一种环境空气质量及气象要素便携式测量与数据管理系统

1.本实用新型属于大气科学技术领域，涉及大气气溶胶和气象要素测量技术，尤其是一种空气质量及气象要素的便携式测量装置和数据管理系统。


背景技术：

2.环境空气质量是打赢蓝天保卫战、加强生态文明建设和生态环境保护的重要一环，对社会经济发展、居民人体健康、气候变化有重要影响。近年来，全国空气质量明显改善，重点区域持续向好，主要污染物浓度降幅显著，但多污染物协同控制有待强化，重污染天气仍时有发生。改善环境空气质量，首先要加强空气质量监测能力。目前，已经建成全国环境空气质量监测网络，涵盖国家、省、市、县四个层级的5000余个监测站点，其中有1436个国控监测站和70多个超级站助力"精准治霾"。
3.然而，全国监测网络的功能主要是以空气质量评价为主，难以为局地的环境污染防治提供决策依据。而且国控监测站点位较为稀疏，建设成本高，不能实时准确地掌握特定地点或局部地区的空气质量状况，难以为污染源及污染演变过程分析提供足够的数据支持。现有常规使用的颗粒物质量浓度测量技术有称重法、微量振荡天平法、β射线法等方法及仪器装置，气态污染物浓度测量技术有脉冲紫外荧光法、紫外光度法、化学发光法等方法及仪器装置。这些仪器测量准确度高，但价格高昂，难以大面积架设、快速部署。
4.近年来，随着技术进步和仪器小型化发展，光学测量和电化学传感器技术在环境监测领域逐渐得到发展和应用，可采用小型便携式仪器同时测量颗粒物质量浓度、气态污染物浓度、关键气象要素、gps定位信息等信息。目前，尚缺少一种多要素、便携式的环境空气质量及气象要素测量装置及具备完善数据管理的系统，难以满足特定点位的常规和网格化环境空气监测需求。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种环境空气质量及气象要素的便携式测量装置和数据管理系统，用于解决环境空气质量及气象要素的监测和数据管理问题。
6.本实用新型提供的技术方案是：
7.一种环境空气质量及气象要素的便携式测量装置和数据管理系统，包括：环境气象要素监测单元和数据储存展示单元；
8.所述环境气象要素监测单元是可同时测量、记录并传输环境空气质量和环境气象要素的便携式测量装置；所述环境气象要素监测单元包括颗粒物测量模块、气象测量模块、系统控制模块、无线传输模块、气体测量模块和gps定位模块；所述颗粒物测量模块、气象测量模块、气体测量模块和gps定位模块分别与系统控制模块相连接，实现程序控制和数据读取、储存，并通过无线传输模块与所述数据储存展示单元的服务器模块通讯；所述颗粒物测量模块用于测量大气颗粒物的质量浓度；所述气象测量模块用于测量温度、湿度、风速、风
向等环境气象要素；所述系统控制模块包括控制系统和供电系统，用于保证监测单元的稳定有效运行，实现数据采集、记录和存储；所述无线传输模块用于环境气象要素监测单元与数据储存展示单元的通讯连接，实现监测数据的远程传输；所述气体测量模块包括臭氧(o3)、一氧化碳(co)、二氧化氮(no2)、二氧化硫(so2)和总挥发性有机物(tvoc)，共5个电化学气体传感器，用于常规气态污染物的实时测量；所述gps定位模块用于获取精准的经纬度、海拔高度等地理位置，可在实时展示模块呈现静态点位和动态走航两种模式的监测结果；
9.所述数据储存展示单元是可以接收、储存、处理并实时展示环境气象监测数据的系统，包括服务器模块、数据储存模块、实时展示模块；所述服务器模块是塔式服务器通过固定ip 地址与无线传输模块连接，接收数据；所述数据储存模块用于储存各项环境空气质量和气象要素的监测数据，获得各要素的长期监测数据集；所述实时展示模块用于处理和展示数据结果，通过各种图表以可视化方式呈现监测数据。
10.所述环境气象要素监测单元是一个多要素便携式测量装置，有两种使用模式：可独立使用，在本地储存测量数据；也可与数据储存展示单元结合，实现多要素数据的远程传输、储存和实时可视化展示。
11.所述环境气象要素监测单元的侧面有进样口和出气口，与外界大气相通。
12.所述环境气象要素监测单元为模块化设置，所包括的颗粒物测量模块、气象测量模块、气体测量模块和gps定位模块均可独立使用和测量有关要素，互不影响。
13.所述环境气象要素监测单元的外壳设置有o型密封圈以保证防水性，满足室外长期监测的需求。
14.所述系统控制模块可通过现场或在线两种方式设置各要素测量模块的测量参数，查看仪器状态。
15.所述服务器模块通过互联网固定ip地址连接，接收无线传输模块发送的数据，包括时间、颗粒物质量浓度、气象要素数据、各气态污染物浓度、gps定位信息、仪器参数设置等内容。
16.所述数据储存模块将接收到的所有数据储存在服务器上，可本地和远程访问、下载。
17.所述实时展示模块对接收到的数据进行处理分析和可视化展示，呈现监测单元位置分布、各监测要素的时间序列、均值浓度等内容。
18.根据不同监测任务，可在多个监测点位同时布设多套所述环境气象要素监测单元，统一连接到数据储存展示单元，实现区域网格化监测，满足多样化环境监测需要。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：
20.(1)本实用新型为模块化设置，拥有颗粒物、气象、气体测量模块和gps定位模块，均可独立使用，互不影响，能够满足不同使用需求；
21.(2)本实用新型具有现场设置和远程在线控制两种模式，能够无人值守长期工作；
22.(3)本实用新型可在多个监测点位同时布设多套环境气象要素监测单元，统一连接到数据储存展示单元，实现区域网格化监测，满足多样化环境监测需要；
23.(4)本实用新型的各要素监测数据能够自动传输、接收、记录和储存，可通过本地和远程两种方式访问、下载，并根据用户指令进行处理分析和可视化表达。
附图说明
24.图1为本实用新型的环境气象要素监测单元和数据储存展示单元的结构框图；
25.图2为本实用新型的环境气象要素监测单元的示意图；
26.其中，1.环境气象要素监测单元；11.颗粒物测量模块；111.光学粒子计数仪；12.气象测量模块；121.温度、湿度探头；122.风速、风向探头；13.系统控制模块；131.直流电源；132. 控制系统；14.无线传输模块；141.网络传输模块；15.气体测量模块；151.臭氧传感器；152. 一氧化碳传感器；153.二氧化氮传感器；154.二氧化硫传感器；155.总挥发性有机物传感器； 16.gps定位模块；161.gps装置；2.数据储存展示单元；21.数据储存模块；22.服务器模块； 23.实时展示模块；a.进气口；b.出气口；图1中的虚线框表示监测和数据单元，单向箭头表示模块连接，双向箭头表示数据交互；图2中的单向箭头表示气流方向。
具体实施方式
27.下面结合附图，通过实施例进一步描述本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型的范围。
28.如图1和图2所示，本实用新型为一种环境空气质量及气象要素的便携式测量装置和数据管理系统，包括：环境气象要素监测单元1和数据储存展示单元2；
29.所述环境气象要素监测单元1是可同时测量、记录并传输环境空气质量和环境气象要素的便携式测量装置1；所述环境气象要素监测单元1包括颗粒物测量模块11、气象测量模块 12、系统控制模块13、无线传输模块14、气体测量模块15和gps定位模块16；所述颗粒物测量模块11、气象测量模块12、气体测量模块15和gps定位模块16分别与系统控制模块 13相连接，实现程序控制和数据读取、储存，并通过无线传输模块14与服务器模块22通讯；所述颗粒物测量模块11用于测量大气颗粒物的质量浓度；所述气象测量模块12用于测量温度121、湿度121、风速122、风向122等环境气象要素；所述系统控制模块13包括直流电源131和控制系统132，用于保证监测单元的稳定有效运行，实现数据采集、记录和存储；所述无线传输模块14、141用于环境气象要素监测单元与数据储存展示单元的通讯连接，实现监测数据的远程传输；所述气体测量模块15包括臭氧(o3)151、一氧化碳(co)152、二氧化氮(no2)153、二氧化硫(so2)154和总挥发性有机物(tvoc)155，共5个电化学气体传感器，用于常规气态污染物的实时测量；所述gps定位模块16用于获取精准的经纬度、海拔高度等地理位置161，可在实时展示模块呈现静态点位和动态走航两种模式的监测结果；
30.所述数据储存展示单元2是可以接收、储存、处理并实时展示环境气象监测数据的系统，包括服务器模块22、数据储存模块21、实时展示模块23；所述服务器模块22是塔式服务器通过固定ip地址与无线传输模块连接，接收数据；所述数据储存模块21用于储存各项环境空气质量和气象要素的监测数据，获得各要素的长期监测数据集；所述实时展示模块23用于处理和展示数据结果，通过各种图表以可视化方式呈现监测数据。
31.本实用新型提供的环境空气质量及气象要素的便携式测量装置和数据管理系统的工作流程如下：
32.1)将环境气象要素监测单元1平稳放置，打开直流电源131，打开控制系统132和网络传输模块141，连接好wifi；
33.2)打开服务器模块22，连接好wifi，检查与网络传输模块141的通讯连接状态；
34.3)通过控制系统132发送命令，打开光学粒子计数仪111、温度湿度探头121、风速风向探头122、臭氧传感器151、一氧化碳传感器152、二氧化氮传感器153、二氧化硫传感器 154、总挥发性有机物传感器155和gps装置161，待传感器等测量仪器预热后，即可稳定、连续测量各环境与气象要素；
35.4)控制系统132自动记录监测数据，并通过网络传输模块141发送到服务器模块22，数据储存在数据储存模块21，可通过实时展示模块23以图表等可视化方式呈现；
36.上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为，本实用新型要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。