大气颗粒物采样管路综合质控系统的制作方法

本实用新型涉及空气净化领域，具体地说是一种大气颗粒物采样管路综合质控系统。

背景技术：

大气颗粒物，尤其是细粒子(PM2.5)污染已经成为人类面临的重要问题，各种对大气颗粒物分析的仪器应运而生，得到了广泛的应用，但是在实际应用在中，会存在一些问题；1)在夏季室外温度高，室内空调导致室内管壁温度低，温度高的采样气体进入室内，遇到温度低的管壁，采样气体中的水汽会迅速冷凝，这对仪器的寿命和数据质量有很大的影响；2)当冬季室外采样气体温度低，进入室内后，遇到温度相对较高的管壁，会导致不稳定的成分挥发；3)用于颗粒物采样的仪器，为了保证数据质量需要定期进行标定，一般是每个月月初的1号进行，但是很多仪器和型号较为老旧的仪器不具备自动零点标定的功能，人工标定费时费力，人工成本很高；4)很多仪器不能进行自动的流量监测，对数据质量没有保障；5)绝大部分仪器并不能做到实时监控采样气体的温度和湿度这两项观测/分析环境空气的重要指标；6)控制气路的阀门没有经过验证，电磁阀会导致颗粒物的损失，球阀可以有效避免这一问题；7)没有对整个管路综合控制管理的系统和控制芯片，不能实现自动或远程控制/切换气路,无法接收各个监测装置的运行状态和远程查看观测结果。这些问题对仪器和数据的质量产生严重的影响，并且这又是绝大多数监测站点都会遇到的问题，解决这些问题刻不容缓，不光可以减少人力物力成本，最主要的是可以有效的提高数据质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、易于改造、能够有效保持采样气体温度恒定、具有零点校正功能、测量精度高、灵活可靠的大气颗粒物采样管路综合质控系统。

技术方案包括位于室外的颗粒物粒径切割头、位于室内的分析仪器和第一气路,所述第一气路的进口端连接颗粒物粒径切割头,出口端连接分析仪器，所述第一气路的室外管路部分还设有室外管路温度探头，室内管路部分沿进气方向依次设有动态保温装置和电控球阀，所述动态保温装置所在的第一气路管路上还设有室内管路温度探头，所述室外管路温度探头和室内管路温度探头的输出端均连接系统控制芯片的输入端，所述系统控制芯片的输出端分别连接动态保温装置和电控球阀。

所述动态保温装置包括制冷装置和制热装置。

所述制热装置包括缠绕在第一气路上的加热丝，所述制冷装置包括贴装在第一气路上的制冷片。

还包括有第二气路，所述第二气路的两端分别与所述电控球阀的两端连接，所述第二气路沿气进方向依次设有电磁阀和高效过滤器，所述系统控制芯片的输出端连接电磁阀。

所述第二气路沿气进方向依次设有电磁阀、高效过滤器和流量计，所述流量计的输出端连接系统控制芯片的输入端。

所述第一气路和第二气路出口的交汇处还设有温湿探头，所述温湿探头输出端连接系统控制芯片的输入端。

针对背景技术中存在的问题，发明人进行如下改进：(1)第一气路的室内管路部分增设了动态保温装置，具有制热和热冷功能，通过室内管路温度探头和室外管路温度探头分别监测室内外第一气路中的气体温度，由系统控制芯片计算温差，发出制热或热冷的控制指令，对第一气路中的气体进行加热或降温，从而使进入分析仪器前的气体温度尽可能的与室外采集的气体温度接近，从而解决室内外温差导致的各种问题,提高检测精度和仪器寿命。(2)第一气路上的阀门选择使用电控球阀替代电磁阀，经多次实验证明，电磁阀内是折线型通路，会使颗粒物碰撞，导致颗粒物的损失，而球阀内为直通路，不会造成颗粒物的损失，能够进一步提高检测精度。(3)增加了第二气路用于零点较正，通过关闭电控球阀、开启电磁阀，开放第二气路，将采样空气经高效过滤器净化后送入分析仪器，可用于零点校正，由于引入的是同一采样口的气体，并且第一气路和第二气路相互独立，不会互相干扰，校正可靠性高、也大大减少了人力物力。(4)在第二气路上还设置了流量计，进一步对分析仪器的流量进行校正，保证数据质量；(5)各检测设备和阀门均与系统控制芯片连接，可实现自动控制，也为远程控制和监测提供保障。(6)在所述第一气路和第二气路出口的交汇处增设温湿探头，检测进入分析仪器前气体的温度和湿度数据，为后期数据分析提供更多参考。

本实用新型结构简单、设置灵活控制简便、便于对现有管路进行改造、可自动进行零点标定，气路内的采样气体在室内和室外温度恒定，设备使用寿命长、检测精度和可靠性高、省时省力，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

其中，1-颗粒物粒径切割头、2-室外管路温度探头、3-动态保温装置、4-室内管路温度探头、5-电磁阀、6-电控球阀、7-高效过滤器、8-流量计、9-温湿探头、10-系统控制芯片、11-第一气路、12-第二气路、13-分析仪器。

具体实施方式

下面结合附图说对本实用新型作进一步解释说明：

本实用新型包括第一气路11和第二气路12，沿进气方向，所述第一气路11上依次设有位于室外的颗粒物粒径切割头1、室外管路温度探头2，位于室内的动态保温装置4、电控球阀6和分析仪器13，动态保温装置4所在的第一气路11的管路上还设有室内管路温度探头3，所述动态保温装置4包括制冷装置和制热装置，所述制热装置包括缠绕在第一气路11管路上的加热丝，所述制冷装置包括贴装在第一气路11管路上的制冷片。

所述第二气路12的两端分别与所述电控球阀6两端的连接，沿气进方向，所述第二气路12依次设有电磁阀5和高效过滤器7和流量计8，所述第一气路11和第二气路12出口的交汇处还设有温湿探头9。

系统控制芯片10的输入端别分连接外管路温度探头2、室内管路温度探头3、流量计8和温湿探头9连接，输出端分别与电控球阀6和电磁阀5连接。

工作原理：

正常采样状态时：系统控制芯片10输出控制信号打开电控球阀6，关闭电磁阀5，采样气体经颗粒物粒径切割头1送入第一气路11由室外进入室内经电控球阀5送入分析仪器13，其中，室外管路温度探头2同步采集第一气路11内位于室外部分管路中的采样气体温度，室内管路温度探头3采集位于室内部分管路中的采样气体温度，温度信号送入系统控制芯片10进行计算分析，并输出控制信号给动态保温装置4，具体为：当室内管路温度探头3采集到的气体温度值低于室外管路温度探头2时，则输出制热的信号，反之则输出制冷的信号，对第一气路11内的采样气体进行加热或降温，以保证室内管路温度探头3采集的采样气体温度值与室外管路温度探头2采集的采样气体温度值的差在预定范围内，实现对第一气路11内采样气体的动态保温效果。进一步的，温湿度探头9还同步采集进入分析仪器前的采样气体的温度和湿度，获取这一重要参数，对数据质量控制具有重要作用。

校正状态时，在系统控制芯片10中预设校正时间，如在每个月的1号零点(北京时间)系统控制芯片10控制打开电磁阀5，关闭电控球阀6，采样气体先经第一气管11由室外进入室内的管路中，然后进入第二气路12，依次通过电磁阀5经高效过滤器7进行过滤去除掉颗粒物，再经流量计8进入分析仪器13进行自动零点校正，同时流量计8对分析仪器13的流量进行标定，提高数据质量和检测精度。