路面积尘负荷测量装置及测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种路面积尘负荷测量装置及测量方法，所述的测量装置包括第一采样管路、第一流速测量装置、第一颗粒物浓度测量装置、第二流速测量装置、第一气体输送装置、第二采样管路、第二气体输送装置、第三流速测量装置和第二颗粒物浓度测量装置；本发明的路面积尘负荷测量装置包括测量车辆的轮胎在路面行驶之后所扬起的颗粒物的浓度的第一颗粒物浓度测量装置和测量背景空气中的颗粒物浓度的第二颗粒物浓度测量装置，结合所述第一颗粒物浓度测量装置所测得的结果和第二颗粒物浓度测量装置所测得的结果，通过公式计算出所述路面积尘负荷，可见本发明的路面积尘负荷测量装置相比于现有技术中的测量装置可以快速、实时测量路面积尘负荷。
【专利说明】路面积尘负荷测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种路面积尘测量装置及测量方法。
【背景技术】
[0002]路面积尘负荷指单位道路面积上能够通过200目标准筛(相当于几何粒径75微米以下)的那部分积尘的质量。路面积尘在一定的动力条件的作用下进入环境空气中形成的扬尘称为道路扬尘。
[0003]路面积尘负荷为影响道路扬尘排放的主要因素，道路路面积尘负荷采样采用真空收集法，即应用吸尘器收集一定路面面积的尘土样品，在实验室进行筛分分析，计算出采样路面的积尘负荷。其缺点是效率低，需要耗费大量人力，不能保障采样人员安全，同时采样面积小、代表性差。
【发明内容】
[0004]本发明的第一个目的是提供一种能快速、实时地得到所述道路路面积尘负荷结果的路面积尘测量装置。
[0005]本发明的第二个目的是提供一种能快速、实时地得到所述道路路面积尘负荷结果的路面积尘的测量方法。
[0006]本发明解决第一个技术问题采用如下技术方案:一种路面积尘负荷测量装置，包括第一采样管路、第一流速测量装置、第一颗粒物浓度测量装置、第二流速测量装置、第一气体输送装置、第二采样管路、第二气体输送装置、第三流速测量装置和第二颗粒物浓度测量装置；
[0007]所述第一采样管路的一端为采样口，所述第一采样管路上沿气体流动方向依次设置有第一流速测量装置、第一颗粒物浓度测量装置、第二流速测量装置和第一气体输送装置；
[0008]所述第二采样管路的一端为采样口，另一端与第一采样管路连通，且连通处位于所述第一流速测量装置和第一颗粒物浓度测量装置之间；
[0009]所述第二采样管路上沿气体流动方向依次设置有第二气体输送装置、第二颗粒物浓度测量装置和第三流速测量装置。
[0010]可选的，所述路面积尘负荷测量装置还包括数据处理系统和GPS系统，
[0011]所述GPS系统与所述数据处理系统连接；
[0012]所述第一流速测量装置、第一颗粒物浓度测量装置、第二流速测量装置、第一气体输送装置、第二气体输送装置、第三流速测量装置和第二颗粒物浓度测量装置均与所述数据处理系统连接。
[0013]可选的，所述第一流速测量装置、第二流速测量装置和第三流速测量装置均包括皮托管和与所述皮托管连接的压差式风速测量仪，所述压差式风速测量仪均与所述数据处理系统连接。
[0014]可选的，所述第一气体输送装置和第二气体输送装置均为风机。
[0015]可选的，所述数据处理系统为计算机。
[0016]可选的，所述第二采样管路内还设置有节流阀；沿气体流动方向，所述节流阀设置于所述第三流速测量装置的下游侧。
[0017]可选的，所述第一采样管路和/或所述第二采样管路的内径均为5cm。
[0018]本发明解决第二个技术问题采用如下技术方案:一种利用上述的路面积尘负荷测量装置进行路面积尘负荷的测量方法，包括以下步骤:
[0019]S10、将所述的第一采样管路和第二采样管路设置于采样车辆的车身上，且所述第一采样管路的采样口设置于所述车身下部，所述第二采样管路的采样口位于所述车辆的顶部;
[0020]S20、将所述车辆以一定的速度行驶在待测路面上；
[0021]S30、启动所述第一气体输送装置，将所述第一采样管路内的气体的流速控制在4m/ s ；
[0022]S40、将所述第一颗粒物浓度测量装置所述检测的颗粒物浓度传送至计算机；
[0023]S41、启动所述第二气体输送装置，将所述第二采样管路内的气体的流速控制在4Xn m/s,所述 η 为 1、2、3、4 或 5 ；
[0024]S42、将所述第二颗粒物浓度测量装置所述检测的颗粒物浓度传送至计算机；
[0025]S50、得到路面积尘负荷。
[0026]可选的，所述S50具体为:
[0027]采用下式计算所述路面积尘负荷:
[0028]sL = 6.0X (Ct-Cb) ο.8 X e-0.068Xs ；
[0029]或sL = 6.0 X (η+1)0.8X (Ct-Cb) 0.8X e-0.068X5 ；
[0030]上式中，sL为路面积尘负荷；单位为g/m2 ;CT为轮胎扬尘PMlO浓度，即通过所述第一颗粒物浓度测量装置所测得的浓度；单位mg/m3 ；CB为背景颗粒物PMlO浓度，即通过所述第二颗粒物浓度测量装置所测得的浓度；单位为mg/m3 ；s为车速，单位为km/h ；e为自然对数函数的底数。
[0031]本发明具有如下有益效果:本发明的路面积尘负荷测量装置包括测量车辆的轮胎在路面行驶之后所扬起的颗粒物的浓度的第一颗粒物浓度测量装置和测量背景空气中的颗粒物浓度的第二颗粒物浓度测量装置，结合所述第一颗粒物浓度测量装置所测得的结果和第二颗粒物浓度测量装置所测得的结果，通过公式计算出所述路面积尘负荷，可见本发明的路面积尘负荷测量装置相比于现有技术中的测量装置可以快速、实时测量路面积尘负荷。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本发明的路面积尘负荷测量装置的结构示意图；
[0033]图2为本发明的路面积尘负荷测量装置的电路结构示意图；；
[0034]图中标记示意为:1_第一采样管路；2_第一流速测量装置；3_第一颗粒物浓度测量装置；4_第二流速测量装置；5_第一气体输送装置；6_第二采样管路；7_第二气体输送装置；8_第三流速测量装置；9_第二颗粒物浓度测量装置；10_数据处理系统；11_GPS系统；12-节流阀。
【具体实施方式】
[0035]下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
[0036]实施例1
[0037]参考图1和图2，本实施例提供了一种路面积尘负荷测量装置，包括第一采样管路1、第一流速测量装置2、第一颗粒物浓度测量装置3、第二流速测量装置4、第一气体输送装置5、第二采样管路6、第二气体输送装置7、第三流速测量装置8和第二颗粒物浓度测量装置9 ;
[0038]所述第一采样管路I的一端为采样口，所述第一采样管路I上沿气体流动方向依次设置有第一流速测量装置2、第一颗粒物浓度测量装置3、第二流速测量装置4和第一气体输送装置5 ;以通过所述第一流速测量装置2测量进入所述第一采样管路I的气体的流速，通过所述第一颗粒物浓度测量装置3流通过所述第一采样管路I的气体中的颗粒物(PMlO)的浓度；通过第二流速测量装置4测量流出所述第一采样管路I的气体的流速；并通过所述第一气体输送装置5将所述第一采样管路I中的气体排出；
[0039]所述第二采样管路6的一端为采样口，另一端与第一采样管路I连通，且连通处位于所述第一流速测量装置2和第一颗粒物浓度测量装置3之间；
[0040]所述第二采样管路6上沿气体流动方向依次设置有第二气体输送装置7、第二颗粒物浓度测量装置9和第三流速测量装置10 ；以通过所述第二颗粒物浓度测量装置9测量背景(大气)中的颗粒物(PMlO)的浓度；通过第二气体输送装置7将背景(大气)中的洁净空气抽入第二采样管路6，并通过第三流速测量装置10测量所述第二采样管路6中的气体的流速。
[0041]本发明的路面积尘负荷测量装置包括测量车辆的轮胎在路面行驶之后所扬起的颗粒物的浓度的第一颗粒物浓度测量装置3和测量背景空气中的颗粒物浓度的第二颗粒物浓度测量装置9，结合所述第一颗粒物浓度测量装置3所测得的结果和第二颗粒物浓度测量装置9所测得的结果，通过公式计算出所述路面积尘负荷，可见本发明的路面积尘负荷测量装置相比于现有技术中的测量装置可以快速、实时测量路面积尘负荷。
[0042]本实施例中，可选的，还包括数据处理系统10和GPS系统11，
[0043]所述GPS系统11与所述数据处理系统10连接；以通过所述GPS系统11记录所述车辆行驶道路，并结合所述路面积尘负荷得到整个道路的不同路段的道路积尘负荷值，更进一步，所述GPS系统还可以记录所述车辆的实时车速。
[0044]所述第一流速测量装置2、第一颗粒物浓度测量装置3、第二流速测量装置4、第一气体输送装置5、第二气体输送装置7、第三流速测量装置8和第二颗粒物浓度测量装置9均与所述数据处理系统10连接；以通过所述数据处理系统10控制所述第一气体输送装置
5和第二气体输送装置7的抽气/排气速度；并接收所述第一流速测量装置2、第一颗粒物浓度测量装置3、第二流速测量装置4、第三流速测量装置8和第二颗粒物浓度测量装置9所测得的数据，并进行处理，得到路面积尘负荷。
[0045]本实施例中，可选的，所述第一颗粒物浓度测量装置3和第二颗粒物浓度测量装置9分别从所述第一采样管路I和第二采样管路6中抽吸气体，即第一颗粒物浓度测量装置3和第二颗粒物浓度测量装置9的气体流通管路分别与所述第一采样管路I和第二采样管路6连通，并对所述吸入第一颗粒物浓度测量装置3和第二颗粒物浓度测量装置9的气体进行分析，从而得到所述第一采样管路I和第二采样管路6中的气体的颗粒物浓度数据，且所述第一颗粒物浓度测量装置3和第二颗粒物浓度测量装置9所抽吸的气体量与所述第一采样管路I和第二采样管路6中的气体的总量相比可以忽略；且当所述第一采样管路I和第二采样管路6中的气体流速发生变化时，所述第一颗粒物浓度测量装置3和第二颗粒物浓度测量装置9所吸入的气体的量也应发生变化，因此，可以在所述第一颗粒物浓度测量装置3和第二颗粒物浓度测量装置9的气体流通管路上设置采样杯，所述采样杯为中空状，且其一端内径大于另一端内径，可以通过放置不同的采样杯，实现对所述气体流通管路的气体流速的调节。
[0046]本实施例中，可选的，所述第一流速测量装置2、第二流速测量装置4和第三流速测量装置8均包括皮托管和与所述皮托管连接的压差式风速测量仪，所述压差式风速测量仪均与所述数据处理系统连接；更进一步，所述压差式风速测量仪可以采用南京能兆科技有限公司销售的Kimo-MP200型多功能压差式手持风速测量仪。
[0047]本实施例中，可选的，所述第一气体输送装置5和第二气体输送装置7均为风机；且所述风机包括电机和与所述电机电路连接的变频器，所述数据处理系统可以发送信号至变频器，从而控制所述电机的转速。
[0048]本实施例中，可选的，所述数据处理系统10为计算机。
[0049]本实施例中，可选的，所述第二采样管路6内还设置有节流阀12 ;沿气体流动方向，所述节流阀12设置于所述第三流速测量装置8的下游侧。
[0050]实施例2
[0051]参考图1和图2，本实施例提供了一种利用上述的路面积尘负荷测量装置进行路面积尘负荷测量的方法，包括以下步骤:
[0052]S10、将所述的第一采样管路I和第二采样管路6设置于采样车辆的车身上，且所述第一采样管路I的采样口设置于所述车身下部，所述第二采样管路2的采样口位于所述车辆的顶部；
[0053]S20、将所述车辆以一定的速度行驶在待测路面上，所述车辆的形式速度为S，单位为 km/h ；
[0054]S30、启动所述第一气体输送装置5，将所述第一采样管路I内的气体的流速控制在 4m/s ；
[0055]S40、将所述第一颗粒物浓度测量装置3所述检测的颗粒物浓度传送至计算机，所述第一颗粒物浓度测量装置3所测得的数据即是CT，轮胎扬尘PMlO浓度；单位mg/m3 ；
[0056]S41、启动所述第二气体输送装置7，将所述第二采样管路6内的气体的流速控制在 4Xn m/s，所述 η 为 1、2、3、4 或 5 ；
[0057]S42、将所述第二颗粒物浓度测量装置9所述检测的颗粒物浓度传送至计算机；
[0058]S50、得到路面积尘负荷。
[0059]本实施例中，通过所述第二颗粒物浓度测量装置9测量所述背景颗粒物PMlO浓度，即Cb，单位为mg/m3;此时可以将所述交替开启和关闭所述第一气体输送装置5和第二气体输送装置7以分别检测Ct和Cb，如果所述Ct的浓度过高(大于100mg/m3)，则可以同时开启所述第一气体输送装置5和第二气体输送装置7，通过第二气体输送装置7所传输的背景气体，对所述第一采样管路I内的气体进行稀释，以保护颗粒物监测仪器因浓度过高而损坏。
[0060]本实施例中，可选的，所述S50具体为:
[0061]采用下式计算所述路面积尘负荷:
[0062]sL = 6.0X (Ct-Cb) ο.8 X e-0.068Xs ；
[0063]或sL = 6.0 X (η+1)0.8X (Ct-Cb) 0.8X e-0.068X5 ；
[0064]上式中，sL为路面积尘负荷；单位为g/m2 ;CT为轮胎扬尘PMlO浓度，即通过所述第一颗粒物浓度测量装置所测得的浓度；单位mg/m3 ；CB为背景颗粒物PMlO浓度，即通过所述第二颗粒物浓度测量装置所测得的浓度；单位为mg/m3 ；s为车速，单位为km/h ；e为自然对数函数的底数。
[0065]以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
[0066]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种路面积尘负荷测量装置，其特征在于，包括第一采样管路、第一流速测量装置、第一颗粒物浓度测量装置、第二流速测量装置、第一气体输送装置、第二采样管路、第二气体输送装置、第三流速测量装置和第二颗粒物浓度测量装置； 所述第一采样管路的一端为采样口，所述第一采样管路上沿气体流动方向依次设置有第一流速测量装置、第一颗粒物浓度测量装置、第二流速测量装置和第一气体输送装置； 所述第二采样管路的一端为采样口，另一端与第一采样管路连通，且连通处位于所述第一流速测量装置和第一颗粒物浓度测量装置之间； 所述第二采样管路上沿气体流动方向依次设置有第二气体输送装置、第二颗粒物浓度测量装置和第三流速测量装置。
2.根据权利要求1所述的路面积尘负荷测量装置，其特征在于，还包括数据处理系统和GPS系统， 所述GPS系统与所述数据处理系统连接； 所述第一流速测量装置、第一颗粒物浓度测量装置、第二流速测量装置、第一气体输送装置、第二气体输送装置、第三流速测量装置和第二颗粒物浓度测量装置均与所述数据处理系统连接。
3.根据权利要求2所述的路面积尘负荷测量装置，其特征在于，所述第一流速测量装置、第二流速测量装置和第三流速测量装置均包括皮托管和与所述皮托管连接的压差式风速测量仪，所述压差式风速测量仪均与所述数据处理系统连接。
4.根据权利要求3所述的路面积尘负荷测量装置，其特征在于，所述第一气体输送装置和第二气体输送装置均为风机。
5.根据权利要求4所述的路面积尘负荷测量装置，其特征在于，所述数据处理系统为计算机。
6.根据权利要求5所述的路面积尘负荷测量装置，其特征在于，所述第二采样管路内还设置有节流阀；沿气体流动方向，所述节流阀设置于所述第三流速测量装置的下游侧。
7.根据权利要求1所述的路面积尘负荷测量装置，其特征在于，所述第一采样管路和/或所述第二采样管路的内径均为5cm。
8.一种利用权利要求6的路面积尘负荷测量装置进行路面积尘负荷的测量方法，其特征在于，包括以下步骤: S10、将所述的第一采样管路和第二采样管路设置于采样车辆的车身上，且所述第一采样管路的采样口设置于所述车身下部，所述第二采样管路的采样口位于所述车辆的顶部； S20、将所述车辆以一定的速度行驶在待测路面上； S30、启动所述第一气体输送装置，将所述第一采样管路内的气体的流速控制在4m/s ； 540、将所述第一颗粒物浓度测量装置所述检测的颗粒物浓度传送至计算机； 541、启动所述第二气体输送装置，将所述第二采样管路内的气体的流速控制在4X nm/s，所述η为1、2、3、4或5 ; 542、将所述第二颗粒物浓度测量装置所述检测的颗粒物浓度传送至计算机； S50、得到路面积尘负荷。
9.根据权利要求8所述的路面积尘负荷的测量方法，其特征在于，所述S50具体为: 采用下式计算所述路面积尘负荷:
sL = 6.0X (Ct-Cb)0-8Xe-0.068X3 ；
或 sL = 6.0X (η+1)°.8Χ (Ct-Cb) a8Xe^ 068X5 ； 上式中，sL为路面积尘负荷；单位为g/m2 ;CT为轮胎扬尘PMlO浓度，即通过所述第一颗粒物浓度测量装置所测得的浓度；单位mg/m3 ；CB为背景颗粒物PMlO浓度，即通过所述第二颗粒物浓度测量装置所测得的浓度；单位为mg/m3 ；s为车速，单位为km/h ；e为自然对数函数的底数。
【文档编号】G01N15/06GK104237094SQ201410535055
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】樊守彬, 张东旭, 闫静 申请人:北京市环境保护科学研究院