環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于大氣環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通用型、多污染物檢測(cè)、高精度、一體微型化、低成本的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，我們所面臨的大氣、土壤、水體等生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題也愈發(fā)嚴(yán)重，研發(fā)智能化的環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備以能夠更加快速、更加精準(zhǔn)的鎖定污染源和污染物種類是現(xiàn)階段亟需解決的技術(shù)課題。
[0003]針對(duì)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)而言，現(xiàn)有的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備可針對(duì)一種污染物進(jìn)行檢測(cè)，存在集成度低、體積大、不可移動(dòng)、價(jià)格貴、運(yùn)行費(fèi)用高等確定，并由此導(dǎo)致設(shè)備布點(diǎn)數(shù)量受到非常大的制約，站位數(shù)量少使得環(huán)境空氣質(zhì)量的評(píng)估結(jié)果和污染源成因不具備說(shuō)服力，限制了環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的大面積推廣應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型旨在提供一種環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，以期解決現(xiàn)有環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備存在的上述各類缺陷。
[0005]該環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]所述環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，包括數(shù)據(jù)處理單元和搭載室，所述數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)處理中控模塊、能進(jìn)行多類氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)的氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊和多類顆粒污染物監(jiān)測(cè)的顆粒物濃度監(jiān)測(cè)模塊，氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)處理中控模塊電連接，顆粒物濃度監(jiān)測(cè)模塊與數(shù)據(jù)處理中控模塊電連接，搭載室包括一中空腔，搭載室側(cè)面還開(kāi)有若干與中空腔相貫通的氣道，氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊置于氣道中。
[0007]進(jìn)一步的，所述搭載室的中空腔還通過(guò)管路連接有氣態(tài)污染物采樣單元，氣態(tài)污染物采樣單元包括濾膜和氣栗，管路進(jìn)氣端與大氣相通，出氣端與搭載室的中空腔相連，濾膜安裝于進(jìn)氣端處，氣栗串接于濾膜后的管路中。
[0008]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理單元還包括氣壓參數(shù)測(cè)定模塊、溫、濕度參數(shù)測(cè)定模塊和GPS定位模塊，氣壓參數(shù)測(cè)定模塊和溫、濕度參數(shù)測(cè)定模塊均與中繼控制模塊電連接，中繼控制模塊再與數(shù)據(jù)處理中控模塊電連接，GPS定位模塊直接與數(shù)據(jù)處理中控模塊電連接。
[0009]更進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理單元還包括數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)傳輸模塊與數(shù)據(jù)處理中控模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)均電連接。
[0010]本環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀中，所述氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊包括若干個(gè)Alphasense大氣檢測(cè)傳感器，顆粒物濃度監(jiān)測(cè)模塊采用PMS1003顆粒傳感器，數(shù)據(jù)處理中控模塊采用STM32F103單片機(jī)，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7606 ;
[0011]Alphasense大氣檢測(cè)傳感器的模擬輸出端管腳均與相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7606的模擬輸入端管腳連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7606的數(shù)字輸出端管腳對(duì)應(yīng)連接STM32F103單片機(jī)的一組數(shù)據(jù)I/O 口管腳進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，PMS1003顆粒傳感器的數(shù)據(jù)輸出端管腳與相應(yīng)的STM32F103單片機(jī)的數(shù)據(jù)I/O 口管腳連接進(jìn)行通訊。
[0012]本環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀中，所述氣壓參數(shù)測(cè)定模塊采用BMP085壓力傳感器，溫、濕度參數(shù)測(cè)定模塊采用DHTll溫濕度傳感器，中繼控制模塊采用8051單片機(jī)，GPS定位模塊采用M12M-GPS時(shí)間頻率模塊；
[0013]BMP085壓力傳感器與DHTll溫濕度傳感器的數(shù)字輸出端管腳均與相應(yīng)的8051單片機(jī)的數(shù)據(jù)I/O 口管腳連接進(jìn)行通訊，8051單片機(jī)的相應(yīng)數(shù)據(jù)I/O 口管腳再與相應(yīng)的STM32F103單片機(jī)的數(shù)據(jù)I/O 口管腳連接進(jìn)行通訊，M12M-GPS時(shí)間頻率模塊的數(shù)據(jù)輸出管腳也與相應(yīng)的STM32F103單片機(jī)的數(shù)據(jù)I/O 口管腳連接進(jìn)行通訊。
[0014]本環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀中，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊采用XBEE PRO S3B900HP無(wú)線數(shù)傳模塊，STM32F103單片機(jī)的相應(yīng)數(shù)據(jù)I/O 口管腳與XBEE PRO S3B 900HP無(wú)線數(shù)傳模塊的數(shù)據(jù)I/O 口管腳連接進(jìn)行通訊。
[0015]本實(shí)用新型所提供的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，在現(xiàn)有的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行了深入的技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，其具有一個(gè)搭載室作為平臺(tái)，數(shù)據(jù)處理單元中負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)大氣中多種氣態(tài)污染物的氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊置于搭載室的氣道中，能夠?qū)Χ喾N污染物進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)；同時(shí)由于搭載室上氣道的設(shè)置，使得氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊能夠與大氣進(jìn)行穩(wěn)定而充分的接觸，從而保證了監(jiān)測(cè)狀態(tài)的穩(wěn)定和監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確；此外本監(jiān)測(cè)儀可安裝于固定點(diǎn)位，還可固定在多種載體上，例如可以安裝于機(jī)動(dòng)或非機(jī)動(dòng)車輛上進(jìn)行地面走航監(jiān)測(cè)，還可以搭載在旋翼無(wú)人機(jī)上進(jìn)行三維空間立體監(jiān)測(cè)，具有很強(qiáng)的適配性，克服了現(xiàn)有設(shè)備監(jiān)測(cè)范圍小，安裝適配性差的缺陷。
[0016]綜上，本實(shí)用新型提供的是一種通用型、多污染物檢測(cè)、高精度、一體微型化、低成本的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其克服了現(xiàn)有監(jiān)測(cè)設(shè)備的諸多缺陷，為建立環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)平面和立體密集網(wǎng)奠定了儀器設(shè)備基礎(chǔ)，對(duì)于污染排放企業(yè)和工業(yè)園區(qū)管理部門可采用該監(jiān)測(cè)儀組網(wǎng)，實(shí)時(shí)掌握污染排放對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的影響，制定污染防治及管理措施；同時(shí)通過(guò)多種搭載模式的組合，可直接測(cè)量污染源排口數(shù)據(jù)，為環(huán)境監(jiān)管提供設(shè)備支持，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0017]構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1是本環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2是搭載室不意圖；
[0020]圖3是氣態(tài)污染物采樣單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)處理單元最優(yōu)選型連接示意圖；
[0022]圖5是Alphasense大氣檢測(cè)傳感器與STM32F103單片機(jī)連線圖；
[0023]圖6是PMS1003顆粒傳感器與STM32F103單片機(jī)連線圖；
[0024]圖7是BMP085壓力傳感器、DHTll溫濕度傳感器、8051單片機(jī)和TM32F103Z單片機(jī)連線圖。
[0025]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0026]圖中:1.數(shù)據(jù)處理中控模塊、2.氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊、3.模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、4.顆粒物濃度監(jiān)測(cè)模塊、5.氣壓參數(shù)測(cè)定模塊、6.溫、濕度參數(shù)測(cè)定模塊、7.中繼控制模塊、8.數(shù)據(jù)傳輸模塊、9.GPS定位模塊、10.搭載室、11.氣道、12.數(shù)據(jù)庫(kù)、13.氣態(tài)污染物采樣單元、14.濾膜、15.管路、16.氣栗、17.流量計(jì)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0028]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0029]本實(shí)用新型所述環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，如圖1、2所示，包括數(shù)據(jù)處理單元和搭載室10，所述數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)處理中控模塊1、能進(jìn)行多類氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)的氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊2和多類顆粒污染物監(jiān)測(cè)的顆粒物濃度監(jiān)測(cè)模塊4，氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊2通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3與數(shù)據(jù)處理中控模塊I電連接，顆粒物濃度監(jiān)測(cè)模塊4與數(shù)據(jù)處理中控模塊I電連接，搭載室10包括一中空腔，搭載室10側(cè)面還開(kāi)有若干與中空腔相貫通的氣道11，氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊2置于氣道11中。
[0030]搭載室10上氣道11的設(shè)置，使得氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊2能夠與大氣進(jìn)行穩(wěn)定而充分的接觸，從而保證了監(jiān)測(cè)狀態(tài)的穩(wěn)定，確保了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0031]如圖3所示，所述搭載室10的中空腔還通過(guò)管路15連接有氣態(tài)污染物采樣單元13，氣態(tài)污染物采樣單元13包括濾膜14和氣栗16，管路進(jìn)氣端與大氣相通，出氣端與搭載室10的中空腔相連，濾膜14安裝于進(jìn)氣端處，氣栗16串接于濾膜14后的管路中，當(dāng)本環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀工作時(shí)，氣栗能夠?qū)⒋髿獠粩嗬跞胫锌涨恢?，更進(jìn)一步保證了氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊2能夠與大氣進(jìn)行穩(wěn)定而充分的接觸。
[0032]優(yōu)選的，濾膜采用孔徑為10微米的濾膜，能夠過(guò)濾掉大氣中的較大顆粒污染物，避免對(duì)氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊2所處環(huán)境造成污染，影響其檢測(cè)精度和使用壽命；此外，氣栗控制端還可以連接采樣計(jì)時(shí)控制電路，管路中也可以串接流量計(jì)17，從而達(dá)到精確、定量控制搭載室10中大氣流量的目的，進(jìn)一步保證監(jiān)測(cè)狀態(tài)的穩(wěn)定和監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確。
[0033]還要指出的一點(diǎn)是:本環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀中的顆粒物濃度監(jiān)測(cè)模塊4并不安置于搭載室10的氣道11中，其直接暴露與大氣環(huán)境中，對(duì)環(huán)境中的顆粒物濃度進(jìn)行檢測(cè)。
[0034]工作時(shí)，氣態(tài)污染物濃度監(jiān)測(cè)模塊2和顆粒物濃度監(jiān)測(cè)模塊4將檢測(cè)到的大氣環(huán)境中的各類污染物數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理中控模塊I進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理中控模塊I具有傳感器標(biāo)定、檢測(cè)數(shù)據(jù)校正、檢測(cè)頻次控制、檢測(cè)數(shù)據(jù)編碼、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等功能，經(jīng)數(shù)據(jù)處理中控模塊I處理后的結(jié)果最終被記錄或者被傳輸至接收端的數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0035]本環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的搭載室10可以固定在多種載體，例如車輛、無(wú)人機(jī)等之上，相應(yīng)進(jìn)行二維或立體空間范圍內(nèi)的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)。
[0036]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理單元還包括各類輔助參數(shù)測(cè)定模塊，包括氣壓參數(shù)測(cè)定模塊5、溫、濕度參數(shù)測(cè)定模塊6和GPS定位模塊9，氣壓參數(shù)測(cè)定模塊5和溫、濕度參數(shù)測(cè)定模塊6均與中繼控制模塊7電連接，中繼控制模塊7再與數(shù)據(jù)處理中控模塊I電連接，GPS定位模塊9直接與數(shù)據(jù)處理中控模塊I電連接。
[0037]氣壓參數(shù)測(cè)定模塊5、溫、濕度參數(shù)測(cè)定模塊6將檢測(cè)到的氣壓、溫度和濕度等氣象參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸至中繼控制模塊7進(jìn)行匯總，再由中繼控制模塊7傳輸至數(shù)據(jù)處理中控模塊1，以提高數(shù)據(jù)處理中控模塊I的信息處理能力，同時(shí)GPS定位模塊9用于將檢測(cè)地的經(jīng)度、瑋度、高度，以及本環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀所搭載載體的移動(dòng)速度等，形成二維或三維空間信息傳輸至數(shù)據(jù)處理中控模塊1，經(jīng)數(shù)據(jù)處理中控模塊I綜合處理后的檢測(cè)結(jié)果將包含上述信息，用于對(duì)各類污染物數(shù)據(jù)進(jìn)