一种空气污染警报装置的制作方法

本发明涉及空气污染警报领域，具体涉及一种空气污染警报装置。

背景技术：

目前，中国各个学校的学生课外活动，还是以室外操场为主。但是随着工业的快速发展，国内的空气质量令人堪忧，尤其是雾霾天气，雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物(pm2.5)，一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极易出现大范围的雾霾。雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统。多出现于秋冬季节(这也是2013年1月份全国大面积雾霾天气的原因之一)，是近地面层空气中水汽凝结(或凝华)的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化，如果目标物的水平能见度降低到1000米以内，就将悬浮在近地面空气中的水汽凝结(或凝华)物的天气现象称为雾(fog)。

同时，现在很多学校的操场都采用用塑胶跑道，现在的塑胶跑道主要是聚氨酯，聚氨酯是用“聚醚多元醇”和“二异氰酸酯”这两种单体聚合起来的链状分子。就像铁链由小铁环连接而成，聚氨酯就相当于长铁链，这两种单体相当于一个一个独立的铁环。如果这两种单体完全聚合，那么聚氨酯本身并没有危害。关键是劣质的聚氨酯内会残留较多这两种没有聚合完全的单体，而对人体有害的来源之一就是这两种单体。

下面我们分别了解一下这两种单体对人体的危害：残留杂质之一：聚醚多元醇。实际上，“聚醚多元醇”本身并没有什么危害，但是在其生成过程中会有一些杂质混入，比如我们熟知的甲醛等醛类物质，这些物质的挥发和粘附，能够刺激我们的呼吸道和皮肤，产生种种不适的感觉。残留杂质之一：二异氰酸酯，本身有害。“二异氰酸酯”可以说是剧毒类的物质了，它具有强烈的刺激性气味，对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈刺激作用。它的蒸气被吸入后，会引起支气管炎、支气管肺炎和肺水肿；与皮肤接触后，可引起皮炎，与眼睛接触可引起严重刺激作用，如果不加以治疗，可能导致永久性损伤。特别是对二异氰酸酯过敏的人，在接触后，会出现气喘、呼吸困难和咳嗽等症状。严重的话可引发眼红肿和化学性灼伤，也能破坏鼻粘膜、上呼吸道粘膜，甚至有可能导致化学损伤。研究表明，二异氰酸酯对人体的造血功能有伤害，部分二异氰酸酯从业人员的血小板会减少。

降低塑胶跑道的危害，要从两种主要的有毒物质下手：第一，减少聚醚多元醇中的醛类等有毒杂质，这样最终制备的聚氨酯中的有毒物质也会减少。第二，减少二异氰酸酯的危害。这一点可以从两方面入手。一方面，在制备聚氨酯时尽可能聚合完全，这样就尽可能地减少二异氰酸酯的残留。另一方面，在制备聚氨酯时，选用二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)。这是因为，二异氰酸酯类化合物有很多种，制备聚氨酯的二异氰酸酯主要是两类，一类是甲苯二异氰酸酯(tdi)，一类是二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)。但tdi是二异氰酸酯类化合物中毒性最大的一种，塑胶跑道的有害物质主要是指tdi，学名为二异氰酸甲苯酯，无色透明或淡黄色液体，是生产聚氨酯材料的重要基础化工材料，主要用于制造聚氨油漆和聚氨酯涂料的固化剂。tdi对人的皮肤、眼睛和呼吸道有强烈的刺激，长期接触或吸入高浓度的tdi蒸汽可引起支气管炎、过敏性哮喘、肺炎、肥水肿等疾病。

由于操场是室外设施，对其空气质量的检测没有一个统一的标准，学生什么时候出去做早操和体育锻炼，不能有效的把控和管理，在空气污染严重的情况下锻炼会给孩子的身体造成伤害。

技术实现要素：

为克服所述不足，本发明的目的在于提供一种空气污染警报装置，能够有效的监测雾霾污染，操场上空气污染情况，并有效的提出警报，给学生的体育锻炼提供准确的预报。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种空气污染警报装置，包括灯杆、照明灯、控制器、空气收集系统、空气检测系统、警报系统、气象监测系统，所述空气收集系统包括多组水平空气收集罩组、导气管、多个空气采样罐，所述水平空气收集罩组设在灯杆壁上，并沿灯杆长度方向均匀分布，所述水平空气收集罩组通过分集气管与空气采样罐的入口端相连，所述空气采样罐的出口端通过导气管与空气检测系统相连，所述空气采样罐的入口端和出口端分别有电磁阀，所述空气检测系统包括甲醛检测器、tdi检测器、氧含量检测器、pm2.5检测器，所述电磁阀、空气检测系统、气象监测系统分别与控制器相连，所述控制器与警报系统相连，所述灯杆的顶部设有太阳能发电板，所述太阳能发电板通过保护电路与蓄电池相连，所述蓄电池与控制器相连。

进一步，相邻的所述水平空气收集罩组之间相距0.3-0.8m，每个灯杆上至少设置三组水平空气收集罩组。

进一步，所述水平空气收集罩组包括4至8个喇叭型收集罩，所述喇叭型收集罩绕灯杆同一水平面均匀分布。

进一步，所述喇叭型收集罩的入口端设有初级空气过滤器，喇叭型收集罩内部设有除水器。

进一步，所述空气采样罐中设有微型负压泵，便于吸入空气，所述微型负压泵与控制器相连。

进一步，所述空气检测系统设在灯杆顶部，所述空气检测系统外设有保护罩，所述保护罩上设有散热孔，保护罩内部设有散热器。

进一步，所述警报系统包括绿色、黄色、红色led灯。

进一步，所述pm2.5检测器采用夏普光学传感器gp2y1010au0f。

进一步，所述控制器内设有无线传输模块、短信模块，将空气中的甲醛含量、tdi、氧含量、pm2.5的含量等信息，发送给监控室内的电脑上或者监控者的手机上。

进一步，所述气象监测系统设有温度传感器、湿度传感器、风速传感器。

本发明具有以下有益效果：能够检测不同水平高度的空气情况，能够有效的监测雾霾污染，操场上空气污染情况，并有效的提出警报，根据空气的警报情况安排学生的室外活动；并能记录气象状况，经过控制器长期的数据积累，能够根据天气情况预报空气质量情况，给学生的体育锻炼提供准确的便于提前安排课程；同时，在塑胶操场上长期的循环检测，可以监测塑胶跑道的质量情况，并为以后塑胶跑道的质量提供一个参考标准。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的空气收集系统的结构示意图。

图3是本发明的空气检测系统的结构示意图。

图4是本发明的充电电路示意图。

图中，1灯杆，2喇叭型收集罩，21初级空气过滤器，22分集气管，3气象监测系统，4照明灯，5警报系统，6太阳能发电板，61蓄电池，7导气管，8空气采样罐，81、82电磁阀，9保护罩，101甲醛检测器，102tdi检测器，103氧含量检测器，104pm2.5检测器，11控制器，12散热器，

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

根据图1、图2、图3、图4所示的一种空气污染警报装置，包括灯杆1、照明灯4、控制器11、空气收集系统、空气检测系统、警报系统5、气象监测系统3，所述空气收集系统包括多组水平空气收集罩组、导气管7、多个空气采样罐8，所述水平空气收集罩组设在灯杆1壁上，并沿灯杆1长度方向均匀分布，所述水平空气收集罩组通过分集气管22与空气采样罐8的入口端相连，所述空气采样罐2的出口端通过导气管7与空气检测系统相连，所述空气采样罐8的入口端和出口端分别有电磁阀81(82)，所述空气检测系统包括甲醛检测器101、tdi检测器102、氧含量检测器103、pm2.5检测器104，所述电磁阀81(82)、空气检测系统、气象监测系统3分别与控制器11相连，所述控制器11与警报系统5相连，所述灯杆1的顶部设有太阳能发电板6，所述太阳能发电板6通过保护电路与蓄电池61相连，所述蓄电池61与控制器11相连。

进一步，相邻的所述水平空气收集罩组之间相距0.3-0.8m，每个灯杆1上至少设置三组水平空气收集罩组，便于取不同水平高度的空气样品，并进行分析。

进一步，所述水平空气收集罩组包括4至8个喇叭型收集罩2，所述喇叭型收集罩2绕灯杆1同一水平面均匀分布，能够收集各个方向的空气，避免取样不均。

进一步，所述喇叭型收集罩2的入口端设有初级空气过滤器21，喇叭型收集罩2内部设有除水器，能够将大于5um的颗粒物过滤掉，且保证收集的气体的干燥性，有利于空气检测系统检测的准确性。

进一步，所述空气采样罐8中设有微型负压泵，便于吸入空气，所述微型负压泵与控制器11相连。

进一步，所述空气检测系统设在灯杆1顶部，所述空气检测系统外设有保护罩9，所述保护罩9上设有散热孔，保护罩内部设有散热器12。

进一步，所述警报系统5包括绿色、黄色、红色led灯,不同的颜色对应不同的污染等级。

进一步，所述pm2.5检测器104采用夏普光学传感器gp2y1010au0f，通过定向发射led光，检测空气中灰尘折射过后的光线来判断pm2.5含量，pm2.5传感器的额定电压为5v、额定电流为30ma，可以检测0.8μm以上颗粒，测量范围为0-650μg/m3，能够实时监测环境中的pm2.5情况，并将信息传输给控制器11。

进一步，所述控制器11内设有无线传输模块、短信模块，将空气中的甲醛含量、tdi、氧含量、pm2.5的含量等信息，发送给监控室内的电脑上或者监控者的手机上。

进一步，所述气象监测系统3设有温度传感器、湿度传感器、风速传感器，温度范围为0-50℃，湿度范围为20％-90％rh。

其工作原理机步骤：(1)控制器11同时打开空气采样罐8的入口端电磁阀81，这样位于灯杆1上的水平空气收集罩组收集相应的水平高度上的空气，并将其存储在对应空气采样罐8中，待空气样品采集完毕后，关闭空气采样罐入口端的电磁阀81；(2)控制器11依次打开空气采样罐8出口端的电磁阀82，空气采样罐8中的空气进入空气检测系统的甲醛检测器101、tdi检测器102、氧含量检测器103，分别进行分析，检测出对应的水平高度上的空气中甲醛含量、tdi、氧含量，并将信息传输给控制器11；同时，pm2.5检测器104和气象监测系统3将pm2.5的含量以及环境温度、湿度、风速传输给控制器11；(3)控制器11将处理后得到的空气污染情况通过警报系统5进行警报，由于在校园内，避免打扰学生上课，采取光的方式进行警报，绿色、黄色、红色分别代表空气质量优、轻度污染、重度污染；(4)在检测完一个空气采样罐8后，继续检测下一个空气采样罐8内的空气，直至将灯杆1上的空气采样罐8内的空气检测完毕，再重新收集空气样品，进行下一个时间段的分析，警报。

这样控制器11就完成收集每个时间段的不同水平高度的甲醛含量、tdi、氧含量、pm2.5的含量、环境温度、湿度、风速，这些信息经控制器11处理后，控制器11会得出甲醛含量、tdi、氧含量、pm2.5与甲醛含量、tdi、氧含量、pm2.5的相对应关系，并可以依据相应关系，预测在不同环境情况下，空气中的污染物含量会增高或者降低，为学生的户外活动提供参考，同时也可以检测塑胶跑道的质量情况，并为以后塑胶跑道的质量提供一个参考。

本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。