本发明涉及积尘收集技术领域，尤其是涉及一种积尘收集装置和道路积尘采集系统。
背景技术：
道路、街道上的积尘在一定动力条件的作用下，一次或多次扬起并混合，进入环境空气中形成一定粒径分布的颗粒物，形成了道路扬尘，影响了空气质量。道路积尘是城市空气颗粒物的主要来源之一，目前道路积尘残存量采取“以克论净”的标准。传统的道路积尘率评价方法需要由相关工作人员组成监测组，选取某路段的不同点位，用4根1米长的直杆围成一个1平方米的正方形的采样框，然后工作人员用毛刷对采样框“正方形区域”里的尘土细致地清扫至“正方形区域”内的某处后，将尘土归集到尘土收集袋内，放到天平上称重，以确定上述“正方形区域”内的尘土残存量。
上述通过人工清扫尘土进行残存尘土收集的方式，受人为因素影响较大，且尘土收集作业过程受天气影响较大，如采集点风力较大会严重影响尘土采集效果，而且尘土收集作业过程会受到作业时间的限制，无法实现全天候的道路路面尘土采集作业。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种积尘收集装置和道路积尘采集系统，以消除路面积尘收集作业人为因素的影响，解决人工收集道路积尘不便的问题，提高路面积尘收集、残存量评定等工作效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种积尘收集装置，包括：壳体、运动单元、清扫单元、采集单元和控制单元；
所述壳体的内部形成腔体，所述运动单元和所述清扫单元位于所述壳体内部形成的腔体内；所述壳体的底部形成有采样口，所述采样口周围设置有密封结构；所述壳体放置于待采样道路表面上时，所述采样口周围设置的密封结构与所述待采样道路表面贴合，形成固定面积的采样区域，且使所述壳体内部形成密闭空间；
所述清扫单元与所述运动单元通过支撑平台连接，所述运动单元与所述控制单元连接；所述运动单元在所述控制单元的作用下，带动所述支撑平台做平面运动，从而使得所述清扫单元对位于所述采样区域内的待采样道路表面进行清扫；
所述采集单元与所述支撑平台连接，用于收集所述清扫单元清扫的积尘。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述运动单元包括相互垂直的静导轨和动导轨；所述支撑平台连接在所述动导轨上；
所述动导轨上设置有第一行走部件，所述第一行走部件带动所述支撑平台沿所述动导轨行走；
所述静导轨上设置有第二行走部件，所述第二行走部件带动所述动导轨沿所述静导轨运动。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第二行走部件与所述动导轨的端部连接。
结合第一方面的第一种或第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述运动单元包括相互平行的两根静导轨。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述清扫单元包括毛刷和毛刷升降部件，所述毛刷升降部件安装在所述支撑平台上，所述支撑平台上设置有积尘采集部件，所述积尘采集部件与所述采集单元连通。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述毛刷与毛刷升降部件通过相互垂直轴齿轮啮合的方式连接，所述毛刷升降部件与所述控制单元连接，用于在所述控制单元的作用下，进行正向或反向运动，从而带动所述毛刷做向上或向下运动。
结合第一方面的第四种或第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述支撑平台上设置有距离传感器，所述距离传感器用于检测所述支撑平台与所述壳体的内侧壁之间的距离。
结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述距离传感器为超声传感器或激光测距传感器。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述采集单元包括吸尘气泵、与所述吸尘气泵连接的集尘部件和吸尘管；所述吸尘气泵和所述集尘部件位于所述壳体的外部，所述吸尘管穿过所述壳体的顶部形成的通孔与所述支撑平台上的积尘采集部件连通；
所述控制单元设置于所述壳体的外部，所述控制单元通过线缆与所述运动单元连接，所述线缆从所述壳体的顶部形成的通孔中穿过；
所述通孔处设置有密封结构。
第二方面，本发明实施例还提供一种道路积尘采集系统，包括控制单元用于控制运动单元运动，清扫单元清扫积尘，采集单元采集积尘的控制方法，以及上述任一项所述的积尘收集装置。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的积尘收集装置和道路积尘采集系统，积尘收集装置的壳体放置于路面上时，周围设置的密封结构与路面贴合，使壳体内部形成密闭空间，使积尘收集作业过程不受外界的影响，并可以使作为时间不受限制，消除了路面积尘收集作业人为因素的影响，解决了人工收集道路积尘不方便的问题，提高了路面积尘收集、残存量评定等工作效率。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的积尘收集装置的内部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的积尘收集装置的外观结构示意图；
图3为本发明实施例提供的积尘收集装置的内部结构俯视图；
图4为本发明实施例提供的积尘采集系统工作流程示意图；
图5为本发明实施例提供的控制单元对清扫单元的控制过程的流程图。
图标：
1-壳体；11-第一密封圈；12-采样口；13-第二密封圈；14-导气管；21-第一静导轨；22-第二静导轨；23-动导轨；24-第二行走部件；25-第一行走部件；3-清扫单元；31-毛刷；32-积尘采集部件；33-升降部件；34-距离传感器；35-支撑平台；41-吸尘管；42-吸尘气泵；43-集尘部件；5-控制单元；51-线缆管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前通过人工清扫尘土进行残存尘土收集的方式，受人为因素影响较大，且尘土收集作业过程受天气影响较大，如采集点风力较大会严重影响尘土采集效果，而且尘土收集作业过程会受到作业时间的限制，无法实现全天候的道路路面尘土采集作业。基于此，本发明实施例提供的一种积尘收集装置和道路积尘采集系统，可以使积尘采集作业时间不受限制，消除路面积尘收集作业人为因素的影响，解决人工收集道路积尘不方便的问题。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种积尘收集装置进行详细介绍。
实施例一
如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种积尘收集装置，包括壳体1、运动单元、清扫单元3、采集单元和控制单元5。壳体1的内部形成腔体，运动单元和清扫单元3位于壳体1内部形成的腔体内。
壳体1的底部形成有采样口12，采样口12周围设置有密封结构，如第二密封圈13，第二密封圈13可以是软胶条。壳体1放置于待采样道路表面上时，第二密封圈13与待采样道路表面贴合，使壳体1内部形成密闭空间。当该积尘收集装置用于收集路面积尘时，壳体1内部形成的密闭空间可以保证积尘收集工作免受外界环境因素的影响。
清扫单元3与运动单元连接，运动单元与控制单元5连接。运动单元在控制单元5的作用下，带动清扫单元3对位于采样口12区域内的待采样道路表面进行清扫。采集单元与清扫单元3连接，用于收集清扫单元3清扫的积尘。
其中，采集单元设置在壳体1外部。控制单元5可以设置在壳体1内部，如固定在壳体1的内壁上。控制单元5也可以设置在壳体1外部，示例性地，如图2所示，控制单元5可以设置在采集单元的集尘部件43上。
运动单元包括相互垂直的静导轨和动导轨。清扫单元3连接在动导轨上。可选地，运动单元可以包括相互垂直的一根静导轨和一根动导轨，静导轨位于动导轨的中部或端部。运动单元也可以包括相互平行的两根静导轨，如图1所示，运动单元包括相互平行的第一静导轨21和第二静导轨22。
动导轨23上设置有第一行走部件25，第一行走部件与支撑平台35连接，清扫单元3与支撑平台35连接。第一行走部件25带动支撑平台35沿动导轨23行走，从而带动清扫单元3沿导轨23行走。第一行走部件25包括步进电机和滑块，滑块可沿动导轨23的长度方向在动导轨23上运动，支撑平台35与滑块连接。
第一静导轨21和第二静导轨22上均设置有第二行走部件24，第二行走部件24与动导轨23的端部连接，动导轨23在第二行走部件24带动下沿第一静导轨21和第二静导轨22运动。同样地，第二行走部件24包括步进电机和滑块，滑块可沿静导轨的长度方向在第一静导轨21或第二静导轨22上运动，滑块与动导轨23的端部连接。
可选地，也可以仅在第一静导轨21或第二静导轨22上设置第二行走部件24。例如，仅在第一静导轨21上设置第二行走部件24，在第二静导轨22上设置用于支撑动导轨23的滑动支撑架，滑动支撑架可沿第二静导轨的长度方向在第二静导轨22上运动。
清扫单元3包括毛刷31、升降部件33，升降部件33安装在支撑平台35上，支撑平台35上设置有积尘采集部件32，积尘采集部件32与采集单元连通。
可选地，毛刷31上连接有升降部件33，毛刷31与升降部件通过相互垂直轴齿轮啮合的方式连接，升降部件33与控制单元5连接，用于在控制单元5的作用下，做正向或反向旋转运动，从而带动毛刷31向上或向下运动。支撑平台35上设置有距离传感器34，距离传感器34用于检测支撑平台35与壳体1的内侧壁之间的距离。例如，支撑平台35上设置四个距离传感器34，每个距离传感器34分别朝向壳体1的四个内侧壁中的一个。需要说明的是，四个距离传感器34也可以分别设置在支撑平台35的四个侧面上。距离传感器34可以采用超声传感器。
为了更方便理解，可以将水平方向的平面定义为xy平面，在xy平面内，y方向设置有一对静导轨，和x方向的一根动导轨。xy平面内(x,y)坐标唯一确定清扫单元在采样口对应的采样区域的点，清扫单元在xy平面内按照一定轨迹运动，逐点、逐线对采样区域内的积尘进行全面清扫。
支撑平台35上集成有x(-)向、x(+)向、y(-)向、y(+)向四个超声传感器。超声传感器、步进电机与控制单元进行电气连接，超声传感器用于采集支撑平台在x，y方向与壳体内侧壁的距离dx(dx-、dx+)和dy(dy-、dy+)，当dx≤d(d为支撑平台与壳体内侧壁的安全距离)时，由控制单元发出x方向运动停止指令和毛刷升降指令，控制步进电机转动以提升或降下毛刷，同时发出y方向步进指令，控制第二行走部件24沿静导轨平行方向运动δy距离。
采集单元包括吸尘气泵42、与吸尘气泵42连接的集尘部件43和吸尘管41。吸尘气泵42和集尘部件43位于壳体1的外部，集尘部件43可以是集尘箱或集尘桶。吸尘管41穿过壳体1的顶部形成的通孔与支撑平台35上的积尘采集部件32连通。吸尘气泵42与控制单元5连接。吸尘气泵42启停作业受控制单元5控制，当毛刷31清扫待采样道路表面的灰尘时，吸尘气泵42开启，吸尘管41内形成负压，吸取道路积尘和碎屑。在吸尘气泵42作用下，采集单元通过积尘采集部件32将灰尘收集至集尘部件43内。
控制单元5用于控制运动单元带动支撑平台在壳体1内按照预设轨迹进行运动，带动清扫单元在采样口12范围内运动以及吸尘气泵42的启停。控制单元5包括运算模块、控制模块、通信模块、定位模块等，这些模块相互连接，可以设置在核心控制板上。运算模块用于控制结果的运算，控制模块执行运算模块的运算结果，形成控制输出结果；通信模块用于与控制服务器进行数据传输通信，发送采集的数据和定位模块的位置信息等。
当控制单元5设置在壳体1的外部时，控制单元5通过线缆与运动单元连接，线缆从壳体1的上侧壁上形成的通孔中穿过。线缆的外部可以由线缆管51包裹，以保护线缆。
可选地，该积尘收集装置还包括电源模块，电源模块与控制单元并排设置，用于为核心控制板及运动单元和吸尘气泵提供电能。电源模块可以采用可充电电池。
为了防止积尘收集装置工作时，壳体1的封闭腔体内形成较强的负压，还可以在壳体1的顶部设置导气孔或导气管14。导气孔或导气管14可以保证封闭腔体内的气压平衡。如图3所示，导气管14也可以设置在通孔内。壳体1的顶部形成的通孔处设置有密封结构，如图1中所示的第一密封圈11。
实施例二
本发明实施例还提供一种道路积尘采集系统，包括控制单元用于控制运动单元运动，清扫单元清扫积尘，采集单元采集积尘的控制方法，以及上述实施例一所提供的积尘收集装置。
下面以清扫路面积尘为例，说明本发明实施例提供的积尘收集装置在工作过程中，控制单元对清扫单元的控制步骤如图4所示，所述方法包括：
步骤s101，在利用积尘收集装置进行积尘采集作业时，积尘采集装置与待采样道路路面贴合后，开启积尘采集作业程序，道路积尘采集系统进行自检，并控制第一行走部件25和第二行走部件24运动，使支撑平台到运动作业起始位置，以便将清扫单元定位到坐标(0,0)位置。
步骤s102，通过控制单元5中通信模块与后端服务器通信，获取预设的道路积尘采集系统作业参数，包括清扫次数、清扫速度等参数信息。
步骤s103，根据获取的预设道路积尘采集系统作业参数，确定本次道路积尘采集方案。
步骤s104，控制单元5根据确定的道路积尘采集方案，控制运动单元、清扫单元工作，直至完成本次道路积尘采集。
s104具体的控制运动单元、清扫单元工作流程如图5所示：
(1)清扫单元初始化坐标(0,0)。
(2)清扫单元x(+)向运动时，当dx+>d时，控制单元控制清扫单元继续x(+)向运动，清扫采样区道路积尘；当dx+≤d时，控制单元发出停止运动指令控制清扫单元停止运动；判断清扫单元与壳体内侧壁在y方向上的距离dy。当dy>d时，控制单元控制第二行走部件带动清扫单元在y方向上运动δy距离，控制毛刷升降部件提升x(-)毛刷、降下x(+)毛刷，然后控制单元控制第一行走部件带动清扫单元向x(-)向运动；当dy≤d时，此次道路积尘采集完成并对道路积尘采集次数加1即c＝c+1。判断道路积尘采集次数c与预设采集次数c进行比较，当c<c时，则以当前(x,y)坐标为起始点(0,0)，开始c次清扫集尘。当c＝c时则本次积尘采样结束，运动单元、清扫单元回到起始位置。对同一采样点(x,y)积尘清扫采集预设采集次数c次后，可以认为该地点已经被清扫干净及正确采样。
(3)清扫单元x(-)向运动时，当dx->d时，控制单元控制清扫单元继续x(-)向运动清扫采样区道路积尘；当dx-≤d时，控制单元发出停止运动指令控制清扫单元停止运动，判断清扫单元与壳体内侧壁在y方向上的距离dy。当dy>d时，控制毛刷升降部件提升x(+)毛刷、降下x(-)毛刷，控制单元控制第二行走部件带动清扫单元在y方向上运动δy距离，然后控制单元控制第一行走部件带动清扫单元向x(+)向运动；当dy≤d时，此次道路积尘采集完成并对道路积尘采集次数加1即c＝c+1。判断道路积尘采集次数c与预设采集次数c进行比较，当c<c时，则以当前(x,y)坐标为起始点(0,0)，开始c次清扫集尘。当c＝c时则本次积尘采样结束，运动单元、清扫单元回到起始位置。
本发明实施例提供的积尘收集装置，积尘收集装置的壳体放置于路面上时，采样口与路面贴合，使壳体内部形成密闭空间，使尘土收集作业过程不受外界天气的影响，实现全天候的道路路面尘土采集作业，解决了人工收集道路积尘不方便的问题，同时消除了人为因素对尘土收集工作的影响。本发明实施例设置道路积尘清扫次数，不断地利用毛刷对采样去进行清扫，然后由吸尘气泵对采样区逐点、线、面进行积尘收集，能够有效收集道路积尘，有利于积尘率的准确评价。
本发明实施例提供的积尘收集装置和道路积尘采集系统，具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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装置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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。