一种立体化氯离子监测装置及监测方法与流程

本发明属于大气中氯离子监测，具体涉及一种立体化氯离子监测装置及监测方法。

背景技术：

1、现有文献cn109557019a公开的大气环境氯离子监测装置，包括雨棚，安装在雨棚下方的测试纱布，雨棚下方通过连接结构固定有装置外框，测试纱布通过两层丝网压紧，并通过装置内框将压紧有测试纱布的丝网固定在装置外框上，纱布对折夹在两片丝网中间，丝网起到固定纱布、防止纱布脱落的作用，丝网夹在装置内框和装置外框之间，装置内框安装在装置外框内侧当中，通过螺丝固定。采用该方案虽然在一定程度上提高了监测装置的牢固性和可靠性，但当风向平行于纱布时，几乎采集不到氯离子，且依然存在框体及其纱布晃动的问题。

2、为了能够在不同方向采集大气中的氯离子，前期开发了一种大气环境中的氯离子采集方法，将采集纱布套设在四面镂空的柱状框架上，在柱状框架或采集纱布上标识好基准点和采集方向，将标识完毕的柱状框架按照采集方向吊挂在雨棚架内侧，在无雨水接触采集纱布的情况下采集至少四个水平方向的氯离子。然而，该方案在沿海区域实际应用时还存在纱布上氯离子易饱和的情况，且必须配置遮雨板才能使用。

3、更关键地是，采用前述方案均无法实现氯离子的在线、快速监测，必须定期将纱布取下后进行检测，所使用的纱布无法重复使用，操作起来比较麻烦。

技术实现思路

1、至少为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明目的在于提供一种立体化氯离子监测装置及监测方法。

2、本发明采用了如下技术方案。

3、一种立体化氯离子监测装置，包括立柱，在立柱顶部设置有横梁，在横梁的悬臂端悬挂有氯离子采集部，氯离子采集部包括立杆，立杆上端连接横梁，立杆下端固定在地面上，在立杆上套设有活动环，在活动环上设置有弧形采集片，由所有弧形采集片共同围合成外轮廓呈球面的球形结构，相邻弧形采集片之间呈v形空间；其中，活动环连接在绳子末端，绳子绕过立柱和横梁上的导向轮后连接在收卷轴上；当收卷轴顺时针旋转时，绳子被收卷进而带动活动环和弧形采集片顺着立杆上移，当收卷轴逆时针旋转时，活动环和弧形采集片在重力作用下顺着立杆下落。

4、作为优选方案，所述的弧形采集片包括弧形骨架，在弧形骨架上设置有棉纱线或棉纱网，棉纱线或棉纱网上的孔隙不大于0.5mm。

5、为方便对部分弧形采集片进行更换或灵活装配，在活动环上设置有卡槽，卡槽底端设置有挡板，弧形骨架的竖杆配合在卡槽中且被横向、上下限位，弧形骨架向上被限位依靠的是弧形采集片自身重力。采用这样地方案，还可以将背风侧部分弧形采集片更换成无法沉积氯离子的材料，这样就能够有针对性的采集特定气流和特定方向中的氯离子。

6、作为优选方案，所述的卡槽为弧形卡槽，弧形骨架的竖杆截面呈圆形。

7、作为优选方案，相邻弧形采集片之间的夹角为30~45°。

8、为了能够实时且长时间持续收集氯离子，在立杆下方设置有集液槽，集液槽内部设置有独立的清水池，顺着立柱和横梁布置有带控制阀的水管，水管上连接有泵，水管下端接入集液槽内的清水池中、上端位于活动环上方，以使水管上端喷头滴出的液体能够洒落在弧形采集片上；氯离子传感器的探头伸入集液槽内含氯离子液体中。

9、为了在不使用雨棚的情况下降低雨水对采集氯离子的影响，所述的集液槽口部直径比所述球形结构外径大5-10mm。更确切地说，是指集液槽口部与所述球形结构的配合间隙为5-10mm。

10、一种采用前述立体化氯离子监测装置的监测方法，收卷轴的驱动电机、控制阀和泵分别连接控制器，控制器的存储模块上存储有可在处理模块上运行的程序，所述处理模块执行所述程序时实现以下步骤：

11、步骤1，控制驱动电机运行，使活动环和弧形采集片顺着立杆移动到目标高度后关闭驱动电机；

12、步骤2，控制控制阀和泵运行，使集液槽内的清水池中的液体喷洒在弧形采集片上；

13、步骤3，在设定时间点控制驱动电机运行，先使活动环和弧形采集片在重力作用下顺着立杆下落，并没入集液槽内的含氯离子液体液面之下设定时间，然后控制动环和弧形采集片回升至目标高度；

14、步骤4，获取集液槽内含氯离子液体中的氯离子浓度；

15、步骤5，一个采集周期结束后，在下一目标高度采集大气中的氯离子。

16、进一步地，在下雨的时间段，控制驱动电机运行使所述球形结构的最大直径部位刚好位于集液槽口部，下雨结束后，控制驱动电机运行使所述球形结构回升至目标高度。

17、作为优选方案，所述的立杆采用直径不大于30mm的不锈钢管。

18、有益效果：采用本发明的方案，不仅适用于在任何风向的情况下采集氯离子，而且能够有针对性的只采集特定气流和特定方向中的氯离子，还能够在无需使用防雨棚的情况下避免了纱布上氯离子易饱和的情况，更关键地是能够长期实现氯离子的在线、快速监测，所使用的纱布能够重复使用，使用时更简单、便捷。此外，该方案中的立体化氯离子监测装置稳定性好，能够适用于采集不同高度处的氯离子沉积情况，相应的氯离子采集高度能够灵活控制在厘米级，有利于为大气中氯离子的立体沉积研究提供更精确的试验数据。

技术特征：

1.一种立体化氯离子监测装置，包括立柱（1），在立柱（1）顶部设置有横梁（2），在横梁（2）的悬臂端悬挂有氯离子采集部，其特征在于：氯离子采集部包括立杆（30），立杆（30）上端连接横梁（2），立杆（30）下端固定在地面上，在立杆（30）上套设有活动环（31），在活动环（31）上设置有弧形采集片（32），由所有弧形采集片（32）共同围合成外轮廓呈球面的球形结构，相邻弧形采集片（32）之间呈v形空间；其中，活动环（31）连接在绳子（33）末端，绳子（33）绕过立柱（1）和横梁（2）上的导向轮（3）后连接在收卷轴上；当收卷轴顺时针旋转时，绳子（33）被收卷进而带动活动环（31）和弧形采集片（32）顺着立杆（30）上移，当收卷轴逆时针旋转时，活动环（31）和弧形采集片（32）在重力作用下顺着立杆（30）下落。

2.根据权利要求1所述的立体化氯离子监测装置，其特征在于：所述的弧形采集片（32）包括弧形骨架（34），在弧形骨架（34）上设置有棉纱线或棉纱网（38），棉纱线或棉纱网（38）上的孔隙不大于0.5mm。

3.根据权利要求2所述的立体化氯离子监测装置，其特征在于：在活动环（31）上设置有卡槽（35），卡槽（35）底端具有挡板，弧形骨架（34）的竖杆配合在卡槽（35）中且被横向、上下限位。

4.根据权利要求3所述的立体化氯离子监测装置，其特征在于：所述的卡槽（35）为弧形卡槽，弧形骨架（34）的竖杆截面呈圆形。

5.根据权利要求4所述的立体化氯离子监测装置，其特征在于：相邻弧形采集片（32）之间的夹角为30~45°。

6.根据权利要求1-5任一项所述的立体化氯离子监测装置，其特征在于：在立杆（30）下方设置有集液槽（20），集液槽（20）内部设置有独立的清水池，顺着立柱（1）和横梁（2）布置有带控制阀（21）的水管（22），水管（22）上连接有泵（23），水管（22）下端接入集液槽（20）内的清水池中、上端位于活动环（31）上方，以使水管（22）上端喷头（36）滴出的液体能够洒落在弧形采集片（32）上；氯离子传感器的探头伸入集液槽（20）内含氯离子液体中。

7.根据权利要求6所述的立体化氯离子监测装置，其特征在于：所述的集液槽（20）口部直径比所述球形结构外径大5-10mm。

8.一种采用权利要求6或7所述立体化氯离子监测装置的监测方法，其特征在于，收卷轴的驱动电机（4）、控制阀（21）和泵（23）分别连接控制器，控制器的存储模块上存储有可在处理模块上运行的程序，所述处理模块执行所述程序时实现以下步骤：

9.根据权利要求8所述的监测方法，其特征在于：在下雨的时间段，控制驱动电机（4）运行使所述球形结构的最大直径部位刚好位于集液槽（20）口部，下雨结束后，控制驱动电机（4）运行使所述球形结构回升至目标高度。

10.根据权利要求9所述的监测方法，其特征在于：所述的立杆（30）采用直径不大于30mm的不锈钢管。

技术总结
本发明提供了一种立体化氯离子监测装置及监测方法，包括立杆、横梁，立杆上套设有活动环，活动环上设有弧形采集片，由所有弧形采集片共同围合成外轮廓呈球面的球形结构，相邻弧形采集片之间呈V形空间；活动环连接在绳子末端。监测方法步骤包括：在设定时间点控制驱动电机运行，先使活动环和弧形采集片在重力作用下顺着立杆下落，并没入集液槽内的液面之下设定时间，然后控制动环和弧形采集片回升至目标高度。本发明不仅适用于在任何风向的情况下采集氯离子，而且能够有针对性的只采集特定气流中的氯离子，还能够在无需使用防雨棚的情况下避免了纱布上氯离子易饱和的情况，更关键地是能够长期实现氯离子的在线、快速监测。

技术研发人员：郭赞洪,李茜,贺琼瑶,杨小奎,李旭,佘祖新,何育朋,田丰源,吴瑶,孙有美
受保护的技术使用者：中国兵器装备集团西南技术工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12