一种自动化大气颗粒物监测设备的制作方法

本发明涉及一种自动化大气颗粒物监测设备，属于环境监测技术领域。

背景技术：

随着工业的不断发展，人类生存环境遭到破坏，其中大气污染形势严峻，大气颗粒物能够造成雾霾大气。大气颗粒物指的是分散在大气中的固态或液态颗粒状物质的总称，其粒径范围约为0.1μm-100μm，对它的监测、分析和研究是当前环境保护工作的重点。大气颗粒物的监测范围主要包括空气动力学直径小于或等于100μm的总悬浮颗粒物tsp(totalsuspendedparticulate)、空气动力学直径小于或等于10μm的可吸入颗粒物pm10(particleswithdiametersof10μmorless)和空气动力学直径小于或等于2.5μm的细颗粒物pm2.5三种。气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的雾霾大气对人体健康的危害甚至大于沙尘暴。粒径大于10μm的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2.5μm-10μm的颗粒物，能够进入上呼吸道，部分可通过痰液等排出体外，部分会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小；粒径小于2.5μm的细颗粒物，不易被阻挡，被吸入人体后直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发哮喘、支气管炎和心血管病等疾病。

但现有的大气颗粒物监测设备存在如下问题：

①目前有些机构利用无人机等进行测量研究，人力成本较高，适合次数较少的测量，无人机的气流，对于测量误差也有影响；

②利用热气球、氢气球、氦气球放飞的方式进行测量，适合单次，不适合多次测量；

③利用激光雷达监测车可以完成不同高度、不同距离的大气颗粒物浓度测量，但是其成本较高，接近1千万元人民币，不利于大面积推广。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明提供了一种自动化大气颗粒物监测设备。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种自动化大气颗粒物监测设备，包括底板、拉绳、颗粒物浓度监测传感器、通讯模块、气球、控制器、绕绳辊、大电动机、减速箱和电线，所述底板上端安装有绕绳辊，所述绕绳辊与减速箱连接，所述减速箱与大电机连接，所述绕绳辊上绕有拉绳，所述拉绳的另一端与气球固定连接，所述气球下端安装有颗粒物浓度监测传感器，所述颗粒浓度监测传感器与通讯模块电性连接，所述通讯模块与控制器电性连接，所述颗粒物浓度监测传感器通过电线与通讯模块电性连接。

进一步，所述拉绳内部为中空结构，所述拉绳中间的中空结构内设有电线。

进一步，所述绕绳辊旁边安装有绕线轮，所述绕线轮与小电动机固定连接。

进一步，所述底板上端安装有箱体，所述箱体上设有开口，所述控制器安装在箱体上，所述绕线轮通过支撑座安装在箱体内部。

进一步，所述绕线辊通过绕线辊支架固定在底板上，所述大电动机通过电机支架固定在底板上。

进一步，所述颗粒物浓度监测传感器上安装有高度传感器。

进一步，所述颗粒物浓度监测传感器上安装有风速风向传感器。

进一步，所述气球内部气体为氢气或氦气。

该发明的有益之处是，该装置是无人值守的，三维空间大气颗粒物浓度测量设备，可以对2km以下所有高度进行测量，不同位置的三维浓度分布场；人力成本较低，适合次数较多的测量，通过该装置，对于测量误差影响也较小；适合多次测量；该装置价格低廉利于大面积推广。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明图1中去掉箱体时结构示意图；

图3为本发明实施例2的结构示意图；

图4为本发明图3中增加箱体后的结构示意图。

图中，1、箱体，2、开口，3、拉绳，4、颗粒物浓度监测传感器，5、高度传感器，6、通讯模块，7、气球，8、风速风向传感器，9、控制器，10、底板，11、绕绳辊，12、大电动机，13、绕线辊支架，14、电机支架，15、减速箱，16、电线，17、绕线轮，18、小电动机，19、支撑座。

具体实施方式

实施例1：

一种自动化大气颗粒物监测设备，包括底板10、拉绳3、颗粒物浓度监测传感器4、通讯模块6、气球7、控制器9、绕绳辊11、大电动机12、减速箱15和电线16，所述底板10上端安装有绕绳辊11，所述绕绳辊11与减速箱15连接，所述减速箱15与大电机12连接，所述绕绳辊11上绕有拉绳3，所述拉绳3的另一端与气球7固定连接，所述气球7下端安装有颗粒物浓度监测传感器4，所述颗粒浓度监测传感器4与通讯模块6电性连接，所述通讯模块6与控制器9电性连接，所述颗粒物浓度监测传感器4通过电线16与通讯模块6电性连接。

进一步，所述拉绳3内部为中空结构，所述拉绳3中间的中空结构内设有电线16。

进一步，所述底板10上端安装有箱体1，所述箱体1上设有开口2，所述控制器9安装在箱体1上，所述绕线轮17通过支撑座19安装在箱体1内部。

进一步，所述绕线辊11通过绕线辊支架13固定在底板10上，所述大电动机12通过电机支架14固定在底板10上。

进一步，所述颗粒物浓度监测传感器4上安装有高度传感器。

进一步，所述颗粒物浓度监测传感器4上安装有风速风向传感器。

进一步，所述气球7内部气体为氢气或氦气。

该装置在工作时，颗粒物浓度监测传感器4可以通过计算等测量出不同位置的颗粒物浓度，高度传感器，可以是海拔高度传感器，或者gps传感器等能够给出高度的传感器，绕绳辊11和大电动机12，负责控制气球7的高度上升或下降，通讯模块6负责将测量到的数据及高度数据传输到监测中心进行记录和分析、显示；控制器9负责控制绕线辊11和大电动机12按照程序，进行循环的上下移动气球及携带的设备；颗粒物浓度可以测量出pm2.5/pm10/pm100【tsp】浓度，但不局限于此，也可以输出各种粒径的浓度分布，如pm1/pm0.5等等。

实施例2：一种自动化大气颗粒物监测设备，包括底板10、拉绳3、颗粒物浓度监测传感器4、通讯模块6、气球7、控制器9、绕绳辊11、大电动机12、减速箱15和电线16，所述底板10上端安装有绕绳辊11，所述绕绳辊11与减速箱15连接，所述减速箱15与大电机12连接，所述绕绳辊11上绕有拉绳3，所述拉绳3的另一端与气球7固定连接，所述气球7下端安装有颗粒物浓度监测传感器4，所述颗粒浓度监测传感器4与通讯模块6电性连接，所述通讯模块6与控制器9电性连接，所述颗粒物浓度监测传感器4通过电线16与通讯模块6电性连接。

进一步，所述绕绳辊11旁边安装有绕线轮17，所述绕线轮17与小电动机18固定连接。

进一步，所述底板10上端安装有箱体1，所述箱体1上设有开口2，所述控制器9安装在箱体1上，所述绕线轮17通过支撑座19安装在箱体1内部。

进一步，所述绕线辊11通过绕线辊支架13固定在底板10上，所述大电动机12通过电机支架14固定在底板10上。

进一步，所述颗粒物浓度监测传感器4上安装有高度传感器。

进一步，所述颗粒物浓度监测传感器4上安装有风速风向传感器。

进一步，所述气球7内部气体为氢气或氦气。

该装置在工作时，颗粒物浓度监测传感器4可以通过计算等测量出不同位置的颗粒物浓度，高度传感器，可以是海拔高度传感器，或者gps传感器等能够给出高度的传感器，绕绳辊11和大电动机12，负责控制气球的高度上升或下降，通讯模块6负责将测量到的数据及高度数据传输到监测中心进行记录和分析、显示；控制器9，负责控制绕线辊11和大电动机12按照程序，进行循环的上下移动气球7及携带的设备；颗粒物浓度可以测量出pm2.5/pm10/pm100【tsp】浓度，但不局限于此，也可以输出各种粒径的浓度分布，如pm1/pm0.5等等。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。