大气采样装置的制作方法

本发明涉及大气检测技术领域，特别是涉及一种大气采样装置。

背景技术：

空气检测装置内部安装有抽空气用的动力装置(如真空泵或吸气风扇)，可将大气空气吸入空气检测装置内，并对大气的污染物的浓度进行检测，如二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物(PM2.5和PM10)等污染物的浓度。

在对预定位置的空气污染物浓度检测之前，需要先将空气检测装置安装在预定的检测站点位置，开启动力装置将需要检测的大气吸入空气检测装置内进行污染物检测。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

在某些特定的危险化学品火灾、泄漏等危险事故场所，救援人员需要对危险事故场所内的空气污染物进行检测，在使用现有的空气检测装置对危险事故场所的空气检测时，不仅需要空气检测人员将空气检测装置携带入危险事故场所内，且需要提供为空气检测装置的动力装置提供电能，才可以对被检测空气吸入并进行检测，操作过程较为繁杂，容易对人员造成伤害。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种大气采样装置，主要目的在于提高对大气污染物浓度采集的便捷性。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

本发明的实施例提供一种大气采样装置，包括：

气流罩，所述气流罩第一端具有进气口，所述气流罩第二端具有出气口,所述气流罩的内部具有分别连通所述进气口与所述出气口的采样空间；

污染物过滤核心，设置在所述采样空间内；

架设部，设置在所述气流罩上，用于将大气采样装置架设在移动运载设备上运动采样。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，前述的大气采样装置，其中还包括：

控制部；

所述控制部包括：设置在所述进气口的开口闭合装置。

可选的，前述的大气采样装置，其中所述开口闭合装置包括：位于所述气流罩内的步进电机、支架、推杆以及堵塞；

所述推杆的第一端连接所述步进电机的动力输入端，所述推杆的第二端连接所述堵塞，并指向所述气流罩的进气口；

所述步进电机通过所述支架固定在所述气流罩内，用于控制所述推杆的前进与后退来关闭、开启所述进气口。

可选的，前述的大气采样装置，其中所述控制部还包括：位置信息检测装置以及控制器；

所述控制器与所述位置信息检测装置连接，所述控制器配置为根据所述位置信息检测装置提供的位置信息开启所述开口闭合装置。

可选的，前述的大气采样装置，其中所述位置信息检测装置包括导航芯片以及预设位置信息存储芯片；

所述控制器根据所述导航芯片提供的位置信息与信息存储芯片存储的预设位置信息进行判断，当所述导航芯片提供的位置信息落入所述预设位置信息内，开启所述开口闭合装置。

可选的，前述的大气采样装置，其中所述预设位置信息包括高度、经度以及纬度位置信息。

可选的，前述的大气采样装置，其中所述控制部还包括：位置信息获取接口以及控制器；

所述位置信息获取接口用于与所述移动运载设备上的导航装置连接；

所述控制器与所述位置信息获取接口连接，所述控制器配置为根据所述位置信息获取接口提供的位置信息开启所述开口闭合装置。

可选的，前述的大气采样装置，其中所述控制部还包括：设置在所述出气口的风量传感器；

所述控制器分别连接所述风量传感器以及所述开口闭合装置，所述控制器配置为根据所述风量传感器的流量数值调节开口闭合装置工作。

可选的，前述的大气采样装置，其中所述控制器配置为：

在所述风量传感器的瞬时流量数值小于第一预定阈值时，控制所述开口闭合装置加大所述进气口的进气量；

在所述风量传感器的瞬时流量数值大于第一预定阈值时，控制所述开口闭合装置减小所述进气口的进气量；

在所述风量传感器的统计总量流量数值到达预定阈值时，控制关闭所述开口闭合装置。

可选的，前述的大气采样装置，其中所述气流罩包括相互可分离扣合的头部罩以及尾部罩；

所述进气口开设在所述头部罩的前端上，所述出气口位于所述尾部罩的后端上。

可选的，前述的大气采样装置，其中所述尾部罩包括与所述头部罩可分离扣合的连接罩、长尾管以及增压锥形罩；

所述长尾管的第一端与所述连接罩连通，所述长尾管的第二端与所述增压锥形罩的尖端连通。

可选的，前述的大气采样装置，其中所述污染物过滤核心插设在所述头部罩内；

所述头部罩的外轮廓形状与污染物检测机器的插样槽的内轮廓形状相匹配。

可选的，前述的大气采样装置，其中所述大气采样装置为无人机载采样装置或车载采样装置。

借由上述技术方案，本发明技术方案提供的大气采样装置至少具有下列优点：

本发明技术方案提供的大气采样装置在对待检测大气检测时，可通过架设部安装在移动运载设备上，大气采样装置被移动运载设备携带至待检测的大气区域中移动运行，大气采样装置在移动中，待检测的大气可通过气流罩的进气口流入，并流经采样空间的污染物过滤核心后，从出气口流出。相对现有技术中的空气检测装置，本发明技术方案提供的大气采样装 置无需设置吸空气的动力装置，结构简单，重量较轻，对移动运载设备的运载能力要求较低，并且对特定危险区域的空气检测较为灵活。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明的实施例提供的一种大气采样装置的第一视角的结构示意图；

图2是本发明的实施例提供的一种大气采样装置的第二视角的结构示意图；

图3是本发明的实施例提供的一种大气采样装置的内部结构电连接示意图；

图4是本发明的实施例提供的一种大气采样装置、充电器及手持式操作控制机的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的大气采样装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1和图2所示，本发明的一个实施例提出的一种大气采样装置，可安装在移动运载设备(如飞机、汽车或轮船等)上对待检测空气进行采样，大气采样装置包括：气流罩10、污染物过滤核心(图中未示出)以及架设部20。污染物过滤核心的具体材质可根据测定的不同的大气污染物而 定，如采用碳材质制成的碳罐。气流罩10第一端具有进气口11，气流罩10第二端具有出气口12,气流罩10的内部具有分别连通进气口11与出气口12的采样空间。污染物过滤核心设置在采样空间内。架设部20设置在气流罩10上，用于将大气采样装置架设在移动运载设备上运动采样。

将气流罩的第一端朝向移动运载设备的前进方向安装在移动运载设备上之后，在移动运载设备的运载移动下，大气对移动的大气采样装置产生冲击气流，冲击气流从大气采集装置的气流罩入口并穿过采样空间，位于采样空间内的污染物过滤核心可对待检测的大气进行污染物过滤。待大气采样装置完成收集待检测空气之后，对污染物过滤核心内的污染物存留进行检测，即可测定待检测区的空气污染物。

本发明技术方案提供的大气采样装置在对待检测大气检测时，可通过架设部安装在移动运载设备上，大气采样装置被移动运载设备携带至待检测的大气区域中移动运行，大气采样装置在移动中，待检测的大气可通过气流罩的进气口流入，并流经采样空间的污染物过滤核心后，从出气口流出。相对现有技术中的空气检测装置，本发明技术方案提供的大气采样装置无需设置吸空气的动力装置，结构简单，重量较轻，对移动运载设备的运载能力要求较低，并且对特定区域的空气检测较为灵活。如使用无人机将大气检测装置运载至危险化学品火灾现场的区域检测大气污染物。

为了进一步的降大气采样装置的质量，气流罩可采用重量较轻的塑料、木头等材质。为了减小空气阻力，气流罩的第一端可支撑弧形/尖形头部，进气口位于弧形/尖形头部的前端。

进一步的，为了控制大气采样装置的进气，上述实施例中的大气采样装置，其中还包括：控制部。控制部包括：设置在进气口的开口闭合装置。开口闭合装置可控制气流罩进气口的打开与关闭。对大气采样中，开口闭合装置可先将气流罩的进气口关闭，待大气采样装置被运载至待检测区域后，开口闭合装置打开，使气流罩的进气口打开以使待检测大气进入流经气流罩的采样空间。在采样完毕后，开口闭合装置再将气流罩的进气口关闭，完成空气检测任务。检测过程中，可实现对大气采集的可控。例如，移动运载设备在携带大气采样装置运载至待检测大气区域之前，可关闭进气口，在离开待检测大气区域或检测完毕后可关闭进气口。

具体的，开口闭合装置包括：位于气流罩内的步进电机311、支架(图中未示出)、推杆312以及堵塞313。推杆312的第一端连接步进电机311的动力输入端，推杆312的第二端连接堵塞313，并指向气流罩10的进气口11。步进电机311通过支架固定在气流罩10内，用于控制推杆312的前进与后退来关闭、开启进气口。堵塞313采用圆锥形堵塞，进气口采用圆形开口，圆锥形堵塞能够较好的密封进气口。采用步进电机311可防止推杆的后退。步进电机311与推杆312之间可通过齿轮连接，如蜗轮蜗杆连接。

如图3所示，在大气采集中，为了实现高度的自动采集功能，实现预定区域的大气采集，控制部还包括：位置信息检测装置32以及控制器33。控制器33与位置信息检测装置32连接，控制器33配置为根据位置信息检测装置32提供的位置信息开启开口闭合装置31。在位置信息检测装置32检测到大气采样装置被移动运载设备运载至预定区域的位置后，控制器33开启开口闭合装置31，打开进气口，开始收集大气。在位置信息检测装置32检测到大气采样装置离开预定区域后，控制器33可关闭开口闭合装置31，关闭进气口。具体的，位置信息检测装置32包括导航芯片以及预设位置信息存储芯片。导航芯片可采用GPS芯片、或北斗导航等。控制器33根据导航芯片提供的位置信息与信息存储芯片存储的预设位置信息进行判断，当导航芯片提供的位置信息落入预设位置信息内，开启开口闭合装置31。其中预设位置信息包括高度、经度以及纬度位置信息。例如，移动运载设备为无人机时，无人机载将大气采样装置携带至预定高度、经度以及纬度位置后，大气采样装置开始大气采样工作。具体的，控制器33连接有通讯接口(图中未示出)，如图4所示，大气采集装置1的通讯接口可通过通讯线缆与手持式操作控制机2连接。在使用通讯线缆连接时，手持式操作控制机2可为设置在气流罩内的电池充电。通过手持式操作控制机2可与大气采样装置内的芯片进行数据传输(读取或写入，如录入待检测区域的位置信息，时间信息，天气信息等)。或是，使用充电器3为大气采集装置1充电。

或者，控制部还包括：位置信息获取接口34以及控制器33。位置信息获取接口34用于与移动运载设备上的导航装置连接。控制器33与位置信 息获取接口34连接，控制器33配置为根据位置信息获取接口34提供的位置信息开启开口闭合装置31。在移动运载设备上具备导航装置时，大气采样装置可采用移动运载设备上装有的导航装置获取位置信息来控制开口闭合装置31的工作。

为了提高对大气污染物含量的测定，进一步的上述实施例中大气采样装置，其中控制部还包括：设置在出气口的风量传感器35。控制器33分别连接风量传感器35以及开口闭合装置31，控制器33配置为根据风量传感器35的流量数值调节开口闭合装置31工作。

具体的，控制器33配置为：

在风量传感器35的瞬时流量数值小于第一预定阈值时，控制开口闭合装置31加大进气口的进气量；

在风量传感器35的瞬时流量数值大于第一预定阈值时，控制开口闭合装置31减小进气口的进气量；

第一预定阈值可采用一个范围数值，在气流罩内的气流流量过大，可调节开口闭合装置，如控制推杆向进气口靠近移动，减小进气通道，来减小进气口的进气量。在气流罩内的气流过大，控制推杆向进气口远离移动，增大进气口的进气量。可有效控制气流罩内的气流流量，可使气流罩内的瞬时气流流量不受移动运载设备的移动速度与大气的气流速度影响。

在收集大气中，污染物过滤核心为了获得精确的污染物含量数据，只需要过滤定量的大气即可。为了实现精准测量，

在风量传感器35的统计总量流量数值到达预定阈值时，控制关闭开口闭合装置31。

如图1所示，气流罩10的第二端可采用长管的结构，风量传感器35设置在长管内，能够更加精确的获取风量。

具体的，控制部还包括有与控制器连接的记录模块，记录模块可记录大气采样装置大气采集的开始时间、关闭时间、采样次数、总流量、前流量(控制器上电到开始采样的总流量)、后流量(控制器停止采样到断电(或读取数据时)的总流量)、采样数据个数、方差(表示采样数据的离散度)，记录模块可以存储16个数据区信息内容。记录模块记录的信息可与外部设备进行数据交互。

为了便于安装、更换污染物过滤核心，气流罩10包括相互可分离扣合的头部罩101以及尾部罩102。进气口11开设在头部罩101的前端上，出气口12位于尾部罩102的后端上。具体的，头部罩与尾部罩可采用螺栓固定连接，或是通过螺纹螺旋连接，或是组合的方式连接。

在移动运载设备携带大气采样装置运动采样中，为了提高气流罩内的气流流量，尾部罩102包括与头部罩101可分离扣合的连接罩1021、长尾管1022以及增压锥形罩1023。长尾管1022的第一端与连接罩1021连通，长尾管1022的第二端与增压锥形罩1023的尖端连通，增压锥形罩1023的开口端作为气流罩10的出气口，增压锥形罩可造成负压效应，增大采样气体向进气口的推动力，从而增加采样空间内的大气流量。具体的，长尾管的底部可安装控制芯片(控制器、位置信息检测装置、电池等)，安装控制芯片的壳体的宽度可以长尾管的直径相匹配。

在对污染物过滤核心的污染物含量提取环节中，一般是将采样后的污染物过滤核心插在污染物检测机器的插样槽内，然后机器对污染物过滤核心内的污染物含量进行自动读取。为了便于读取污染物过滤核心的污染物含量，污染物过滤核心插设在头部罩内。头部罩的外轮廓形状与污染物检测机器的插样槽的内轮廓形状相匹配。在大气采样装置采集完待检测区的大气后，直接将头部罩与尾部罩分离，然后将整个尾部罩直接插入污染物检测机器的插样槽内即可。具体的，头部罩包括用于安装污染物过滤核心的圆筒，以及盖在圆筒一端的半球形盖帽，进气口设置在半球形盖帽的顶部。

在具体的采样环节中，大气采样装置可安装于不同种类的移动运载设备上，以适用于不同的需求。例如，大气采样装置可为无人机载采样装置，架设部与无人机的挂接端相互匹配，可对地面或高空位置的大气进行检测。或是，大气采样装置可为车载采样装置，架设部与车体的连接端相互匹配，可对地面的区域进行大气检测。

上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等 同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。