CN113295632B - 一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置 - Google Patents

一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置，包括支撑框，支撑框的内部固定安装有监测室，监测室的内部依次安装有防护镜、调焦机构、检测机构和两轴线性电动滑台，支撑框与监测室之间安装有用于对环境进行监测的监测机构；调焦机构包括安装在监测室底部的下防护箱，下防护箱的内部通过轴承安装有转轴，转轴的外表面固定安装有齿轮，齿轮的顶部啮合有齿条。本发明通过光线强度传感器能够对光束的位置进行检测并将检测信号传递给分析***，分析***根据检测数据控制两轴线性电动滑台带动位于光纤位于监测室内部的一端移动，使得光纤位于监测室内部的一端与发射器的光束对准，从而实现光纤位置的自动远程校准。

Description

一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置
技术领域
本发明涉及污染监测技术领域，尤其涉及一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置。
背景技术
环境污染指自然的或人为的破坏，向环境中添加某种物质而超过环境的自净能力而产生危害的行为，由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态***，进而造成了环境污染的情况，环境污染的分为多种，其中空气污染是常见的环境污染类型。
现有技术中通过差分吸收光谱法能够对空气环境中的污染进行监测，其原理是发射器向光纤发射具有确定光谱的光束，光束经过监测室时由被测物质所吸收，吸收后的光信号由光纤接收并传送到光谱仪中的分光***进行分光后再投射到CCD阵列上，经CCD阵列转化为电信号，再经模数转化后输入计算机进行处理，即可得知监测结果。
在使用前为保证光纤与发射器对准，需要对光纤的位置进行校准，现有技术中这一操作是通过手动的方式来实现的，其操作较为麻烦，难以实现远程在线校准。因此我们提出一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置，包括支撑框，所述支撑框的内部固定安装有监测室，所述监测室的内部依次安装有防护镜、调焦机构、检测机构和两轴线性电动滑台，所述支撑框与监测室之间安装有用于对环境进行监测的监测机构；
所述调焦机构包括安装在监测室底部的下防护箱，所述下防护箱的内部通过轴承安装有转轴，所述转轴的外表面固定安装有齿轮，所述齿轮的顶部啮合有齿条，所述齿条的顶部安装有支撑座，所述支撑座的顶部安装有位于监测室内部的凸透镜，所述监测室的内部还安装有位于凸透镜远离防护镜一侧的准直透镜；
所述检测机构包括安装在监测室顶部的上防护箱，所述上防护箱与监测室之间安装有传动轴，所述传动轴的外表面安装有支撑板，所述支撑板的一侧均匀安装有光线强度传感器，所述支撑板的另一侧均匀安装有位置传感器。
优选地，所述下防护箱的正面安装有下驱动电机，所述下驱动电机的输出轴延伸至下防护箱的内部且与转轴相连。
优选地，所述齿条的两侧对称安装有限位条，所述限位条的外表面滑动连接有限位导轨，所述限位导轨与下防护箱的内壁连接。
优选地，所述上防护箱与监测室的外部之间安装有上驱动电机，所述上驱动电机的输出轴延伸至监测室的内部且与传动轴相连，所述光线强度传感器和位置传感器以支撑板为中心对称。
优选地，所述检测机构包括安装在监测室一侧的发射器和安装在支撑框内腔底部的分析***，所述发射器与分析***之间通过导线相连，所述两轴线性电动滑台与分析***之间连接有光纤。
优选地，所述监测室的底部安装有进气管和出气管，所述进气管和出气管上均安装有阀门，且出气管上还安装有抽气泵。
优选地，所述监测室的顶部依次安装有温度检测管、压力检测管、和氧气管，所述温度检测管和压力检测管的顶部分别安装有温度传感器和气压传感器，所述氧气管上安装有控制阀。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
1、通过光线强度传感器能够对光束的位置进行检测并将检测信号传递给分析***，分析***根据检测数据控制两轴线性电动滑台带动位于光纤位于监测室内部的一端移动，使得光纤位于监测室内部的一端与发射器的光束对准，从而实现光纤位置的远程在线校准，易于使用。
2、通过位置传感器能够在校准过程中检测光纤位于监测室内部一端的位置，从而能够提高校准的准确性，通过上驱动电机带动传动轴和支撑板转动能够在校准完成之后将支撑板转至上防护箱内，从而避免监测时支撑板影响光纤对光束的接收。
3、通过设置凸透镜能用于对发射器发出的光束进行聚焦，使得聚焦点落在准直透镜中部，通过准直透镜能够将聚集后分散的光束变成一条水平光束，进而能够便于光纤对光束进行接收。
4、通过下驱动电机带动转轴和齿轮转动能够使齿条水平移动，通过齿条能够带动凸透镜移动，能够根据发射器发出的光束情况调整凸透镜与准直透镜之间的距离，进而保证聚焦点能够落在准直透镜上，从而便于准直透镜对光束进行准直。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置的结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置局部剖视的结构示意图；
图3为本发明提出的一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置正视的结构示意图；
图4为本发明提出的一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置监测室的内部的结构示意图；
图5为本发明提出的一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置齿轮的结构示意图；
图6为本发明提出的一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置支撑板的结构示意图；
图7为本发明提出的一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置图2中A处放大的结构示意图。
图中：1、支撑框；2、监测室；3、防护镜；4、下防护箱；5、下驱动电机；6、转轴；7、齿轮；8、齿条；9、支撑座；10、凸透镜；11、限位条；12、限位导轨；13、上防护箱；14、上驱动电机；15、传动轴；16、支撑板；17、光线强度传感器；18、位置传感器；19、两轴线性电动滑台；20、光纤；21、分析***；22、发射器；23、进气管；24、出气管；25、抽气泵；26、温度检测管；27、压力检测管；28、氧气管；29、温度传感器；30、气压传感器；31、准直透镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-7，一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置，包括支撑框1，支撑框1的内部固定安装有监测室2，监测室2的内部依次安装有防护镜3、调焦机构、检测机构和两轴线性电动滑台19，支撑框1与监测室2之间安装有用于对环境进行监测的监测机构，防护镜3采用低折射率的镜片制作而成，其对光束的折射率可以忽略不计，通过设置防护镜3能够对其右侧的部件进行防护，能够放置空气中的污染物对监测室2内位于防护镜3右侧的部件造成损伤；
调焦机构包括安装在监测室2底部的下防护箱4，下防护箱4的内部通过轴承安装有转轴6，转轴6的外表面固定安装有齿轮7，齿轮7的顶部啮合有齿条8，齿条8的顶部安装有支撑座9，支撑座9的顶部安装有位于监测室2内部的凸透镜10，监测室2的内部还安装有位于凸透镜10远离防护镜3一侧的准直透镜31，当光束由凸透镜10聚焦后，光束汇聚成一个点，而准直透镜31具有对光束的准直功能，可以将光束汇聚后准直为一条平行光束，便于光线强度传感器17的检测；
下防护箱4的正面安装有下驱动电机5，下驱动电机5的输出轴延伸至下防护箱4的内部且与转轴6相连，齿条8的两侧对称安装有限位条11，限位条11的外表面滑动连接有限位导轨12，限位导轨12与下防护箱4的内壁连接，通过限位条11和限位导轨12的相互配合能够对齿条8进行支撑和限制，使得齿条8能够水平移动，下驱动电机5和上驱动电机14可适用的型号均为XD-37GB555；
检测机构包括安装在监测室2顶部的上防护箱13，上防护箱13与监测室2之间安装有传动轴15，传动轴15的外表面安装有支撑板16，支撑板16的一侧均匀安装有光线强度传感器17，支撑板16的另一侧均匀安装有位置传感器18，光线强度传感器17和位置传感器18均设置有多个，且多个光线强度传感器17之间相互接触，多个位置传感器18之间相互接触；
上防护箱13与监测室2的外部之间安装有上驱动电机14，上驱动电机14的输出轴延伸至监测室2的内部且与传动轴15相连，光线强度传感器17和位置传感器18以支撑板16为中心对称，当对应的光线强度传感器17和对应的位置传感器18同时检测到信号时，则发射器22与光纤20的位置相对应，光线强度传感器17可适用的型号为NHZD10型光线强度传感器，位置传感器18可适用的型号为GUH10型位置传感器；
检测机构包括安装在监测室2一侧的发射器22和安装在支撑框1内腔底部的分析***21，发射器22与分析***21之间通过导线相连，两轴线性电动滑台19与分析***21之间连接有光纤20，两轴线性电动滑台19能够带动光纤20位于监测室2内的一端水平以及竖直方向移动，从而调整光纤20位于监测室内2内部的一端的位置，监测室2的底部安装有进气管23和出气管24，进气管23和出气管24上均安装有阀门，且出气管24上还安装有抽气泵25，分析***21由光谱仪、计算机和控制器组成，控制器与温度传感器29、气压传感器30、发射器22、光线强度传感器17、位置传感器18、两轴线性电动滑台19、上驱动电机14和传动轴15电性连接，控制器用于控制发射器22、上驱动电机14、传动轴15和两轴线性电动滑台19的运行状态，光纤20接收的光束信号能够传递给光谱仪；
监测室2的顶部依次安装有温度检测管26、压力检测管27、和氧气管28，温度检测管26和压力检测管27的顶部分别安装有温度传感器29和气压传感器30，氧气管28上安装有控制阀，通过设置温度传感器29能够对监测室2内空气的温度进行检测，通过设置气压传感器30能够对监测室2的气压进行检测，温度传感器29可适用的型号为MK-01型温度传感器，气压传感器30可适用的型号为JC-1000-HSM型气压传感器。
工作原理：
本发明中，首先关闭出气管24上的阀门，通过管道将氧气管28与氧气瓶相连并打开氧气管28上的控制阀，通过氧气管28向监测室2内通入氧气，通过氧气将监测室2内残留的空气由进气管23排出，然后关闭进气管23上的阀门以及氧气管28上的控制器，启动上驱动电机14，通过上驱动电机14带动传动轴15转动使得支撑板16与防护镜3平行，此时支撑板16状态如图4所示，通过发射器22向凸透镜10发射光束，光束经过凸透镜10后聚焦，且聚焦点落在准直透镜31上后由准直透镜31对光束进行准直，使得光束聚焦后水平照射到光线强度传感器17上，通过光线强度传感器17检测到光束的位置并将数据传递给分析***21，通过位置传感器18检测光纤20的位置并将数据传递给分析***21，分析***21接收到光束位置数据以及光纤20位置数据之后进行对比，若两者位置在同一水平线，则无需校准，若两者位置不在同一水平线则分析***21控制两轴线性电动滑台19运行，通过两轴线性电动滑台19带动光纤20位于监测室2内部的一端移动并与光束的位置对准，从而实现自动校准，体现了该监测装置的人工智能，校准完成之后通过上驱动电机14带动传动轴15反向转动，使得传动轴15转至上防护箱13内，打开进气管23和出气管24上的阀门并启动抽气泵25，通过抽气泵25将空气由进气管23输送至监测室2内，发射器22向光纤20发射光束，光束进入监测室2内由监测室2内空气中的被测物质所吸收，吸收后的光束信号由光纤20传送分析***21内光谱仪中的分光***进行分光后再投射到CCD阵列上，经CCD阵列转化为电信号，再经模数转化后输入分析***21内的计算机进行处理，即可得知监测结果，计算机处理后数据可通过物联网上传至环保局检测中心信息***，从而实现大数据的共享。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置，包括支撑框(1)，其特征在于，所述支撑框(1)的内部固定安装有监测室(2)，所述监测室(2)的内部依次安装有防护镜(3)、调焦机构、检测机构和两轴线性电动滑台(19)，所述支撑框(1)与监测室(2)之间安装有用于对环境进行监测的监测机构；
所述调焦机构包括安装在监测室(2)底部的下防护箱(4)，所述下防护箱(4)的内部通过轴承安装有转轴(6)，所述转轴(6)的外表面固定安装有齿轮(7)，所述齿轮(7)的顶部啮合有齿条(8)，所述齿条(8)的顶部安装有支撑座(9)，所述支撑座(9)的顶部安装有位于监测室(2)内部的凸透镜(10)，所述监测室(2)的内部还安装有位于凸透镜(10)远离防护镜(3)一侧的准直透镜(31)；
所述检测机构包括安装在监测室(2)顶部的上防护箱(13)，所述上防护箱(13)与监测室(2)之间安装有传动轴(15)，所述传动轴(15)的外表面安装有支撑板(16)，所述支撑板(16)的一侧均匀安装有光线强度传感器(17)，所述支撑板(16)的另一侧均匀安装有位置传感器(18)；
所述下防护箱(4)的正面安装有下驱动电机(5)，所述下驱动电机(5)的输出轴延伸至下防护箱(4)的内部且与转轴(6)相连；
所述齿条(8)的两侧对称安装有限位条(11)，所述限位条(11)的外表面滑动连接有限位导轨(12)，所述限位导轨(12)与下防护箱(4)的内壁连接；
所述上防护箱(13)与监测室(2)的外部之间安装有上驱动电机(14)，所述上驱动电机(14)的输出轴延伸至监测室(2)的内部且与传动轴(15)相连，所述光线强度传感器(17)和位置传感器(18)以支撑板(16)为中心对称；
所述检测机构包括安装在监测室(2)一侧的发射器(22)和安装在支撑框(1)内腔底部的分析***(21)，所述发射器(22)与分析***(21)之间通过导线相连，所述两轴线性电动滑台(19)与分析***(21)之间连接有光纤(20)；
所述监测室(2)的顶部依次安装有温度检测管(26)、压力检测管(27)、和氧气管(28)，所述温度检测管(26)和压力检测管(27)的顶部分别安装有温度传感器(29)和气压传感器(30)，所述氧气管(28)上安装有控制阀。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置，其特征在于，所述监测室(2)的底部安装有进气管(23)和出气管(24)，所述进气管(23)和出气管(24)上均安装有阀门，且出气管(24)上还安装有抽气泵(25)。
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