CN205449931U - 一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样*** - Google Patents

Abstract

本实用新型披露了一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其中的自动采样模块根据实际传输模块的指令自动采集空气样，数据传输模块连接有传感器模块，根据传感器模块的监测数据设定自动采样的条件禁止自动采样。该***的数据传输模块还可以与远程的数据处理中心进行数据交换、接受指令。该数据传输模块连接上气象监测模块就成为一个监测基站。由于可以设定自动采样条件，可以采集到预先设置的浓度的空气样品，而不需要人工随机采样难以获得所需空气样品。

Description

一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***

技术领域

本实用新型涉及一种环境空气质量监测用自动空气采样***，进一步涉及根据空气质量监测传感器触发的自动采样***。

背景技术

由于工业排放，污染环境日益严重，损害人们的健康。环境空气污染，异味气体的排放事件、特别是恶臭气体排放事件时常发生，需要采集空气样品，用于分析监控。

现有技术中，有人工的采样袋或采样瓶，通常是预先抽真空的采样袋或采样瓶，当操作人员，感到空气有异味、恶臭时。打开采样阀，让空气自动进入采样袋或采样瓶。之后对采集的样品进行分析。

此***需要有操作人员在发生异味空气、恶臭空气现场，等待发生，感觉有一位或恶臭时打开采样阀，需要花费很大的劳力时间，并且对操作人员具有伤害。也不能预先设定要采集的浓度。

本发明人，在长期进行空气质量监控研究开发中，发现需要自动采样***：可以设置在恶臭发生严重的位点，可以连续监测采样的装置。经过锐意研究，设计构建了结合空气异味、恶臭传感器实时连续监控来触发自动采样的***，完成了本实用新型。

实用新型内容

本实用新型提供一种在线连续环境空气质量自动监测用自动采样模块，进一步涉及根据空气质量监测传感器触发的自动采样***。

本实用新型提供在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***，包括：

自动采样模块1，被设置成当接收到数据传输模块2指令时采集空气样品；

数据传输模块2，连接有传感器模块3、自动采样模块1，被设置成监控传感器模块监测数据，依据预设条件向自动采样模块1发出采样指令；

传感器模块3，由对空气污染物或异味成分有响应的传感器组成，被设置成监测污染物或空气异味浓度。(图1)

优选地，所述的传感器模块3，可从监测污染物质浓度的传感器，例如包括用于监测TVOC浓度的TVOC传感器、用于监测H₂S浓度的H₂S传感器、和用于监测NH₃浓度的的NH₃传感器，以及监测空气异味的电子鼻气味分析***中选择或组合使用。可以依据排放气体的实际情况，选择敏感的传感器为好。该传感器模块通常提供了信号调理，设置有方便与其他设备进行数据交换，被其他设备读取数据的接口。

进一步，所述数据传输模块2，还被设置成具有与外部进行数据交换的部件，例如被设置成与数据处理中心5连接，上传数据和接收指令。(图2)

所述的自动采样模块，主要由空气样品存储容器、气泵、电动阀、气压传感器和控制***组成，用于采集空气样品。

所述的空气样品存储容器一般有气囊和气瓶构成。在采用气囊时，可以直接使用气囊，采样时直接由气泵泵入空气样品。为了避免气囊中残存的气体的影响，采用被动采样为好，即设置气囊在一个容器(气囊容置腔)构成，气囊与气囊容置腔之间设置成当气囊抽真空后，气囊与气囊容置腔之间产生负压状态，这样，事前将气囊抽成真空待用。或者直接采用气体采样瓶，例如杜瓦瓶，与控制阀和气泵配合抽真空待用。当接到采样指令时，控制***打开采样阀，使得空气由于采样容器的负压而自动进入采样容器。

自动采样器的样品存储装置可以配置1或者1个以上，配置一个以上为好，可以当采样时间间隔短时，可以连续不间断采样。

具体地，采用采样袋的自动采样模块1构成为：

置于预抽真空容置腔室11内的采样容器12，预抽真空容腔室11通过第一控制阀13与抽气泵14管线连接，预抽真空容腔室11管线连接有压力传感器15，采样容器12通过第二控制阀16管线连接环境空气；压力传感器15信号连接至控制器17，控制器17连接第一控制阀13、第二控制阀16、抽气泵14.

常态处于待机时，第一控制阀13与第二控制阀16处于关闭状态。

当压力传感器15感知容置腔室11真空度下降时，控制器17开启气泵14和开通第一控制阀13进行抽真空，保持预抽真空容置腔室11的真空度；当接收到采样指令时，控制器17打开第二控制阀16，环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器7关闭第二控制阀16，设置采样完毕状态给数据传输模块2。(图3)

或者，不必预抽真空容置腔室11，保持容置腔室11常压。当接收到采样指令时，控制器17开启气泵14和第一控制阀13进行抽真空，打开第二控制阀16、环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16、气泵14和第一控制阀13，设置采样完毕状态给数据传输模块2。

采用采样容器12为苏玛罐的具体构成为：采样苏玛罐，通过管路经过第一控制阀13与气泵14连接，经过控制阀15与压力传感器连接，经过控制阀16与环境空气连接(图4)。

通常采用苏玛罐的场合，是要保证苏玛罐的高真空度的。在上述结构中，当压力传感器15感知真空度下降时，控制器17开启气泵14和开通第一控制阀13进行抽真空，保持预抽真空气室的真空度；当接收到采样指令时，控制器17打开第二控制阀16，环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器17关闭第二控制阀16，设置采样完毕状态给数据接口。

为了方便，采样袋与气路的连接采用可拆卸连接。一般能保持***漏的连接件即可。

根据需要，采样单元可以设置1个或者1个以上，一般设置1-4个为好，实用的为1-3个：

一种结构为，所述的自动采样模块(1)为2至4个，通过控制器17并联连接数据传输模块(2)。(图5)

或者，所述的自动采样模块(1)为2至4个，并联设置共用自动采样模块(1)中的气泵(14)与控制器(17)，控制器(17)信号连接气泵(14)、及各自动采样模块(1)中的第一控制阀(13)、第二控制阀(16)、压力传感器(15)，气泵(14)与自动采样模块中的第一控制阀(13)相连。(图6、图7)

通常采集的气体样品其成分容易变化，给准确监测带来困难。因此，其采集气体样品的容器需要采用避免气体样品成分的吸附、变化的容器例如数码罐杜瓦瓶，阿默斯提供的内部特别处理的气囊。

毫无疑问，整个装置中需要电力的部件都需要配置电力，电力供应***可以根据现有技术进行配置，可以是市电，也可以是电池，特别是结合了太阳能、风能，及电能储存功能的自给电源***为好，也可以将配备市电与自给***的结合供电。在本发明人的在先申请(CN204667597U)中有详细的说明。

为了实现自动采样，所述的数据传输模块2，按照以下三种情况，向自动采样模块13发出自动采样指令，并根据需要将该事件上传给外部例如数据处理中心5：

当传感器模块读数到达设定值时；

或者当传感器模块读数超出仪器质量控制值(SQC)时；

或者当接收到外部采样指令时。

所述的当传感器模块读数到达设定值时，其中的设定值，可以设置为1个值，也可分段设置多个设定值，用于监控电子鼻读数。

当传感器模块读数超出仪器质量控制值(SQC)时，即传感器模块质量控制临界值数据(SQC)，记录了仪器正常运行时的波动范围，当读数超出正常的波动范围时，表示有异常，如果读数表示空气异味浓度超出上限，可能是空气异味发生；如果读数异常低了，可能是仪器设备出了故障，触发检查事件。

所述分段设置，例如当超出SQC上限时触发第一采样事件，在更高的设定值时触发第二采样事件，以及第三事件。即可预先根据需要和采样袋数量设置几个设定值。既可以预设，也可以根据数据处理中心指令设定。这样可以采集到需要浓度的空气样品。

当接收到外部例如数据处理中心5采样指令时，即外部例如数据处理中心5可以根据需要发出指令，进行采样。例如可以安排恶臭多发的时间段或季节段，或根据现场可能发生恶臭事件的情况进行布置。

若在数据传输模块上连接气象监测模块4，就成为一个监测基站。(图8)所述的气象监测模块4通常包括有监测空气温度、湿度、气压、风向、风速的传感器，有些气象监测模块还带有监测降水指标的传感器。被设置为监测所述***安装位置的局部区域气象信息。

数据传输模块2与数据处理中心的连接(图2)，可以是有线和无线的网络连接，可以采用GPRS方式，3G、4G方式连接，与数据处理中心交换数据、发送和接受指令。这样可以获知监测数据及采样信息和实施远程控制。

综上所述，本实用新型的自动采样***，能依据传感器监测数据发现空气质量差时，依据远程指令原位自动采集空气样品，用于分析鉴定，连续、省时、及时；可扩展用以开发多种应用。

附图说明

图1在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***示意图，由自动采样模块1、数据传输模块2、传感器模块3组成。

图2在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***示意图，由自动采样模块1、数据传输模块2、传感器模块3以及远程的数据处理中心5连接，可传输数据、接收指令。

图3在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***示意图，其中的自动采样模块的构成，留样容器为采样袋。

图4在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***示意图，其中的自动采样模块的构成，留样容器为苏玛罐。

图5在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***示意图，具有多个的自动采样模块1并联构成。

图6在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***示意图，具有多个留样单元的的自动采样模块，共用气泵14与控制器17构成，留样容器为采样袋。

图7在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***示意图，具有多个留样单元的的自动采样模块，共用气泵14与控制器17构成，留样容器为苏玛罐。

图8带有气象监测模块的在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***示意图。

具体实施方式

【自动采样模块】之一(图2)

自动采样模块1构成为：

置于预抽真空容置腔室11内的采样容器12，预抽真空容腔室11通过第一控制阀13与抽气泵14管线连接，预抽真空容腔室11管线连接有压力传感器15，采样容器12通过第二控制阀16管线连接环境空气；压力传感器15信号连接至控制器17，控制器17连接第一控制阀13、第二控制阀16、抽气泵14；当压力传感器15感知容置腔室11真空度下降时，控制器17开启气泵14和开通第一控制阀13进行抽真空，保持预抽真空容置腔室11的真空度；当接收到采样指令时，控制器17打开第二控制阀16，环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器7关闭第二控制阀16，设置采样完毕状态给数据传输模块2。电源供给抽气泵14、第一控制阀13、第二控制阀16、压力传感器15、控制器17、数据传输模块2。

常态处于待机时，第一控制阀13与第二控制阀16处于关闭状态。控制器17根据压力传感器15信号感知真空度下降时，发出启动抽气泵14，开通第一控制阀13，提高预抽真空容置腔室11的真空度，当压力传感器15信号感知真空度达到预定值时，发出关闭第一控制阀13、停止抽气泵14的信号；当控制器7接收到来自数据传输模块18的自动采样信号时，发出开通第二控制阀16，环境空气进入采样容器12，之后发出关闭第二控制阀16信号，向数据传输模块2发出采样完毕信号。

为了方便，采样袋与气路的连接采用可拆卸连接。

【自动采样模块】之二(图4)

自动采样模块1构成为：

采样容器(12)为预抽真空采样苏玛罐，管线连接有压力传感器15，通过第一控制阀13与抽气泵14管线连接，通过第二控制阀16管线与环境空气连接，压力传感器15信号连接至控制器17，控制器17连接第一控制阀13、第二控制阀16、抽气泵14。第一控制阀13、第二控制阀16，根据控制器17信号进行开关，抽气泵14根据控制器17信号开启或停止。自动采样模块1通过控制器17连接数据传输模块2。电源供给抽气泵14、第一控制阀13、第二控制阀16、压力传感器15、控制器17、数据传输模块2。

常态处于待机时，第一控制阀13与第二控制阀16处于关闭状态。控制器17根据压力传感器15信号感知真空度下降时，发出启动抽气泵14，开通第一控制阀13，提高预抽真空采样数码罐12的真空度，当压力传感器15信号感知真空度达到预定值时，发出关闭第一控制阀13、停止抽气泵14的信号；当控制器17接收到来自数据传输模块2的自动采样信号时，发出开通第二控制阀16，环境空气进入采样数码罐12，之后发出关闭第二控制阀16信号，向数据传输模块2发出采样完毕信号。

根据需要，采样单元可以设置1个或者1个以上，一般设置1-4个为好，实用的为1-3个即设置共用气泵14和控制器17并联的采样单元自动采样模块1中。(图5-7)

配置：

采样袋12：箔复合膜气体采样袋，E-switch牌，2L；

苏玛罐12：苏玛罐用Entech硅涂层采样罐苏玛罐

真空容置腔室为自制，依据采样袋规格能够放置采样袋的可开合抽真空的腔室，设置有供采样袋与管线连接的接口以及与泵和压力传感器连接的管线。

控制阀13，16：SMC型真空电磁阀VT307，24VDC，亚德客

压力传感器15：微型电子式真空压力开关，台湾KITA，KP102-R6

控制器17：西门子PLC，S7-200

【自动采样***】(图7)

在上述自动采样模块的数据传输模块2上连接有电子鼻3(阿默斯RQBOX)。

电子鼻3将监测数据经RS485传输至数据传输模块2，数据传输模块2打包上传至数据处理中心5。

【自动采样***与数据处理中心连接】(图2)

自动采样***通过数据传输模块2与数据处理中心5连接，交换数据与指令。

【自动采样触发】

数据传输模块2根据三种模式控制自动采样模块1进行采样。

1.预先设置阈值，当RQBOX的读数超出阈值；

2.将当RQBOX的读数经由SQC统计质量分析，如果数据不在正常范围内，则发送采样信号；

3.接受收到数据处理中心5所发出的采样信号后，向自动采样模块1发送采样信号。

Claims (13)

1.一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，包括：

自动采样模块(1)，被设置成当接收到数据传输模块(2)指令时采集空气样品；

数据传输模块(2)，连接有传感器模块(3)、自动采样模块(1)，被设置成监控传感器模块监测数据，依据预设条件向自动采样模块(1)发出采样指令；

传感器模块(3)，由对空气污染物或异味成分有响应的传感器组成，被设置成监测污染物或空气异味浓度。

2.根据权利要求1所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述的传感器模块(3)，选自监测污染物质浓度的传感器或监测空气异味的电子鼻的一种或组合。

3.根据权利要求2所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述监测污染物质浓度的传感器选自监测TVOC浓度的TVOC传感器、监测H2S浓度的H2S传感器、监测NH3浓度的NH3传感器的一种或组合。

4.根据权利要求1所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述的自动采样模块(1)为：置于预抽真空容置腔室(11)内的采样容器(12)，预抽真空容腔室(11)通过第一控制阀(13)与抽气泵(14)管线连接，预抽真空容腔室(11)管线连接有压力传感器(15)，采样容器(12)通过第二控制阀(16)管线连接环境空气；压力传感器(15)信号连接至控制器(17)，控制器(17)连接第一控制阀(13)、第二控制阀(16)、抽气泵(14)；

当压力传感器(15)感知容置腔室(11)真空度下降时，控制器(17)开启气泵(14)和开通第一控制阀(13)进行抽真空，保持预抽真空容置腔室(11)的真空度；当接收到采样指令时，控制器(17)打开第二控制阀(16)，环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器(17)关闭第二控制阀(16)，设置采样完毕状态给数据传输模块(2)；

或者，

当接收到采样指令时，控制器(17)开启气泵(14)和第一控制阀(13)进行抽真空，打开第二控制阀(16)、环境空气进入采样袋；当采样完毕时，控制器(17)关闭第二控制阀(16)、气泵(14)和第一控制阀(13)，设置采样完毕状态给数据传输模块(2)。

5.根据权利要求1所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述的自动采样模块(1)为预抽真空的采样容器(12)，采样容器(12)为苏玛罐，通过管路经过第一控制阀(13)与气泵(14)连接，经过管路与压力传感器(15)连接，经过控制阀(16)与环境空气连接；压力传感器(15)信号连接至控制器(17)，控制器(17)连接第一控制阀(13)、第二控制阀(16)、抽气泵(14)；当压力传感器(15)感知采样容器(12)真空度下降时，控制器(17)开启气泵(14)和开通第一控制阀(13)进行抽真空，保持采样容器(12)的真空度；当接收到采样指令时，控制器(17)打开第二控制阀(16)，环境空气进入采样容器(12)；当采样完毕时，控制器(17)关闭第二控制阀(16)，设置采样完毕状态给数据传输模块(2)。

6.根据权利要求4或5所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述的自动采样模块(1)为2至4个，通过控制器17并联连接数据传输模块(2)。

7.根据权利要求4或5所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述的自动采样模块(1)为2至4个，并联设置共用自动采样模块(1)中的气泵(14)与控制器(17)，控制器(17)信号连接气泵(14)、及各自动采样模块(1)中的第一控制阀(13)、第二控制阀(16)、压力传感器(15)，气泵(14)与自动采样模块中的第一控制阀(13)相连。

8.根据权利要求1至5任一项所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述的数据传输模块(2)还被设置成远程连接数据处理中心(5)，交换数据、接收指令。

9.根据权利要求6所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述的数据传输模块(2)还被设置成远程连接数据处理中心(5)，交换数据、接收指令。

10.根据权利要求7所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述的数据传输模块(2)还被设置成远程连接数据处理中心(5)，交换数据、接收指令。

11.根据权利要求1至5任一项所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述的数据传输模块(2)还连接有气象信息采集模块(4)，所述气象信息采集模块(4)被设置用于采集安装所述在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***位置的局部气象信息。

12.根据权利要求6所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述的数据传输模块(2)还连接有气象信息采集模块(4)，所述气象信息采集模块(4)被设置用于采集安装所述在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***位置的局部气象信息。

13.根据权利要求7所述的一种在线连续环境空气质量监测用自动空气采样***，其特征是所述的数据传输模块(2)还连接有气象信息采集模块(4)，所述气象信息采集模块(4)被设置用于采集安装所述在线连续环境空气质量自动监测用自动采样***位置的局部气象信息。