一种测量实际环境空气要素的模拟观测控制箱的制作方法

本实用新型提出的一种测量实际环境空气要素的模拟观测控制箱属于气象探测领域。观测控制箱适于用传感器观察气象要素。

背景技术：

目前，气象部门对PM2.5、负离子以及二氧化碳等气体要素的采集是用传感器测量，传感器数据通过信号线连接数据处理的中央单元。在现有的观测控制系统架构中，气体要素传感器工作环境是在室外，传感器在工作过程中，按照一定的时间间隔感应并探测出周围气体的PM2.5、负离子浓度、二氧化碳浓度等，并将探测的气体观测要素转换为数字信号或模拟信号，传送至采集系统的中央单元进行运算，以求得周围空气中的气溶胶浓度、负离子浓度、氧含量等，为生态气象研究和旅游出行指引提供数据支撑。由此可见，气体观测要素传感器的探测环境和工作寿命，直接影响到生态观测的质量。从目前的观测效益来看，气体观测要素的数据采用率不高，数据质量和数据可用性较低。其原因主要是：一方面，现行的气体观测要素传感器的安装都是直接放置在室外，日晒雨淋，盐雾侵蚀，大大缩短工作寿命；另一方面，由于气体观测要素传感器的进气通道直接暴露在空气中，经过长时间的运行极其容易沾满灰层导致数据采集准确度降低，影响了观测质量，长时间的连续运行导致传感器故障率较高，造成投资效益低下。因此，延长空气成分传感器的工作寿命，提高探测数据的可用性和准确度成为要攻克的技术难点。为此，相关部门花费大量人力、物力，从改进传感器安装环境、定时控制传感器工作时间等方面展开研究。

技术实现要素：

本实用新型要实现的目的是，大幅度延长气体要素传感器的工作寿命，有效提高现有大气观测的数据质量和数据可用性。

本实用新型的技术方案是这样的：改变气体要素传感器露天工作的环境，传感器内置在观测箱内，并使箱内外的气体环境保持一致。

一种测量实际环境空气要素的观测控制箱包括传感器、控制器、电扇和电磁阀；其特征在于还有模拟观测控制箱，所述模拟观测控制箱由内箱和外罩组成，外罩是一个槽形壳体，槽形壳体罩固定在内箱的顶面和两侧面，所述内箱安装了气体交换装置、传感器和控制器，所述气体交换装置包括电扇、进气电磁阀和排气电磁阀，内箱右上角设置了进气电磁阀，其通气口与内箱外部环境相通，内箱左下部安装了电扇，电扇与内箱外部环境相通，排气电磁阀通气口连通电扇，传感器和控制器固定在内箱，控制器的电接口分别与电扇、进气电磁阀和排气电磁阀的电接口连接。

上述的一种测量实际环境空气成分的模拟观测控制箱，所述的进、排电池阀是单向进、排气电池阀。

所述进、排气电池阀采用电串联连接。

上述的一种测量实际环境空气成分的模拟观测控制箱，所述的进、排气电磁阀的通气孔分别装有过滤网。

本实用新型的气体交换装置以保持观测控制箱内空气与外部空气充分一致，进、排气出风口加设过滤网严格控制氧含量、PM2.5、二氧化碳以及负离子等空气成分传感器工作环境的洁净度，提高了数据的可用性。内箱体的顶部和左右侧面都有外罩保护，起到遮阳挡雨的作用，提高对传感器的保护力度。

附图说明

图1是观测控制箱的主视图；

图2是观测控制箱内部结构示意图；

图3是观测控制箱左视图；

图4是观测控制箱仰视图；

图5气体检测数据对比表。

具体实施方式

现用一具体例子说明本技术方案，图１-4显示了观测控制箱的各零部件的相互关系，模拟观测控制箱由内箱１和外罩２组成，外罩是一个槽形壳体，槽形壳体罩固定在内箱的顶面和两侧面，内箱安装在支架9上，所述内箱安装了气体交换装置、传感器和控制器，气体交换装置包括电扇３、进气电磁阀４和排气电磁阀５，内箱右上角设置了进气电磁阀，进电池阀4进气口加装过滤网8。内箱左下部安装了电扇，电扇与内箱外部环境相通，排气电磁阀通气口连通电扇，传感器６和控制器７固定在内箱，控制器的电接口分别与电扇、进气电磁阀和排气电磁阀的电接口连接，所有线缆放置在箱内线槽中。控制器根据接收的命令，执行或停止进、排电池阀、电扇以及空气要素传感器等的工作，同时监控电扇以及电池阀的运行状态。所述的进、排电池阀是单向进、排电池阀。

具体设备的技术参数是：低压启动的常闭型单向进、排电池阀，1寸管孔径，25mm流量孔径，承受0~1.0MPa压力。进、排电池阀串联工作，进、排电池阀协同控制硬件电路实现内箱与外部环境空气介质的流通和隔绝，满足箱内外空气交换的吞吐量需求。电扇的特性参数如下：功率6.12W，转速4000RPM，风量1.32m³/min。电扇主要负责抽气，实现箱内箱外的气体交换。

采用本实用新型的模拟观测控制箱，经反复实验，可以有效延长传感器的工作寿命和提高探测数据质量。

模拟观测控制箱和外置实际环境的气体检测数据对比表（图3） ，从上表可以看出，PM2.5传感器在箱内外的探测数据非常接近，数据误差在允许范围之内。