CN204461972U

CN204461972U - 一种用于监测环境中pm2.5的便携式监测设备***

Info

Publication number: CN204461972U
Application number: CN201520021714.0U
Authority: CN
Inventors: 黄进财; 廖建飞; 王红梅; 陈明芳; 尹海昌; 陈斗雪; 李永祥
Original assignee: Zhuhai Yiner Science & Technologies Inc; Guangdong Institute of Science and Technology
Current assignee: Zhuhai Yiner Science & Technologies Inc; Guangdong Institute of Science and Technology
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2025-01-13

Abstract

本实用新型公开了一种用于监测环境中PM2.5的便携式监测设备***，包括PM2.5采样器、颗粒计数器、中央处理器、数据库和显示器；PM2.5采样器和颗粒计数器相连接；颗粒计数器将计算数目传递至中央处理器；PM2.5采样器12包括外壳，外壳设置入口和出口，入口包括倾斜壁，可直接从大气中接收颗粒物质，出口与颗粒计数器相连；入口和出口位于外壳的相对端；外壳包括罩部，罩部位于外壳最上方，便于快速闭合外壳上方或拧到外壳上；PM2.5采样器的外壳内部有一个内核和罩部结合，内核的底部和入口的底部之间有一个距离，内核的底部和出口的顶部之间有间隙，距离和间隙基于取样器的大小而设定，料斗区位于外壳末端以保留较大颗粒物。

Description

一种用于监测环境中PM2.5的便携式监测设备***

技术领域

本实用新型涉及环境监测领域，尤其涉及用于监测环境中PM2.5的便携式监测设备***。

背景技术

在过去的数年，为提高人类生存的环境，进而改善人体健康，空气质量的监测逐渐成为社会关注的焦点，监测环境空气质量可通过测定空气中相对颗粒物质数量来实现，颗粒物质包括较大颗粒物质和较小颗粒物质，这些颗粒物质漂浮于空气中，容易被人体吸入呼吸***中；在当前，环保法规已经将PM2.5的监测作为例行监测，已成为环境空气质量监测的重点项目；因此，为了应对越来越恶化的环境空气，提高空气质量监测，各种空气质量监测装置在不断提高，这些装置可用于研究目的，研究PM2.5污染的特性，以控制PM2.5的水平；然而这些目前已知的设备常常体积较大，只能在特定位置进行监测，造成所得结果与实际情况偏差较大，且不容易移动，因此，亟需一种便携式PM2.5监测设备***来改善此种情况。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于监测环境中PM2.5的便携式监测设备，解决传统监测设备体积大，只能定点监测不能便携式操作的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于监测环境中PM2.5的便携式监测设备***；***包括PM2.5采样器、颗粒计数器、中央处理器、数据库和显示器；利用该***进行的环境监测可以实时进行；PM2.5采样器为单流旋流器或单流旋流装置，PM2.5采样器和颗粒计数器相连接； PM2.5采样器通过入口从大气中接收颗粒物质或经由空气传播的颗粒物质，然后从小颗粒物质或比规定尺寸小的颗粒物质中分离较大的颗粒物质；PM2.5采样器收集粒径为2.5μm的颗粒物质，其粒径规定大小2.5μm由世界卫生组织(WHO)的规范标准指标执行；颗粒物质被分离后，较小的颗粒物质经出口流出PM2.5采样器，且被引导至颗粒计数器中。颗粒计数器是一个能够计算进入其中的粒子数目的工具；颗粒计数器包括一个泵，泵从PM2.5采样器中将更小的颗粒物质从出口中抽吸出来；所述泵提供足够的吸力，以抽吸空气传播中的微粒物质进入PM2.5采样器中，进而协助产生气流来分离颗粒物质；颗粒计数器接收PM2.5采样器所收集的小颗粒物质，且统计出在颗粒计数器中的小颗粒质数目；在另一个实施方式中，颗粒计数器测量、计算单个颗粒物质的数目以及较小颗粒物质的尺寸；然后将颗粒物质的大小和数目转换成数字信号，颗粒计数器也可以测量或计算所收集的其他类型的小颗粒质。颗粒计数器和中央处理器相连，发送颗粒物质数量或数字信号，颗粒计数器发送的数据有可能包含着其他的小颗粒物质数目，这个数据或信息由中央处理器处理；数据库用于存储数目或数字信号，其他数据或任何测量结果或从颗粒计数器中得到的计算结果；数据处理后，中央处理器将结果显示在显示器上以供使用者查看，显示的信息可以是但又不限于空气中环绕***的PM2.5水平(单位为μg/m³)；此外，使用高分辨率的颗粒计数器，可以通过颗粒物质的数量和计算体积之间的线性关系得出颗粒的质量浓度；在一种实施方式中，所有通过出口离开PM2.5采样器的颗粒物质的质量被视为小于规定的颗粒物质的质量；所述的颗粒物质小于2.5μm，也就是PM2.5，为了推断出从PM2.5采样器中离开的PM2.5的数量，采用数据处理算法。

颗粒计数器安装在PM2.5采样器的上方，PM2.5采样器还可包括多个入口端口，该入口与外壳间夹角的角度小于15°，入口与外壳间夹角的角度也可小于30°，以尽量减少在采样过程中的颗粒物损失以及空气总流量中PM2.5的界限粒径，以改善消颗粒物质的收集和分离。

PM2.5采样器包括上部呈圆柱体，下部锥形的外壳，外壳上设置入口，入口有一个正方形横截面开口，也可为其他横截面开口；入口包括倾斜壁，入口可直接从大气中接收颗粒物质，也可通过软管直接连接至入口，以输入颗粒物质填充PM2.5采样器；颗粒物质也可通过泵的抽吸压力进入采样器中；外壳的底部为出口，出口与颗粒计数器相连，PM2.5采样器采集到的颗粒物质通过出口传送至颗粒计数器；入口和出口位于外壳的相对端，使空气流动为单向流动，因此颗粒物质的流动方向和空气流动方向相同；外壳包括罩部，罩部位于外壳最上方，便于快速闭合外壳上方或拧到外壳上。PM2.5采样器的内部表面使用导电材料制成，以避免由于静电作用引起颗粒沉积于取样器内表面，进而引起粒子损失。PM2.5采样器的外壳内部有一个内核，该内核由导电材料制成，罩部和内核结合，内核的底部和入口的底部之间有一个距离，内核的底部和出口的顶部之间有间隙，距离和间隙基于取样器的大小而设定；出口的顶部部分的进口角应小于或等于30°。包括各种尺寸颗粒物质的污浊空气通过入口被吸入采样器中，由于存在内核，空气流被迫旋转、气旋运动或产生切向的气流模式预分离PM2.5，空气和较小颗粒物质沿同一方向离开出口，较大颗粒物仍然留在外壳的料斗区。

本实用新型所揭示的便携式或小型旋风式采样装置相对于较大旋风式采样装置具有很大的优势。微型气旋装置使PM2.5采样器或感测装置为便携式，而不是永久固定和只能监测一个特定位置的空气质量。简单方便，具有很强的实用性。

附图说明

图1为本实用新型***框图示意图。

图2a为本实用新型透视图。

图2b为本实用新型外壳和内部部件的侧视图。

图2c为本实用新型沿图2b中所取的2c-2c线的剖视图。

图2d为本实用新型在空气流动模式中的示意图透视图。

图2e为本实用新型在空气流动模式中的示意侧视图。

其中：***10、PM2.5采样器12、颗粒计数器14、入口16、出口17、中央处理器18、数据库20、显示器22、外壳24、罩部28、内核30、距离31、间隙32、料斗区33。

具体实施方式

下面结合附图所描述的实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示的一种用于监测环境中PM2.5的便携式监测设备***10的框图示意图；***10包括PM2.5采样器12、颗粒计数器14、中央处理器18、数据库20和显示器22；利用该***10进行的环境监测可以实时进行；PM2.5采样器12为单流旋流器或单流旋流装置，PM2.5采样器12和颗粒计数器14相连接；PM2.5采样器12通过入口16从大气中接收颗粒物质或经由空气传播的颗粒物质，然后从小颗粒物质或比规定尺寸小的颗粒物质中分离较大的颗粒物质；PM2.5采样器12收集粒径为2.5μm的颗粒物质，其粒径规定大小2.5μm是由世界卫生组织(WHO)的规范标准指标；颗粒物质的直径小于2.5μm也称为微粒；颗粒物质被分离后，较小的颗粒物质经出口17流出PM2.5采样器12，且被引导至颗粒计数器14中。颗粒计数器14是一个能够计算进入其中的粒子数目的工具；颗粒计数器14包括一个泵(未示出)，该泵从PM2.5采样器12中将更小的颗粒物质从出口17中抽吸出来；所述泵提供足够的吸力，以抽吸空气传播中的微粒物质进入PM2.5采样器12中，进而协助产生气流来分离颗粒物质；颗粒计数器14接收PM2.5采样器12所收集的小颗粒物质，且统计出在颗粒计数器14中的小颗粒质数目；在另一个实施方式中，颗粒计数器14测量、计算单个颗粒物质的数目以及较小颗粒物质的尺寸；然后将颗粒物质的大小和数目转换成数字信号，颗粒计数器14也可以测量或计算所收集的其他类型的小颗粒质；颗粒计数器14在计数过程中使用光散射、光遮拦、电子技术或直接成像技术。颗粒计数器14和中央处理器18相连，发送颗粒物质数量或数字信号，颗粒计数器14发送的数据有可能包含着其他的小颗粒物质数目，因此，这个数据或信息由中央处理器18处理；数据库20用于存储数目或数字信号，其他数据或任何测量结果或从颗粒计数器14中得到的计算结果；数据处理后，中央处理器18将结果显示在显示器22上以供使用者查看，显示的信息可以是但又不限于空气中环绕***10的PM2.5水平(单位为μg/m³)；此外，使用高分辨率的颗粒计数器14，可以通过颗粒物质的数量和计算体积之间的线性关系得出颗粒的质量浓度；在一个优选实施方式中，颗粒物质的数目通过中央处理器18处理，进而可以测量颗粒物质的质量浓度和颗粒直径，在实际操作时，中央处理器18可以使用不同的方法处理从颗粒计数器14接收到的数据。在一种实施方式中，所有通过出口17离开PM2.5采样器12的颗粒物质的质量被视为小于规定的颗粒物质的质量；所述的颗粒物质小于2.5μm，也就是PM2.5。为了推断出从PM2.5采样器12中排出的PM2.5的数量，采用数据处理算法。此处，至少有两种方法来计算从PM2.5采样器12中离开的颗粒物的质量：1)将收集到的小颗粒物质的质量相加；2)基于从颗粒计数器14中得到的颗粒质量的对数正态分布来计算。确定质量后，这些信息传送至中央处理器18进行处理，进而显示。

颗粒计数器14安装在PM2.5采样器12的上方位置，PM2.5采样器12还可包括多个入口16端口，该入口16与外壳24间的夹角的角度小于15°，入口16与外壳24间的夹角的角度也可小于30°，以尽量减少在采样过程中的颗粒物损失以及空气总流量中PM2.5的界限粒径，以改善消颗粒物质的收集和分离。

如图2a所示的PM2.5采样器12包括上部呈圆柱体，下部锥形的外壳24，外壳24上设置入口16，入口16的横截面形状为正方形，也可为其他横截面形状；入口16包括倾斜壁26，入口26可直接从大气中接收颗粒物质，也可通过软管(未示出)直接连接至入口16，以输入颗粒物质填充PM2.5采样器12；颗粒物质也可通过泵的抽吸压力进入采样器中；外壳24的底部为出口17，出口17与颗粒计数器14相连，PM2.5采样器12采集到的颗粒物质通过出口17传送至颗粒计数器14；入口16和出口17位于外壳24的相对端，使空气流动为单向流动，因此颗粒物质的流动方向和空气流动方向相同；外壳24包括罩部28，罩部28位于外壳24最上方，便于快速闭合外壳24上方或拧到外壳24上。PM2.5采样器12的内部表面使用导电材料制成，以避免由于静电作用引起颗粒沉积于取样器内表面，进而引起粒子损失；换言之，外壳24的内表面、入口16的内表面和出口17的内表面全部由导电材料制成，例如金属或导电塑料。

如图2b所示的PM2.5采样器12的外壳24内部有一个内核30，该内核30由导电材料制成，图2c所示的罩部28和内核30结合，图2d所示为取样器12的外壳24的透视图，图2e所示为取样器12的前视图；从图2e中可知，内核30的底部和入口16的底部之间有一个距离31，内核30的底部和出口17的顶部之间有间隙32，距离31和间隙32基于取样器12的大小而设定；出口17的顶部部分与外壳24间的的进口角应小于或等于30°。

在操作中，包括各种尺寸颗粒物质的污浊空气通过入口16被吸入采样器 12中，由于存在内核30，空气流被迫旋转、气旋运动或产生切向的气流模式预分离PM2.5，空气和较小颗粒物质沿同一方向离开出口17，较大颗粒物仍然留在外壳24的料斗区33。

Claims

1.一种用于监测环境中PM2.5的便携式监测设备***，可实时进行环境空气质量监测，其特征是：包括PM2.5采样器、颗粒计数器、中央处理器、数据库和显示器；所述PM2.5采样器和颗粒计数器相连，颗粒计数器和中央处理器相连，以处理颗粒计数器中数据；所述中央处理器连接有数据库和显示器；所述PM2.5采样器包括外壳，外壳上部呈圆柱体，下部锥形，外壳设置入口和出口，入口包括倾斜壁，直接从大气中接收颗粒物质，出口与颗粒计数器相连；所述入口和出口位于外壳的相对端，使空气流动为单向流动且颗粒物质的流动方向和空气流动方向相同；所述外壳最上方设置有罩部，以拧到外壳上与外壳连接；所述PM2.5采样器包括内核，罩部和内核结合，内核的底部和入口的底部间隔设置，内核的底部和出口的顶部之间有间隙；出口的顶部部分与外壳间的夹角的角度小于或等于30°；所述外壳还设置有料斗区，位于出口处以保留大颗粒物质。

2.根据权利要求1所述的一种用于监测环境中PM2.5的便携式监测设备***，其特征是：所述PM2.5采样器为单流旋流器，PM2.5采样器的内部表面可导电，PM2.5采样器包括多个入口，入口与外壳间的夹角的角度小于15°；所述入口外形为方形；所述内核是导电材料制成的内核。

3.根据权利要求1所述的一种用于监测环境中PM2.5的便携式监测设备***，其特征是：所述入口与外壳间的夹角的角度等于30°。