一种具有正压防护功能的污染物监测车的制作方法

本发明属于空气污染物检测领域，特别是一种具有正压防护功能的污染物监测车。

背景技术：

近年来，我国环境突发事件频出，仅2015年一年时间，全国共发生环境突发事件330起。其中天津滨海新区的危险品仓库爆炸事件更是一次重大安全事故，因事故所涉及到危险废品，除大火产生众多的有害物外，还有氰化物存在，给现场的救援以及污染物监测带来了极大的困难，因没有有效的手段，不能实时的对爆炸区各地的污染物浓度、气象条件等进行有效监测，更加无法评估、预测污染物的扩散对周围地区的影响等。

在“预防为主，防治结合”的原则下，对于污染物的测量，尤其是在环境突发事件时涉及有毒有害污染气体时，可以实时显示不同地点、地段的污染物浓度，并对其进行扩散建模分析，以对进一步的污染治理提供必要的依据。分析目前的环境监测手段可知，大多监测车或者应急监测装置都定位于移动实验室功能，且限于专业人员手动操作，进行现场校准、预处理等，操作程序复杂，时效性与集成性较差。而且更重要的是，在有毒有害的污染气体面前，上述装置因没有专业的保护措施，无法进行监测，所以无法切实的满足环境突发事件的污染物监测需求。

总而言之，目前的移动环境监测车都是把一套指挥系统与通信系统机械式地固定在汽车上，就形成了移动指挥通信车，汽车车厢大多数都是普通密封结构，车厢内外的空气能进行对流，因此毒气能轻易渗进车厢内。因此，急需一种灵活方便，可实时移动监测且具备自我防护的一种智能、安全的监测平台。

技术实现要素：

针对现有污染物移动监测装置的不足，本发明提供了一种具有正压防护功能的污染物监测车。

根据本发明，其具有正压防护功能的污染物监测车包括：

利用正压防止外部污染物进入监测车内部的车体；

正压防护的新风装置，用于除去引入的外部空气中的污染物并对空气增压，以形成车体内部压强大于车体外部压强的新风；

正压防护的空气循环装置，用于将所述新风送入车体空调系统中，使得新风在车体内循环，并从车体内流动到车体外；

正压防护的压强控制装置，用于检测车体内的压强，并根据检测到的压强对新风装置进行控制，以便保持车体的压强在规定的范围；

安装在车体内的用于监测污染物浓度及扩散范围的检测设备。

优选地，所述空气循环装置包括：连接所述新风装置的循环管道；连通所述循环管道的车体空调风道；连通所述车体空调风道的车体空调系统。

优选地，所述新风装置包括：设置在车体外侧的进风口，用于将车外空气引入车内；连通所述进风口的风机，用于对引入的空气进行增压；连通所述风机出口的多级过滤器，用于滤除引入的空气中的污染物。

优选地，所述压强控制装置在检测到车内压强低于第一阈值时，启动所述风机工作，在所述压强大于低热阈值时，停止所述风机工作；其中所述第一阈值小于第二阈值。

优选地，用于监测污染物浓度及扩散范围的检测设备包括：气象监测系统，用于采集各种气象参数的气象数据；视频采集系统，用于对采集现场的进行全方位拍摄，得到现场的视频图像；环境监测系统，用于利用各种传感器获取各种污染物地面浓度值；大数据平台支持系统，用于根据预存的扩展模型以及所述气象数据及污染物地面浓度，计算污染物的污染物排放量，从而计算污染物扩散范围；数据传输与展示系统，用于展示所得的视频图像及污染物地面浓度值，以及污染物扩散范围。

优选地，本发明的监测车还包括超标判断单元，用于判断当前采集的污染物地面浓度是否超出历史阈值，并在超出历史阈值时进行显示。

优选地，所述超标判断单元包括：过滤模块，用于对接收的环境监测系统所检测到的污染物地面浓度信号进行过滤，得到去除干扰的各种污染物地面浓度值；比较模块，用于将排出干扰的各种污染物地面浓度值与历史阈值进行比较，若高于历史阈值则将其发送给数据传输与展示系统进行显示。

优选地，过滤模块通过对污染物地面浓度信号进行平滑处理，过滤到瞬时峰值，得到所述去除干扰的各种污染物地面浓度值。

优选地，本发明的监测车还包括最高污染浓度单元，用于获取并保存最高污染浓度。

优选地，所述最高污染浓度单元包括：检测模块，用于已知最大污染物地面浓度，对当前环境监测系统输出的污染物地面浓度进行检测，得到检测值；保存模块，用于在所述检测值大于已知最大污染物地面浓度时，保存该检测值，并将该检测值作为下一个已知最大污染物地面浓度。

优选地，大数据平台支持系统利用从气象监测系统得到地面原排放高度处的平均风速u、垂直于平均风向的水平横向扩展参数σy、初始化横向扩展参数σy、铅直扩展参数σz、无组织污染有效高度he，以及从环境监测系统得到的污染物地面浓度值c，计算出污染物排放量q。

优选地，所述大数据平台支持系统的扩展模型为：

优选地，大数据平台支持系统包括合成单元，用于将视频采集系统采集的视频图像和环境监测系统获取的污染物地面浓度值合成在一起。

优选地，所述合成单元将从环境监测系统提取的污染物地面浓度值以及地理数据添加到视频采集系统采集的视频图像中。

本发明的技术效果在于：利用气压由高压向低压流动的原理，在车厢舱内形成密封空间的正压供气系统；此外，通过监测设备在城市道路、厂区周边等地对污染物的浓度进行采集、监测与扩散模型的分析评估，对于防治和采取补救措施等起到了极大的辅助作用，尤其是监测设备上配备的各种污染物扩散模型系统，可在不同点位开展预测，并在行车过程中进行实时预测分析。

附图说明

图1是本发明的具有正压防护功能的污染物监测车的示意图；

图2是本发明的正压防护系统的示意图；

图3是本发明的正压防护的新风装置的结构图；

图4是本发明的一种具有正压防护功能的污染物监测车的监测设备的示意图；

图5是本发明的一种具有正压防护功能的污染物监测车的监测设备的实施例一的示意图；

图6是本发明的一种具有正压防护功能的污染物监测车的监测设备的实施例二的示意图；

图7是本发明的一种具有正压防护功能的污染物监测车的监测设备的实施例一的超标判断单元的结构示意图；

图8是本发明的一种具有正压防护功能的污染物监测车的监测设备的实施例二的最高污染浓度单元的结构示意图。

具体实施方式

图1显示了本发明的一种具有正压防护功能的污染物监测车，利用气压由高压向低压流动的原理，在车体5内形成密封空间的正压供气系统，其中通过安装在车体5外侧的进风口11将外部空气引入车体内进行增压及过滤处理，从而形成去除了污染物的增压空气。

图2显示了本发明的正压防护系统的结构，参见图1和图2，本发明的一种具有正压防护功能的污染物监测车包括：利用正压防止外部污染物进入监测车内部的车体5；正压防护的新风装置1，用于除去引入的外部空气中的污染物并对空气增压，以形成车体内部压强大于车体外部压强的新风；正压防护的空气循环装置2，用于将所述新风送入车体空调系统中，使得新风在车体内循环，并从车体内流动到车体外；正压防护的压强控制装置3，用于检测车体内的压强，并根据检测到的压强对新风装置1进行控制，以便保持车体的压强在规定的范围；安装在车体内的用于监测污染物浓度及扩散范围的检测设备。

本发明的空气循环装置2包括：连接所述新风装置1的循环管道(图中未显示)；连通所述循环管道的车体空调风道(图中未显示)；以及连通所述车体空调风道的车体空调系统(图中未显示)。利用车体空调系统将进行增压或者加压和过滤后的新鲜空气在车体内扩散是本发明的特点之一。本发明的车体空调系统可以有一个控制开关，在其作为正压防护系统的一部分时，该空调系统仅仅进行用于控制扩散，而不进行温度调控；或者在进行温度调控时，继续进行通风操作。

压强控制装置3可以安装在空调系统的进风管道上或者安装在其出风管道上。此外，本发明可以有一个空气检测装置4，用于对车内空气的质量进行检测。

图3显示了本发明的新风装置1的具体结构，该新风装置可以去除空气中pm2.5、甲醛、烟尘、co、nox、碳氢化合物、硫氧化物、二氧化硫等污染物。另外，车内可以保持一个5-15pa的正压。

新风装置1包括：设置在车体外侧的进风口11，用于将车外空气引入车内；连通所述进风口11的风机12，用于对引入的空气进行增压；以及连通所述风机12出口的多级过滤器13，用于滤除引入的空气中的污染物。

在实际工作中，压强控制装置3在检测到车内压强低于低阈值时，启动所述风机12工作，在所述压强大于高阈值时，停止所述风机12工作。

多级过滤器13分别通过去除颗粒物、二级吸附污染物，最终实现空气净化。该多级过滤器由一级无纺布过滤和二、三级碳过滤组成。

此外，本发明的监测车还配备有防空气泄漏保护措施。车身防护主要利用高弹性密封条和高强度密封胶对车厢内部分机构间隙进行密封处理，保证内舱的密封性。

图4显示了本发明的一种具有正压防护功能的污染物监测设备，包括：安装在监测车上的气象监测系统，用于采集各种气象参数的气象数据，例如地面原排放高度处的平均风速u、垂直于平均风向的水平横向扩展参数σy、初始化横向扩展参数σy、铅直扩展参数σz、无组织污染有效高度he等等；安装在监测车上的视频采集系统，用于对采集现场的进行全方位拍摄，得到现场的视频图像，，以便得到污染的视频证据；安装在监测车上的环境监测系统，用于利用各种传感器获取各种污染物地面浓度值，车体上可以安装各种传感器，比如可监测大气环境常的pm10、pm2.5、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、臭氧；以及恶臭、tvoc、nh3、h2s、hcl、甲硫醇、甲硫醚，具体污染物可根据待测组份不同进行传感器的添加与置换。其中，pm10和pm2.5的解析精度精至0.001mg/m³，二氧化硫、氮氧化物和臭氧的监测精度可达到1ppb，而一氧化碳的监测精度达到了0.1ppb；安装在监测车上的大数据平台支持系统，用于根据预存的扩展模型以及所述气象数据及污染物地面浓度，计算污染物的污染物排放量，从而计算污染物扩散范围；安装在监测车上的数据传输与展示系统，用于展示所得的视频图像及污染物地面浓度值，以及污染物扩散范围。

在第一实施例中，本发明的环境监测系统首先将传感器得到污染物地面浓度的模拟信号模数转换处理后，得到污染物地面浓度的数据；然后在大数据平台系统中，将其输入到扩散模型中，从而计算出污染物排放量；然后通过在不同位置进行测量，即可以得到污染物扩散范围。

此外，大数据平台系统中还设有合成模块，用于将测量的污染物地面浓度数据与视频系统拍摄的视频图像合成在一起，即将污染物地面浓度数据模拟到发生污染的视频图像中，以便作为追究责任的证据。

图5显示了本发明的一种具有正压防护功能的污染物监测设备的第一实施例，在该实施例中，环境监测系统输出两种数据，一种是与第一实施例相同的污染物地面浓度数据；一种是传感器输出经由超标判断单元处理的数据，超标判断单元用历史阈值作为标准对当前采集的污染物地面浓度进行衡量，以便判断是否超出历史阈值，并在超出历史阈值时进行显示。

图7显示了该超标判断单元的电路结构，可以包括过滤模块，用于对接收的环境监测系统所检测到的污染物地面浓度信号进行过滤，得到去除干扰的各种污染物地面浓度值；比较模块，用于将排出干扰的各种污染物地面浓度值与历史阈值进行比较，若高于历史阈值则将其发送给数据传输与展示系统进行显示。

一般来说，过滤模块通过对污染物地面浓度信号进行平滑处理，过滤到瞬时峰值，得到所述去除干扰的各种污染物地面浓度值。

图6显示了本申请的一种具有正压防护功能的污染物监测设备的第二实施例，该实施例除了可以有超标判断电路之外，还可以有最高污染浓度单元；前者用于将稳定的污染物地面浓度与标准值进行比较，以判断是否超标，并在超标时进行报警处理；后者则是记录最大值，而不是记录超标值，只有当浓度值大于历史最高值时，才进行记录。

图8显示了最高污染浓度单元的结构，其包括：检测模块，用于已知最大污染物地面浓度，对当前环境监测系统输出的污染物地面浓度进行检测，得到检测值；保存模块，用于在所述检测值大于已知最大污染物地面浓度时，保存该检测值，并将该检测值作为下一个已知最大污染物地面浓度。

该最高污染浓度单元的检测模块利用已知最大污染物地面浓度对当前的污染物地面浓度进行检测，并且不断的更新已知最大污染物地面浓度，即用最新的最大污染物地面浓度来替代过去的值，从而总是保存最高的污染物地面浓度。

通常，大数据平台支持系统利用从气象监测系统得到地面原排放高度处的平均风速u、垂直于平均风向的水平横向扩展参数σy、初始化横向扩展参数σy、铅直扩展参数σz、无组织污染有效高度he，以及从环境监测系统得到的污染物地面浓度值c，计算出污染物排放量q。

此外，大数据平台支持系统的扩展模型为：

这样，就可以利用传感器检测的污染物浓度计算出污染物排放量q。

另一方面，也可以建立预先建立污染物地面浓度值c与污染物排放量q的对应关系，形成查找列表，通过查找得到污染物排放量q。

此外，大数据平台支持系统包括合成单元，用于将视频采集系统采集的视频图像和环境监测系统获取的污染物地面浓度值合成在一起。合成单元将从环境监测系统提取的污染物地面浓度值以及地理数据添加到视频采集系统采集的视频图像中。

本发明集多种功能和优点于一体，相比于现市面上在用的监测装置，本发明可进行应急监测、也可作为常规巡查监测，并根据监测结果和扩散模型来计算污染物的扩散情况，在污染事故中准确找到污染源，并提供相应解决方法。特种车作为所有移动设备的载体，可根据需求及时抵达任何指定监测地点，而且为监测设备提供电源，并设有会议桌和视频设备，必要时可做指挥车使用。

本发明内置的算法模块可对污染物扩散进行溯源分析，通过对模型进行反推，得出污染物扩散基础条件等信息，以高斯扩撒模型为例进行说明：

高斯扩散模式是目前应用得最为广泛、验证得最为充分、拓展得最为深入的大气污染物扩散模式。其核心思想是大气污染物沿风向传输的过程中，在垂直与水平方向上均服从高斯统计分布。根据高斯模式的基本形式，在有风气象条件下，面源下风向地面污染物浓度可按下式计算：

将(1)式进行反推，即以浓度c为自变量，污染物排放量q为因变量；同时，认为浓度c均在平均风向轴线上，即y＝0。得到高斯反推模式如下：

式中：c——污染物地面浓度，mg/m³；

q——单位时间污染物排放量，mg/s；

y——地面浓度点与通过污染源的平均风向轴线在水平面上的垂直距离，m；

u——污染源排放高度处的平均风速，m/s；

σy——垂直于平均风向的水平横向扩散参数，m；

σy0——初始化横向扩散参数，m，可选取σy0＝ly/4，ly为无组织源在y方向的长度；

σz——铅直扩散参数，m；

he——无组织污染源有效高度，m。

而扩散参数σy、σz可表达为：

式中，α1——横向扩散参数回归指数；α2——铅直扩散参数回归指数；γ1——横向扩散参数回归系数；γ2——铅直扩散参数回归系数；x——距大气污染源下风方向水平距离，m。

本发明与传统的移动式车载监测装置的不同之处在于集成性与时效性强、可实时定点或移动采集、监测、显示并预测污染物浓度水平与扩散范围，操作方便。而且本发明采用定型成熟的新能源车体，节能环保，更符合大气环境监测的实际需求，并创新性的将强大的开放式数据库接入服务，装备环保大数据决策支持平台及会议指挥通讯系统，具备实时监测、监控预警、预测模拟、溯源分析及应急指挥等功能。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。