一种车载式VOCs检测系统及利用其进行VOCs检测的方法

技术领域

本发明属于气体检测技术领域，具体涉及一种车载式VOCs检测系统及利用其进行VOCs检测的方法。

背景技术

VOCs是挥发性有机化合物(Volatile Organic Compound)的英文缩写，通常指在常温下容易挥发的有机化合物的统称。这些化合物具有易挥发和亲油等特点，广泛产生于电子电气、石油化工、橡胶制品、有机溶剂制造、汽车制造、家具装饰、玩具、鞋类、油漆喷涂、化妆品等行业领域。VOCs本身具有较强毒性(如众所熟知的甲醛、苯等有毒气体都是VOCs的成份)，当居室中VOCs浓度超过一定浓度时，在短时间内人们感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力；严重时会抽搐、昏迷，并会伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。同时，VOCs参加光化学烟雾反应，也是臭氧(O

随着对环境保护要求的提高，国家和地方都在完善相关VOCs的排放标准和收费标准等体系，力求全面减少其排放总量，改善大气环境。为响应国家环保要求，企业和环保监管部门积极配置VOCs检测系统，及时了解掌握排污状况是非常有必要的。常规VOCs检测仪多采用固定式高精度仪器，固定式VOCs检测仪器一般存在配置多、检测过程复杂、体积大、重量大、价格高等缺点。

车载质谱实施VOCs走航检测，具有检测范围广，分辨率高，且可进行实时监测和较强机动性等的优点，是追踪污染气体来源的有效技术手段，有助于VOCs精确测量及精准溯源，并加深对区域大气污染分布特征和输送规律的认识。

关于车载VOCs监测仪，目前已有多项相关专利授权或公开。如申请号为“201811579141”的中国专利“一种大气挥发性有机物车载化学电离质谱走航检测装置及方法”，该发明公布一种包括走航车、化学电离质谱仪、减震座位、车外采样头、车内采样管、GPS定位器、排气管、扩展电池组、不间断电源和数据检测单元的大气挥发性有机物车载化学电离质谱走航检测装置，通过走航车上的化学电离质谱对大气VOCs进行边走边测，通过将质谱数据、GPS位置信息和电子地图融合，在电子地图上实时展示走航检测结果。申请号为“201810937674.2”的中国专利“一种车载化学电离质谱在线监测有机污染物的方法”，公布了一种气体可直接进样，不需要对样品进行预处理，具有仪器分析检测时间短，设备探测灵敏度高等优点的在线监测有机污染物的方法。授权号为“CN210775409U”的中国专利“一种车载式走航溯源监测系统”，该实用新型专利公开了一种车载式走航溯源监测系统，包括设置在流动监测车上的臭氧及VOCs一体式监测仪，能直接对大气中的臭氧、VOCs进行在线监测，并对有毒有害气体、异味特征污染物的类别，危害程度进行定性定量分析，同时通过额外搭载的积尘负荷监测仪，可对所经道路上的扬尘浓度的分布状况进行分析检测。

现有车载VOCs检测系统虽然可以实现边走边测功能，但无法根据实际检测数据和当地/区域工业分布等情况及时反馈进行智能导航，同时无法对检测路线和检测频率进行智能调整。这将导致在VOCs排放水平低的路段和地区没有降低检测频率，造成时间成本、人力资源及存储空间等的浪费，在VOCs排放水平高的地区未根据实际的工业分布进行实时路线调整和提高采样频率，不利于污染源的精准溯源。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明提供了一种车载式VOCs检测系统及利用其进行VOCs检测的方法，以至少部分解决现有车载VOCs检测系统无法根据实际检测数据和当地/区域工业分布情况及时对检测路线做出调整的技术问颗。

(二)技术方案

本发明提供了一种车载式VOCs检测系统，包括：检测装置、存储装置、导航装置以及处理装置；其中检测装置，被配置为获取待检测区域的环境空气的VOCs浓度值，并将VOCs浓度值传输至处理装置；导航装置，被配置为获取待检测区域的位置信息和周边地图信息，以便将位置信息和周边地图信息传输至处理装置；存储装置，被配置为存储检测装置的历史检测频率和历史测点密度、以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据，并将历史检测频率、历史测点密度以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据传输至处理装置；处理装置，被配置为处理VOCs浓度值、位置信息和周边地图信息、以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据，以获取目标导航路线，并将目标导航路线传输至检测装置，以便检测装置依据目标导航路线进行检测。

根据本发明的实施例，上述处理装置，还被配置为处理历史检测频率、历史测点密度、VOCs浓度值、位置信息和周边地图信息、以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据，以获得目标导航路线上的目标检测频率和目标测点密度，并将目标检测频率和目标测点密度传输至检测装置，以便检测装置依据目标导航路线上的目标检测频率和目标测点密度进行检测。

根据本发明的实施例，存储装置包括：存储器，其中存储器包括本地存储器和/或云存储器。

根据本发明的实施例，上述系统还包括：通信装置和远程终端设备；其中通信装置被配置为实现处理装置和远程终端设备之间的数据传输。

根据本发明的实施例，通信装置还被配置为实现处理装置和云存储器之间的数据传输。

根据本发明的实施例，检测装置还被配置为获取待检测区域的辅助环境信息；其中，辅助环境信息包括以下至少之一：风速信息、风向信息、温度信息、湿度信息、以及大气压力信息。

根据本发明的实施例，上述系统还包括：显示装置，其中显示装置包括：

实时数据显示单元，被配置为实时显示VOCs浓度值、待检测区域的位置信息和周边地图信息、目标导航路线、目标检测频率、目标测点密度、以及辅助环境信息；

历史数据显示单元，被配置为显示历史检测频率、历史测点密度和在历史检测位置的VOCs历史检测数据；

趋势分析显示单元，被配置为根据VOCs浓度值生成VOCs浓度值在预设测点位置随时间变化的趋势图，或在预设时间段内、且在预设检测路线上的VOCs浓度随地理位置的变化趋势分布，并显示趋势图。

根据本发明的实施例，上述系统还包括：供电装置，被配置为分别给检测装置、导航装置、处理装置、存储装置、以及显示装置供电。

本发明的实施例还提供了一种利用上述车载式VOCs检测系统进行VOCs检测的方法，包括：

通过检测装置获取VOCs浓度值；

通过导航装置获取待检测区域的位置信息和周边地图信息；

通过存储装置存储检测装置的历史检测频率和历史测点密度、以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据，并将历史检测频率、历史测点密度以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据传输至处理装置；以及

在VOCs浓度值大于等于VOCs参考浓度值的情况下，通过处理装置处理VOCs浓度值、位置信息和周边地图信息、以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据，以获取目标导航路线，并将目标导航路线传输至检测装置，以便检测装置依据目标导航路线进行检测，其中VOCs参考浓度值被预先设置并被存储在处理装置中。

根据本发明的实施例，上述方法还包括：

在VOCs浓度值大于等于VOCs参考浓度值的情况下，通过处理装置处理历史检测频率、历史测点密度、VOCs浓度值、位置信息和周边地图信息、以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据，以获得目标导航路线上的目标检测频率和目标测点密度，并将目标检测频率和目标测点密度传输至检测装置，以便检测装置依据目标导航路线上的目标检测频率和目标测点密度进行检测。

(三)有益效果

根据本发明的实施例，通过检测装置获得待检测区域的VOCs浓度值、通过导航装置获取待检测区域的位置信息和周边地图信息，通过处理装置对这些信息数据进行处理后，获得目标导航路线，以便指导车辆根据实际检测数据和当地/区域工业分布等情况及时调整检测路线，如在高污染区可调整检测路线，以便对高污染区加强检测，更有利于污染源的精准排查，且机动性强、检测准确度高，为VOCs污染防治和精准治理提供有效支撑数据，实现空气质量精细化管理。

附图说明

图1是根据本发明实施例的车载式VOCs检测系统的结构框图；

图2是根据本发明另一实施例的车载式VOCs检测系统的结构框图；

图3是根据本发明实施例的显示装置的结构框图；

图4是根据本发明实施例的VOCs检测的方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的在待检测区域进行检测的测点密度分布示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种车载式VOCs检测系统，图1是根据本发明实施例的车载式VOCs检测系统100的结构框图，如图1所示，该系统包括：检测装置101、导航装置102、存储装置103、以及处理装置104。

其中检测装置101包括：采样头、VOCs检测仪、排气管，其中，VOCs检测仪通过采样管路与采样头连接，且VOCs检测仪与处理装置104通信连接，另外，VOCs检测仪通过连接排气管，将检测完的气体排出。

采样头用于对待检测区域的环境空气进行采样获得环境空气样品。VOCs检测仪用于对环境空气样品进行检测，以实时获取待检测区域的VOCs浓度值，并将VOCs浓度值传输至处理装置104。VOCs检测仪可采用质谱仪，也可采用气相色谱仪，VOCs检测仪也可替换为其他VOCs检测设备，如光离子化检测仪或光离子化传感器(PID传感器)。

导航装置102，与处理装置104通信连接，被配置为获取待检测区域的位置信息和周边地图信息，并且将位置信息和周边地图信息传输至处理装置104，同时，导航装置102根据处理装置的处理结果在处理器的控制下对搭载该VOCs检测系统的车辆进行导航。导航装置102内搭载导航定位系统，导航定位系统可采用GPS或北斗卫星导航定位系统，以便为搭载该VOCs检测系统的车辆提供具体定位信息及导航路线。

存储装置103，被配置为存储检测装置101的历史检测频率和历史测点密度、以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据，并将历史检测频率、历史测点密度以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据传输至所述处理装置104。

处理装置104，采用中央处理器(CPU)，为该系统的控制中心，中央处理器可以采用ARM微处理器或IVB处理器等处理器。处理装置104用于对获得的信息(VOCs浓度值、位置信息和周边地图信息、以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据)进行处理，以获取目标导航路线，并将目标导航路线传输至检测装置101，智能分析检测车辆是否需要调整路线并给出建议的导航路线，以便检测装置101依据目标导航路线进行检测。

需要说明的是，本发明的实施例对搭载该VOCs检测系统的车辆本的类型不做限制。

根据本发明的实施例，通过检测装置101获得待检测区域的VOCs浓度值、通过导航装置102获取待检测区域的位置信息和周边地图信息，通过处理装置104对这些信息数据进行处理后，获得目标导航路线，以便指导车辆根据实际检测数据和当地/区域工业分布等情况及时调整检测路线，如在高污染区可调整检测路线，以便对高污染区加强检测，更有利于污染源的精准排查，且机动性强、检测准确度高，为VOCs污染防治和精准治理提供有效支撑数据，实现空气质量精细化管理。

图2是根据本发明另一实施例的车载式VOCs检测系统的结构框图。

如图2所示，该系统包括：检测装置201、导航装置202、处理装置203，存储装置204。存储装置204与处理装置203通信连接，被配置为存储检测装置201的历史检测频率和历史测点密度、以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据，并将历史检测频率、历史测点密度以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据传输至所述处理装置203。。存储装置204还用于存储处理装置203的处理结果数据。

根据本发明的实施例，处理装置203还用于对获得的信息(历史检测频率、历史测点密度、VOCs浓度值、位置信息和周边地图信息、以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据)进行处理分析，以获得目标导航路线上的目标检测频率和目标测点密度，并将目标检测频率和目标测点密度传输至检测装置201，以便检测装置201依据目标导航路线上的目标检测频率和目标测点密度进行检测。例如，某一位置的VOCs实时检测值大于参考浓度值时，位置信息和周边地图信息显示当前检测点周边有工厂等排污单位，而历史数据显示工厂的下风向的历史检测数据比上风向的检测结果大，或者下风向经常超标而上风向正常，则处理装置203会及时调整检测路线和检测评率及测点密度。

根据本发明的实施例，存储装置204可选为本地存储器和/或云存储器。

根据本发明的实施例，上述系统还包括：通信装置205和远程终端设备；通信装置205与远程终端设备通信连接，通信装置与处理装置203通信连接。其中通信装置205被配置为实现处理装置203和远程终端设备之间的数据传输。通信装置205可采用以下之一：WIFI通信设备、Zigbee通信设备、蓝牙通信设备、GPRS通信设备、4G路由设备、5G路由设备。

根据本发明的实施例，通信装置205还与云存储器通信连接。通信装置205还被配置为实现处理装置203和云存储器之间的数据传输。

存储装置204可根据处理装置203的指令实时存储检测数据和处理结果数据，也可在处理装置203的控制下经通信装置205将存储装置204的数据存储至云存储器，也可通过USB接口将存储装置204的数据传输至本地存储器或移动存储器，存储装置204的数据也可通过通信装置205无线传输至远程终端设备，远程终端设备也可通过通信装置205控制该VOCs检测系统，该远程终端设备可以为手机或电脑等终端设备，通过远程终端设备和通信装置205，可实现对该检测系统更加便捷的操控。

根据本发明的实施例，通过检测装置201获得待检测区域的实时VOCs浓度值、通过导航装置202获取待检测区域的位置信息和周边地图信息，通过处理装置203对获得的信息进行处理分析，获得目标导航路线，同时获得目标导航路线上的目标检测频率和目标测点密度，以便指导车辆根据实际检测数据和当地/区域工业分布等情况及时调整检测路线，并实时调整检测频率和测点密度，如在低污染区可降低检测频率和检测密度，如在高污染区可及时调整检测路线，同时提高检测频率和测点密度，以便对高污染区加强检测，更有利于污染源的精准排查，且机动性强、检测准确度高，为VOCs污染防治和精准治理提供有效支撑数据。

根据本发明的实施例，检测装置201还用于获取待检测区域的辅助环境信息；其中，辅助环境信息包括以下至少之一：风速信息、风向信息、温度信息、湿度信息、以及大气压力信息。通过获取辅助环境信息，便于及时掌握可能对VOCs污染物的检测造成影响的环境因素，以便于更加精准的控制检测的方式，获取更精准的检测结果。此外，这些辅助环境信息的监测数据被存储在存储装置204中。

具体地，检测装置201还包括风速传感器和风向传感器，风速传感器和风向传感器分别与处理器通信连接，风速传感器用于检测待检测区域的风速，风向传感器被配置为检测待检测区域的风向。

检测装置201还包括温湿度传感器，温湿度传感器与处理器通信连接，温湿度传感器用于检测待检测区域的温度和湿度。

检测装置201还包括大气压力传感器，大气压力传感器与处理器通信连接，用于检测待检测区域的大气压力。

根据本发明的实施例，上述系统还包括显示装置206，显示装置206与处理器通信连接，用于显示处理装置203的处理结果、实时或历史的检测数据、以及导航信息等。

根据本发明的实施例，上述系统还包括：供电装置207，供电装置207分别与检测装置201、导航装置202、处理装置203、存储装置204、通信装置205以及显示装置206电连接。供电装置207用于该检测系统，如：给检测装置201、导航装置202、处理装置203、存储装置204、通信装置205以及显示装置206等供电。供电装置207可采用锂电池，进一步，可采用大容量可充电锂电池，以便长时间连续供电，锂电池也可通过电源插头与搭载该系统的车辆的供电系统电连接。

图3是根据本发明实施例的显示装置300的结构框图。如图3所示，显示装置300包括：实时数据显示单元301、历史数据显示单元302和趋势分析显示单元303。

实时数据显示单元301，用于实时显示VOCs浓度值、待检测区域的位置信息和周边地图信息、目标导航路线、目标检测频率、目标测点密度、以及辅助环境信息，如风速、风向、温度、湿度、以及大气压力等。

历史数据显示单元302，用于显示历史检测频率、历史测点密度以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据。

趋势分析显示单元303，用于根据所述VOCs浓度值生成所述VOCs浓度值在预设测点位置随时间变化的趋势图，或在预设时间段内、且在预设检测路线上的VOCs浓度随地理位置的变化趋势分布，并显示所述趋势图。

本发明的实施例还提供了一种利用上述车载式VOCs检测系统进行VOCs检测的方法，图4是根据本发明实施例的VOCs检测的方法的流程图。如图4所示，该方法包括操作S401～S406：

在操作S401，设置VOCs参考浓度值X，其中VOCs参考浓度值X被预先存储在处理装置中，该参考值X可根据国家或当地排放标准由系统预设，也可由检测人员根据实际检测需求设置。

在操作S402，通过检测装置获取VOCs浓度值Y。

在操作S403通过导航装置获取待检测区域的位置信息和周边地图信息、并通过存储装置存储检测装置的历史检测频率和历史测点密度，以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据，并将历史检测频率、历史测点密度以及在历史检测位置的VOCs历史检测数据传输至处理装置。

在操作S404，在VOCs浓度值Y小于VOCs参考浓度值X的情况下，检测路线不变，检测装置依据原始导航路线、原始检测频率和原始测点密度进行检测。

另外在操作S405，在VOCs浓度值Y大于等于VOCs参考浓度值X的情况下(如车辆行驶至工业区周围时，VOCs浓度值Y较高)，通过处理装置处理分析获取的信息数据：历史检测频率、历史测点密度、VOCs浓度值、在历史检测位置的VOCs历史检测数据、以及位置信息和周边地图信息，以获得目标导航路线、以及目标导航路线上的目标检测频率和目标测点密度(如根据位置信息和周边地图信息，获取到工业区的地图，并生成在该工业区内的导航路线，并根据历史检测频率和历史测点密度生成比历史检测频率和历史测点密度高的目标检测频率和目标测点密度)，并将目标导航路线、目标检测频率和目标测点密度传输至检测装置。

在操作S406，检测装置依据目标导航路线、以及目标检测频率和目标测点密度进行检测。

图5是根据本发明实施例的在待检测区域进行检测的测点密度分布示意图。图中，“●”表示按照较低的测点密度进行检测，“■”表示按照中等测点密度进行检测，“★”表示按照较高的测点密度进行检测。

如图5所示，在绿化带、生活区和商业区周边，按照低于历史检测频率和历史测点密度的较低的检测频率和测点密度进行VOCs检测(如图中“●”所示检测路线)；在靠近工业区的位置，按照高于历史检测频率和历史测点密度的中等检测频率和测点密度进行VOCs检测(如图中“■”所示检测路线)；在工业区内部，则按照高于历史检测频率和历史测点密度、且高于中等检测频率和测点密度的较高检测频率和测点密度进行VOCs检测(如图中“★”所示检测路线)。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不被配置为限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。