處理的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給4g無線通信模塊，4g無線通信模塊通過本地移動網(wǎng)實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸,實時向數(shù)據(jù)中心上傳采樣數(shù)據(jù)。

（4）供電系統(tǒng)

整車電源系統(tǒng)有外市電、車載發(fā)電機組成，如圖3所示。根據(jù)國家電器安全使用標準，車上配備漏電保護開關(guān)、電器過電流保護裝置、整車安全接地系統(tǒng)，車內(nèi)所有設(shè)備電器開關(guān)采用獨立控制方式。

柴油發(fā)電供電系統(tǒng)采用德國熊貓柴油發(fā)電機組panada12.000。該發(fā)電機有以下特點：內(nèi)部集成的消音系統(tǒng)和外部靜音罩設(shè)計，體積小950*540*635、重量輕253kg、結(jié)構(gòu)緊湊。采用異步發(fā)電機，具有vcs系統(tǒng)，輸出電壓及其穩(wěn)定（大約±3%）安全可靠。全自動智能化遠程遙控系統(tǒng)和全球最高的安全、防護等級。可適應(yīng)極端環(huán)境運行，極端高溫、低溫、高海拔。

同時，移動車配備有蓄電池和ups不間斷電源以保證在突發(fā)斷電情況下，仍有電力供給來操作儀器，保證儀器安全關(guān)機，避免對儀器損壞。

該移動式在線大氣氣溶膠離子成分監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)勢在于：

（1）不但有氣溶膠的濃度觀測，還有氣溶膠離子成分的觀測，為電力部門污閃事故提供有效數(shù)據(jù)支持。

（2）移動觀測車能夠快速到達污閃事故點，進行在線實時分析，可以滿足突發(fā)性事件監(jiān)測的需求，這對提高電力系統(tǒng)電路安全保障工作的機動性和服務(wù)性非常重要。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。