CN101963549B - 全自动降尘采集器采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动降尘采集器及采集方法，涉及大气降尘采集，采集器的组件置于框架外壳内，雨水检测器固接于框架外壳外壁；降尘缸低端有一两通阀，与一多通阀入口相通连，多通阀出口经管道与多个样品瓶相通连；储稳定剂容器经管道顺序与一水泵、另一多通阀入口相通连，另一多通阀出口经管道与多个样品瓶相通连；降尘缸上部有另一两通阀，经管道顺序与另一水泵、储水容器相通连；框架外壳上口与顶盖以铰链相连，铰链一端固接有步进电机；顶盖内侧有太阳能光板。阀门、水泵、雨水检测器、步进电机和太阳能光板与***辅助电路电连接。本发明的采集器，易运输，无需外界电，使用灵活，自动采集，自动记录相关数据。

Description

全自动降尘采集器采集方法

技术领域

本发明涉及大气降尘采集装置，是一种全自动降尘采集器采集方法，实现了无需外接电源，多模式、全自动地对降尘进行收集、淋洗、封存等。

背景技术

目前，大多数环境监测机构以及科研单位仍是采用传统的降尘缸法收集大气降尘，该方法虽然装置简单，但人为干扰严重、受天气干扰影响大、极易受外界环境污染、人力资源消耗大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，公开了一种全自动降尘采集器采集方法，无需外接电源、体积小、可识别雨雪天气排除天气干扰、自动淋洗过滤，排除了外界环境干扰以及减少人力的浪费。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种全自动降尘采集器，包括机械框架外壳，降尘缸，管道，阀门，样品瓶；其还包括水泵，储稳定剂容器，储水容器，雨水检测器，太阳能光板，顶盖，电机和***辅助电路；其中，降尘缸，阀门，多个样品瓶，水泵，储稳定剂容器，储水容器置于框架内，框架外壳分上下两层，降尘缸固接于上层，其余组件位于下层，固接于底板上，雨水检测器固接于框架外壳外壁；降尘缸低端有一两通阀，经管道与一多通阀入口相通连，多通阀出口经管道与多个样品瓶相通连；储稳定剂容器经管道顺序与一水泵、另一多通阀入口相通连，另一多通阀出口经管道与多个样品瓶相通连；降尘缸上部有另一两通阀，经管道顺序与另一水泵、储水容器相通连；

框架外壳上口有顶盖，框架外壳上口一侧缘与顶盖一侧以铰链相连，铰链一端固接有步进电机；顶盖内侧有太阳能光板；

阀门、水泵、雨水检测器、步进电机和太阳能光板与***辅助电路电连接；太阳能光板为阀门、水泵、雨水检测器、步进电机供电。

所述的全自动降尘采集器，其所述降尘缸，为玻璃缸，主体为圆柱状；在其顶部侧壁均匀分布相切入的多根玻璃支管，是淋洗降尘水的进口，分别与另一两通阀的出口相通连，另一两通阀的入口与水泵、储水容器相通连；

降尘缸底部中心内侧设有过滤片结构，其底部中心外侧有突出的玻璃支管，突出的玻璃支管是淋洗降尘水的出口，经两通阀、多通阀与多个样品瓶相通连。

所述的全自动降尘采集器，其所述***辅助电路，包括六部分：单片微处理器、信号输入、控制输出、液晶显示屏、按键和充电电池；其中，信号输入部分包括雨水传感器、温度湿度大气压传感器、储水容器液位传感器和光敏传感器；控制输出部分包括步进电机控制电路，两通阀、多通阀、水泵控制电路以及时钟和数据存储控制电路。辅助电路中的六部分以单片微处理器为核心，它接收信号出入部分中各传感器传送的电压或电流信号，经过判断后送出信号给控制输出部分中的各组件，实现控制仪器的目的。液晶显示屏是用户与仪器的交互平台，用户通过按键，经单片微处理器作用后看到及设置液晶显示屏上的功能选项、菜单等。

所述的全自动降尘采集器，其所述多通阀，为三通阀；多个样品瓶，为三个样品瓶；多根玻璃支管，为六根。

一种所述的全自动降尘采集器的采集方法，其包括步骤：

A)打开电源，***辅助电路工作，液晶显示屏亮，进行“参数设置”：“采样信息”、“采样频率”、“采样模式”、“样品淋洗次数”、“日期时间设置”、“当前气象参数信息”；

B)设置完成后，选择“开始采样”，第一个样品采集周期开始；同时，雨水传感器检测是否有雨，并将信号返回到***辅助电路中，当确认没有雨后，***辅助电路控制步进电机旋转，打开顶盖至一角度，降尘缸和太阳能光板暴露于自然大气环境，此时刻为第一个样品周期正式开始采集的时间；

C)***辅助电路自动记录该日期时间为第一个样品开始采集的日期时间，同时太阳能光板对***辅助电路中的充电电池进行充电；

D)根据设置的采样频率，当样品采集时间到达设定时间时，***辅助电路记录此日期时间为第一个样品结束采集的日期时间，并控制水泵和多通阀启动数秒，从储稳定剂容器向第一个样品瓶中注入适量的稳定剂，此后，***辅助电路控制另一水泵和另一两通阀启动数秒，从储水容器向降尘缸内第一次注入淋洗降尘水，淋洗降尘水从降尘缸顶部侧壁多根支管中注入，紧贴降尘缸的内壁流到底部；

E)此时，***辅助电路控制两通阀和多通阀启动数秒，淋洗降尘水经降尘缸底部过滤片结构、从突出支管流出进入第一个样品收集瓶；

F)根据设定的样品淋洗次数，重复上述淋洗操作，样品均收集到第一个样品收集瓶中，此即完成了第一个样品采集过程；

G)当第一个样品采集周期完成后，第二个、第三个样品采集周期按照第一个样品采集的步骤顺时开始，***辅助电路会记录第二个、第三个样品开始采集和结束采集的日期时间，并控制样品收集到第二个、第三个样品收集瓶中，以此类推，直到样品采集结束。

所述的采集方法，其在每个样品采集的过程中，***辅助电路会按照设定的频率检测雨水传感器来判断是否下雨，当确认下雨时，***辅助电路控制步进电机旋转带动顶盖关闭，连同太阳能光板翻转盖上降尘缸，同时记录该日期时间；当雨停后，***辅助电路控制步进电机旋转打开顶盖，继续采集，同时记录该日期时间。

所述的采集方法，其所述A)步中，还包括将储稳定剂容器、储水容器注满。

本发明具有以下优点：1、自主设计了所述的降尘玻璃缸，将淋洗水入口、过滤片和淋洗水出口融入所述降尘缸，在***辅助电路的作用下，实现了自动淋洗，过滤，收集等功能，尽可能的减少了人为干预造成的污染；装置设置了多项功能选项，保证了自动淋洗及收集的完全可靠；2、使用了太阳能光板，可随时对装置进行充电；同时设计的***辅助电路的消耗功率极小，实现了无需外接电源即可工作的状态，更快捷方便地应用于野外采样；3、降尘采集方式有干法和湿法，通过参数设置，该装置即可用干法进行采集，也可用湿法进行采集；4、采样频率更灵活，假设使用的所述多通阀3-1和多通阀3-2为3路，则可同时连接3个所述的收集瓶，即收集完3个样品后需更换下一批所述收集瓶；假设使用的多通阀3-1和多通阀3-2为4路，则可同时连接4个所述的收集瓶，即收集完4个样品后需更换下一批所述收集瓶，以此类推。采样周期可根据研究性质及样品瓶数目灵活设置；同时装置添加自动向样品瓶中注入稳定剂的功能，可使样品保存时间更长；5、引入所述的雨水检测模块，当检测到雨水时，所述的机械框架的顶盖会自动盖上所述的降尘玻璃缸，使样品不受雨水的干扰；当不下雨时，所述的顶盖会自动打开至一定角度，此时所述的太阳能光板暴露，进行充电；6、装置功能更完善、更强大，从当前装置界面上可看到本次收集的开始时间、当前时间、采集模式、当前电池电量等信息，并存储相关的信息，如下雨时间、停雨时间、样品收集开始时间等等；7、整套装置轻便，易运输；无需外界电，更易灵活使用；自动记录相关数据，更人性化。

附图说明

图1是本发明的全自动降尘采集器在不工作时的结构示意图；

图2是本发明的全自动降尘采集器在工作时的结构示意图；

图3是本发明的全自动降尘采集器中自主设计的降尘缸的俯视示意图；

图4是本发明的降尘缸的侧视示意图；

图5是本发明的***辅助电路运作框架图。

具体实施方式

下面以实施例并结合附图对本发明进行详细的描述。

见图1、2所示，是本发明的全自动降尘采集器的结构示意图，包括机械框架外壳15，一个降尘玻璃缸1，管道，阀门，多个样品瓶4、5、6，水泵，储稳定剂容器8，储水容器9，雨水检测器10，太阳能光板11，顶盖12，电机13和***辅助电路14。其中，降尘玻璃缸1，阀门，多个样品瓶4、5、6，水泵，储稳定剂容器8，储水容器9置于框架外壳15内，框架外壳15分上下两层，一个降尘玻璃缸1固接于上层，其余组件位于下层，固接于底板上，雨水检测器10固接于框架外壳15外壁。降尘玻璃缸1低端有两通阀2-1，经管道与多通阀3-1入口相通连，多通阀3-1出口经管道与多个样品瓶4、5、6相通连。储稳定剂容器8经管道顺序与水泵7-1、另一多通阀3-2入口相通连，另一多通阀3-2出口经管道与多个样品瓶4、5、6相通连。降尘玻璃缸1上部有另一两通阀2-2，经管道顺序与另一水泵7-2、储水容器9相通连。

框架外壳15上口有顶盖12，框架外壳15上口一侧缘与顶盖12一侧以铰链相连，铰链一端固接有步进电机13。顶盖12内侧有太阳能光板11。

阀门、水泵、雨水检测器10、步进电机13和太阳能光板11与***辅助电路14电连接。太阳能光板11为阀门、水泵、雨水检测器10、步进电机13供电。

降尘玻璃缸1为自主设计，其主体为圆柱状，内径150mm，高300mm，材质为玻璃；在距离其顶部30mm处，侧壁均匀分布相切入的六根玻璃支管1-1，其底部中心内侧设有多个1-2mm的微孔形成的过滤片结构1-2，其底部中心外侧有突出的玻璃支管1-3。六根玻璃支管1-1是淋洗降尘水的进口，分别与另一两通阀2-2的出口相通连，两通阀2-2的入口与水泵7-2、储水容器9相通连。玻璃支管1-3是淋洗降尘水的出口，经两通阀2-1、多通阀3-1与多个样品瓶4、5、6相通连。

过滤片结构1-2，可滤除样品采集中外界环境引入的大杂质。

***辅助电路14包括六部分：单片微处理器、信号输入、控制输出、液晶显示屏、按键和充电电池。其中，信号输入部分包括雨水传感器、温度湿度大气压传感器、储水容器液位传感器和光敏传感器；控制输出部分包括步进电机控制电路，两通阀、多通阀、水泵控制电路以及时钟和数据存储控制电路。

本发明的全自动降尘采集器，在***辅助电路14的作用下，实现了有效控制仪器，灵活设置参数，界面化操作，数据存储等功能。

雨水检测器10用于检测雨水，并不断将信号返回所述的***辅助电路14，***辅助电路14依据雨水量判断降尘采集器是否进行降尘的收集，即是否关闭顶盖12，以排除不利天气对样品采集的影响。

太阳能光板11，可将光能转化成电能储存于所述***辅助电路14中的充电电池里，无需外界电源即可自动工作的目的。顶盖12由步进电机13带动铰链旋转，控制顶盖12的开关。

附图中使用的多通阀3-1、3-2为3路，即分别连接了3个收集瓶。

本发明是收集大气中悬浮颗粒物自然沉降量的仪器，通过各个组件的协调作用，经过淋洗、过滤、收集、添加稳定剂等过程，最终得到无人为干扰的颗粒物自然沉降的液体样品，操作人员将样品拿回实验室进行进一步分析。

其工作过程是：打开电源开关，***辅助电路14工作，其中的液晶显示屏亮，进入“参数设置界面”，通过其中的按键设定该界面下“采样信息”、“采样频率”、“采样模式”、“样品淋洗次数”、“日期时间设置”、“当前气象参数信息”等参数，设置完成后，选择“开始采样”，第一个样品采集周期开始。此时，雨水传感器10检测是否有雨，并将信号返回到***辅助电路14中，当确认没有雨后，***辅助电路14控制步进电机13工作带动机械框架的顶盖12旋转打开至一定角度，降尘玻璃缸1和太阳能光板11暴露于自然大气环境，此时刻为第一个样品周期正式开始采集的时间，***辅助电路14会自动记录该日期时间为第一个样品开始采集的日期时间，同时太阳能光板11对***辅助电路14中的充电电池进行充电。图1是整套装置不工作时的结构示意图，图2为整套装置工作时的结构示意图。

根据最初采样频率的设置，当样品采集时间到达设定时间时，***辅助电路14记录此日期时间为第一个样品结束采集的日期时间，并控制水泵7-1和多通阀3-2启动数秒，从储稳定剂容器8向第一个样品瓶4中注入适量的稳定剂，此后***辅助电路14控制水泵7-2和两通阀2-2启动数秒，从储水容器9向降尘玻璃缸1内第一次注入淋洗降尘水，如图3和图4所示，淋洗降尘水从降尘玻璃缸1的六根支管1-1中注入，紧贴降尘玻璃缸1的内壁流到底部，此时，***辅助电路14控制两通阀2-1和多通阀3-1启动数秒，淋洗降尘水经过降尘玻璃缸1底部的过滤片结构1-2(可滤除外界杂质如小虫等)、从支管1-3流出进入第一个样品收集瓶4；根据最初设定的样品淋洗次数，重复上述淋洗操作，样品均收集到第一个样品收集瓶4中，此即完整的第一个样品采集过程。当第一个样品采集周期完成后，第二个样品采集周期按照第一个样品采集的步骤顺时开始，***辅助电路14会记录第二个样品开始采集和结束采集的日期时间，并控制样品收集到第二个样品收集瓶5中，以此类推，直到第三个样品采集结束。

在每个样品采集的过程中，***辅助电路14会按照一定的频率检测雨水传感器10来判断是否下雨。当确认出现下雨时，***辅助电路14控制步进电机13工作带动机械框架的顶盖12连同太阳能光板11翻转盖上降尘玻璃缸1，同时记录该日期时间；当下雨停止后，***辅助电路14控制机械框架的顶盖12打开继续采集，同时记录该日期时间。

图5为***辅助电路的运作框架图，其中，单片微处理器是核心，用于整套***的智能化自动检测、数据处理和过程控制。信号输入中，雨水传感器用于降水的检测，以便自动控制太阳能翻板的开启和关闭；温度湿度大气压传感器用于实时检测环境温湿度和大气压值，为测量提供必要的气象参数；储水容器液位传感器用于检测储水容器液位的高低，以便提示是否需要加水；光敏传感器用于检测环境光线的强度，以便自动控制液晶屏背光的强弱，节省电能。控制输出部分中，步进电机控制电路用于太阳能翻板的电机正反转控制，以实现翻板的自动开启和关闭；两通阀、多通阀、水泵控制电路用于控制电磁阀的开启和关闭，以实现自动冲洗和自动补液；时钟和数据存储控制电路用于时间计时和关键参数及采样数据的储存。液晶显示屏用于人机交换的现实操作。按键用于参数设置、人工干预等人机交换的信息输入。充电电池是整个***辅助电路的动力来源，可以通过太阳能光板对其充电，也可以接外接电源对其充电。

Claims (7)

1.一种全自动降尘采集器，包括机械框架，降尘缸，管道，阀门，样品瓶；其特征在于，还包括水泵，储稳定剂容器，储水容器，雨水检测器，太阳能光板，顶盖，步进电机和***辅助电路；其中，降尘缸，阀门，多个样品瓶，水泵，储稳定剂容器，储水容器置于框架内，框架分上下两层，降尘缸固接于上层，其余组件位于下层，固接于底板上，雨水检测器固接于框架外壁；降尘缸低端有一两通阀，经管道与一多通阀入口相通连，多通阀出口经管道与多个样品瓶相通连；储稳定剂容器经管道顺序与一水泵、另一多通阀入口相通连，另一多通阀出口经管道与多个样品瓶相通连；降尘缸上部有另一两通阀，经管道顺序与另一水泵、储水容器相通连；

框架上口有顶盖，框架上口一侧缘与顶盖一侧以铰链相连，铰链一端固接有步进电机；顶盖内侧有太阳能光板；

阀门、水泵、雨水检测器、步进电机和太阳能光板与***辅助电路电连接；太阳能光板为阀门、水泵、雨水检测器、步进电机供电。

2.如权利要求1所述的全自动降尘采集器，其特征在于，所述降尘缸，为玻璃缸，主体为圆柱状；在其顶部侧壁均匀分布相切入的多根玻璃支管，是淋洗降尘水的进口，分别与另一两通阀的出口相通连，另一两通阀的入口与另一水泵、储水容器相通连；

降尘缸底部中心内侧设有过滤片结构，其底部中心外侧有突出的玻璃支管，突出的玻璃支管是淋洗降尘水的出口，经两通阀、多通阀与多个样品瓶相通连。

3.如权利要求1所述的全自动降尘采集器，其特征在于，所述***辅助电路，包括六部分：单片微处理器、信号输入、控制输出、液晶显示屏、按键和充电电池；其中，信号输入部分包括雨水传感器、温度湿度大气压传感器、储水容器液位传感器和光敏传感器；控制输出部分包括步进电机控制电路，两通阀、多通阀、水泵控制电路以及时钟和数据存储控制电路；

辅助电路中的六部分以单片微处理器为核心，该单片微处理器接收信号输入部分中各传感器传送的电压或电流信号，经过判断后送出信号给控制输出部分中的各组件，实现控制仪器的目的；

液晶显示屏是用户与仪器的交互平台，用户通过按键，经单片微处理器作用后看到及设置液晶显示屏上的功能选项、菜单。

4.如权利要求1或2所述的全自动降尘采集器，其特征在于，所述多通阀，为三通阀；多个样品瓶，为三个样品瓶；多根玻璃支管，为六根。

5.一种如权利要求1所述的全自动降尘采集器的采集方法，其特征在于，包括步骤：

A)打开电源，***辅助电路工作，液晶显示屏亮，进行“参数设置”：“采样信息”、“采样频率”、“采样模式”、“样品淋洗次数”、“日期时间设置”、“当前气象参数信息”；

B)设置完成后，选择“开始采样”，第一个样品采集周期开始；同时，雨水传感器检测是否有雨，并将信号返回到***辅助电路中，当确认没有雨后，***辅助电路控制步进电机旋转，打开顶盖至一角度，降尘缸和太阳能光板暴露于自然大气环境，此时刻为第一个样品周期正式开始采集的时间；

C)***辅助电路自动记录该日期时间为第一个样品开始采集的日期时间，同时太阳能光板对***辅助电路中的充电电池进行充电；

D)根据设置的采样频率，当样品采集时间到达设定时间时，***辅助电路记录此日期时间为第一个样品结束采集的日期时间，并控制水泵和多通阀启动数秒，从储稳定剂容器向第一个样品瓶中注入适量的稳定剂，此后，***辅助电路控制另一水泵和另一两通阀启动数秒，从储水容器向降尘缸内第一次注入淋洗降尘水，淋洗降尘水从降尘缸顶部侧壁多根支管中注入，紧贴降尘缸的内壁流到底部；

E)此时，***辅助电路控制两通阀和多通阀启动数秒，淋洗降尘水经降尘缸底部过滤片结构、从突出支管流出进入第一个样品收集瓶；

F)根据设定的样品淋洗次数，重复上述淋洗操作，样品均收集到第一个样品收集瓶中，此即完成了第一个样品采集过程；

G)当第一个样品采集周期完成后，第二个、第三个样品采集周期按照第一个样品采集的步骤顺时开始，***辅助电路会记录第二个、第三个样品开始采集和结束采集的日期时间，并控制样品收集到第二个、第三个样品收集瓶中，以此类推，直到样品采集结束。

6.如权利要求5所述的采集方法，其特征在于，在每个样品采集的过程中，***辅助电路会按照设定的频率检测雨水传感器来判断是否下雨，当确认下雨时，***辅助电路控制步进电机旋转带动顶盖关闭，连同太阳能光板翻转盖上降尘缸，同时记录该日期时间；当雨停后，***辅助电路控制步进电机旋转打开顶盖，继续采集，同时记录该日期时间。

7.如权利要求5所述的采集方法，其特征在于，所述A)步中，还包括将储稳定剂容器、储水容器注满。

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