一种大气颗粒污染物采样及样品预处理实时在线检测装置

技术领域

本发明涉及一种大气颗粒污染物检测装置，特别涉及一种大气颗粒污染物采样及样品预处理实时在线检测装置。

背景技术

大气污染是目前重视度高、关注面广的环境问题之一。在诸多空气污染物中，微颗粒因粒径小、成分复杂、毒性成分多，污染危害较为显著，成为关注的焦点。广大科研工作者对微颗粒的主要来源、微颗粒成分，及其对身体健康的影响等方面开展了广泛、深入的研究。而大气微颗粒采集是开展研究的重要环节，样品品质对研究结论的准确性和导向性有较大影响。

目前，大气微颗粒采样的主要方法是将滤膜直接暴露在大气中或采样器将空气吸入密闭空间，利用微颗粒的重力作用进行自然沉降，将颗粒物收集在滤膜，采样完成后将滤膜取回，在实验室进行样品后处理。大气微颗粒样品为特定周期内的综合采样结果，采样样品及外围因素(温度、湿度等)数据在时间尺度上的准确性和一致性不足。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种大气颗粒污染物采样及样品预处理实时在线检测装置，能够针对大气污染样品原位采样及处理的需求，结合装置自主供电、自主过滤、自主检测的需求，实现装置长时间自主供电、自动采样及数据上传，具有结构紧凑、适用性广、自动化程度高的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大气颗粒污染物采样及样品预处理实时在线检测装置，包括收集漏斗6，所述收集漏斗6下端悬垂于收集器8内上方；收集器8出口与一级过滤器9进口相连接，一级过滤器9出口与二级过滤器11进口相连接，二级过滤器11出口与三级过滤器13进口相连接；三级过滤器13出口与框架1内底部的滤液收集瓶15进口相连接，所述收集器8、一级过滤器9、二级过滤器11、三级过滤器13底部出口处均安装有微重力传感器17。

所述收集器8下部设有电子流量控制阀。

所述微重力传感器17信号输出端与A/D转换电路18连接，A/D转换电路18将电压信号转换为数字信号，通过GPIO接口将数字信号传递至MCU处理器19；安装于外界大气环境的温湿度传感器16将采集到的信号通过I2C端口传递至MCU处理器19；MCU处理器19将收集的信号通过RS232传递至4G网络模块23，4G网络模块23将数据发送至云平台；电子流量控制阀信号端与MCU处理器19信号端双向连接。

所述MCU处理器19的供电输入端通过太阳能电源管理板21分别连接太阳能板20及可充电电池22；白天，太阳能电源管理板21将输入电流整合，一部分给MCU处理器19供电，一部分给可充电电池22充电；夜晚，太阳能电源管理板21将可充电电池22电流转化为MCU处理器19供电。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、通过收集器8、一级过滤器9、二级过滤器11、三级过滤器13及滤液收集瓶15将大气雨水及沉降物分级过滤采样，可对不同直径颗粒物进行分形，并将数据上传云平台，提高了样品质量，实现了样品形成过程监测；

2、通过微重力传感器17对大气雨水及沉降物进行动态监测，温湿度传感器16提供外围因素(温度、湿度)动态监测数据，结合包括MCU处理器19、太阳能板20的供电及信号处理整合，实现了时间尺度上样品及环境数据采集，并进行了装置实验测试，本发明可以对大气微颗粒采样过程样品采集重量及环境温度、湿度等参数变化记录，有利于探究样品中微颗粒等与环境温湿度等参数之间的联系，并实现长航时持续监测采样，为环境科研工作者提供高品质、高质量大气微颗粒样品。具有结构紧凑、适用性广、自动化程度高的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的流程框图。

图中：1、框架；2、安装支撑板；3、连接角件；4、第一安装平台；5、上盖板；6、收集漏斗；7、收集器支架；8、收集器；9、一级过滤器；10、第二安装平台；11、二级过滤器；12、第三安装平台；13、三级过滤器；14、第四安装平台；15、滤液收集瓶；16、温湿度传感器；17、微重力传感器；18、A/D转换电路；19、MCU处理器；20、太阳能板；21、太阳能电源管理板；22、可充电电池；23、4G网络模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述：

参见图1，一种大气颗粒污染物采样及样品预处理实时在线检测装置，包括框架1及框架1内自上而下设置的收集漏斗6、收集器8、一级过滤器9、二级过滤器11、三级过滤器13及滤液收集瓶15；所述收集器8、一级过滤器9、二级过滤器11、三级过滤器13底部出口处均安装有微重力传感器17；微重力传感器17对分级过滤前后大气雨水及沉降物的重量变化进行监测。

所述框架1包括其顶部设置的上盖板5，上盖板5下方且框架1两侧的安装支撑板2之间，通过连接角件3自上而下分别连接有第一安装平台4、第二安装平台10、第三安装平台12及第四安装平台14；上盖板5中间设有收集漏斗6，第一安装平台4顶部设置有收集器支架7，收集器8安装于收集器支架7中间，收集漏斗6下端悬垂于收集器8内上方；收集器8出口与第二安装平台10顶部中间设置的一级过滤器9进口相连接，一级过滤器9出口与第三安装平台12顶部中间设置的二级过滤器11进口相连接，二级过滤器11出口与第四安装平台14顶部中间设置的三级过滤器13进口相连接，三级过滤器13出口与框架1内底壁中间设置的滤液收集瓶15进口相连接。

所述收集器8下部设有电子流量控制阀。

参见图2，所述微重力传感器17信号输出端与A/D转换电路18连接，A/D转换电路18将电压信号转换为数字信号通过GPIO接口将信号传递至MCU处理器19；安装于外界大气环境的温湿度传感器16将采集到的信号通过I2C端口传递至MCU处理器19；MCU处理器19将收集的信号通过RS232传递至4G网络模块23，4G网络模块23将数据发送至云平台；电子流量控制阀阀信号端与MCU处理器19信号端双向连接，对收集器8的流量进行控制，太阳能板20通过线缆与太阳能电源管理板21连接，白天，太阳能电源管理板21将输入电流整合，一部分给MCU处理器19供电，一部分给可充电电池22充电；夜晚，太阳能电源管理板21将可充电电池22电流转化为MCU处理器19供电。

本发明的工作原理为：

大气雨水及沉降物通过收集漏斗6汇集后流入收集器8，收集器8下部安装电子流量控制阀控制收集器8的流量，收集物流入一级过滤器9，一级过滤器9对收集物进行处理过滤，再依次流入二级过滤器11及三级过滤器13进行过滤，最后收集物流入滤液收集瓶15；大气雨水及沉降物从收集器8至滤液收集瓶15的分级过滤过程中，微重力传感器17对各级过滤前后重量变化进行监测。

微重力传感器17将监测所得信号传递给A/D转换电路18，A/D转换电路18将电压信号转换为数字信号通过MCU的GPIO接口将信号传递至MCU处理器，温湿度传感器16将采集到的信号通过I2C端口传递至MCU处理器，MCU处理器将信号收集，打包为JOSN格式，通过RS232接口将信号传递至4G网络模块，4G网络模块将JOSN数据发送至云平台实现监测，电子流量控制阀阀信号端与MCU处理器19信号端双向连接，对收集器8流量进行控制；白天太阳能板20将太阳能转换为电能，电流通过线缆传递给太阳能电源管理板21，太阳能管理板21将输入电流整合，一部分给MCU处理器供电，一部分给可充电电池22充电，若太阳能板21没有电流输入给太阳能电源管理板21时，太阳能电源管理板21将可充电电池22电流转化为MCU处理器供电，实现装置长时间自主供电、自动采样，数据上传。