一种大气细颗粒物立体监测系统的制作方法
【专利摘要】一种大气细颗粒物立体监测系统，包括：气象系留气球上挂载云终端检测器，所述云终端检测器内置有无线通讯模块，以及采用光散射法测量细颗粒物模块；云中心计算机服务器，内置有采用光散射法和称重法测量细颗粒物模块，以及无线发射模块。本实用新型可以达到高分辨率的立体监测效果。
【专利说明】一种大气细颗粒物立体监测系统
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种对大气中细颗粒物进行监测的监测系统。
【背景技术】
[0002]大气中的细颗粒物对人体及气候环境具有显著的危害，尤其是细颗粒物造成的雾霾污染是目前影响全国环境质量的重要因素。空气中的细颗粒物可引起哮喘、肺癌、心血管疾病、残疾儿、过早死亡等疾患。细颗粒物可穿透肺的气体交换器官，引起脉管炎、动脉硬化、心脏病和其他血管疾病。空气中污染物浓度分布除了与污染源的分布和源强大小有直接关系外，还与城市边界层中大气污染物的垂直剖面特征及变化规律有关，因此细颗粒物在大气垂直方向的分布是不均匀的。随着各地城市化的进一步发展，污染物排放状况、边界层结构以及人们居住环境等因素不断变化，高层建筑、超高层建筑不断涌现，人们活动的范围逐渐从单一平面发展到近地层空间，研究大气污染物在近地层不同高度的垂直分布状况日趋重要。大气污染物在近地层各高度浓度分布对人们的健康影响具有直接关系，而目前环保、气象等相关部们的监测都只局限于地面，并不了解不同高度的污染物分布，因此了解和研究污染物在此种过程中不同高度污染物的分布特征、形成机理具有重要意义。
[0003]目前市场销售和被业务研究部门认可的细颗粒物的检测方法有四种，即光散射法、β射线法、膜称重法和振荡天平法。四种方法中只有光散射法可以做到体积小重量轻，从而被系留气球携带升空。
[0004]光散射法可以现场直接显示浓度，且其体积小、重量轻、反应快、操作简便、噪声低、稳定性好，因此本实用新型选用的光散射法作为云终端检测模块的方法。光散射法是通过测量颗粒物受光照射后所发出的散射光信号的大小来测量颗粒物的质量浓度。该法是利用Mie散射理论及颗粒物的各参量来反演颗粒物的数量浓度的。但光的散射与颗粒物浓度间的关系受到颗粒物的化学组成、形状、比重、粒径分布等诸多因素的影响，因此光散射系数和颗粒物质量浓度之间的定量关系随时都可能改变，这就需要不断地进行计算修正。如果采用光散射法，辅助相应的动态校准方法，将使数据时间分辨率得到很大的提高，可以获得分钟水平的监测数据。同时精度大大提高，检出限和精度理论上最高能接近真实值的90%以上，因此本实用新型利用云中心服务器通过无线方式对云终端光散射法检测器进行远程计算校准法进行质量浓度计算，由此可以得到一套经济，可行，立体，高分辨准确的细颗粒物实时在线检测系统，并可通过拓展云终端检测器的分布来增大监测范围。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种大气细颗粒物立体监测系统。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供的大气细颗粒物立体监测系统，其包括:
[0007]气象系留气球上挂载云终端检测器，云终端检测器内置有无线通讯管理模块，以及采用光散射法测量细颗粒物模块；
[0008]云中心计算机服务器，内置有采用光散射法和称重法测量细颗粒物模块，以及无线发射模块，由云终端检测器内置的无线通讯管理模块和云中心服务器内置的无线发射模块进行双向通讯。
[0009]所述的大气细颗粒物立体监测系统中，光散射法测量细颗粒物模块为SHARP颗粒物光散射传感器，型号为GP2Y1010AU0F ;称重法测量细颗粒物模块为热电1400型细颗粒物监测仪。
[0010]所述的大气细颗粒物立体监测系统中，一个云中心服务器与多个气象系留气球和多个云终端检测器组成不同高度不同覆盖面积的基于云计算的观测系统。
[0011]本实用新型提供的大气细颗粒物立体监测系统在实际使用中，是将云终端检测器挂载于气象系留气球上，升空至指定高度后云终端检测器与云中心服务器同时工作，实现垂直高度的细颗粒物高分辨率的数浓度和质量浓度监测；云中心服务器同时进行光散射法测量细颗粒物模块和称重法测量细颗粒物模块测量，将测量值进行运算得到转换计算方程或校准方程，向云终端检测器发出计算方程指令，云终端检测器接收到云中心服务器指令后，按指令的计算方法进行细颗粒物的单位转化计算，并将计算结果发回云中心服务器存储或演示，从而达到立体监测。
[0012]本实用新型的大气细颗粒物立体监测系统中，一个云中心服务器与多个气象系留气球和多个云终端检测器组成不同高度不同覆盖面积的基于云计算的观测系统，实施立体在线精确观测大气细颗粒物的数浓度和质量浓度。
[0013]本实用新型的有益效果是，本实用新型对了解和研究污染物在此种过程中不同高度污染物的分布特征、形成机理具有重要意义，并大大降低了业务运行成本，可更广泛的布点得到更有代表性的数据。
【专利附图】
【附图说明】:
[0014]图1是本实用新型的基于云计算的大气细颗粒物立体监测系统结构示意图。
[0015]附图中主要组件符号说明:
[0016]云中心服务器内置的光散射法测细颗粒物模块1，云中心服务器内置的称重法测细颗粒物模块2，云中心服务器3，无线发射模块4，云终端检测器5，气象系留气球6。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明:
[0018]本实用新型的基于云计算的大气细颗粒物立体监测系统主要由气象系留气球6、云终端检测器5和云中心服务器3组成，其中的云中心服务器3包括有:云中心服务器内置的光散射法测细颗粒物模块1、云中心服务器内置的称重法测细颗粒物模块2和无线发射模块4。
[0019]云终端检测器5使用光散射法测量细颗粒物(集成了 SHARP颗粒物光散射传感器，型号:GP2Y1010AU0F)，并具备无线通讯管理模块，可以和云中心服务器3进行双向通讯，云中心服务器3配备光散射法测量细颗粒物模块(集成了 SHARP颗粒物光散射传感器1，型号GP2Y1010AU0F)和称重法测量细颗粒物模块(美国热电1400型细颗粒物监测仪2)以及和无线通讯管理模块4以及和计算机管理单元，系统的运行原理是通过气象系留气球(GTX II系留气球低空探测系统)携带云终端检测器5升空后对一定高度的大气细颗粒物进行在线监测，由云中心服务器3同时进行光散射法测量细颗粒物模块和称重法测量细颗粒物模块测量，将测量值进行运算得到转换计算方程或校准方程，向云终端检测器5发出计算方程指令，云终端检测器5接收到云中心服务器3指令后，按指令的计算方法进行细颗粒物的单位转化计算，计算结果发回云中心服务器3存储或演示，从而达到高分辨率的立体监测效果。
[0020]本实用新型的系统可以在使用一个云中心服务器3的基础上增加多个系留气球6和多个云终端检测器5组成不同高度不同覆盖面积的基于云计算的观测系统实施高分辨率立体在线精确观测大气细颗粒物的数浓度和质量浓度。
[0021]本实用新型的运行原理是通过气象系留气球携带云终端检测器升空后对一定高度的大气细颗粒物进行在线监测，由于云终端检测器使用光散射法模块，但光散射系数与颗粒物浓度间的关系受到颗粒物的化学组成、形状、比重、粒径分布等诸多因素的影响，因此光散射系数和颗粒物浓度之间的定量关系随时都可能改变，这就需要不断地用标准方法进行校正。在本实用新型中，采用了由云中心服务器同时进行光散射法测量细颗粒物模块和称重法测量细颗粒物模块测量，将测量值进行运算得到转换计算方程或校准方程，向云终端检测器发出计算方程指令，云终端接收到云中心服务器指令后，按指令的计算方法进行细颗粒物的单位转化计算，计算结果发回中心服务器存储或演示，从而达到高分辨率的立体监测效果。由此形成了一套经济，可行的实时在线检测系统，其精度取决于细颗粒物在一定区域内的分布均匀程度。并可通过拓展云终端检测器的分布来增大监测范围。
【权利要求】
1.一种大气细颗粒物立体监测系统，其特征是，包括: 气象系留气球上挂载云终端检测器，云终端检测器内置有无线通讯管理模块，以及采用光散射法测量细颗粒物模块； 云中心计算机服务器，内置有采用光散射法和称重法测量细颗粒物模块，以及无线发射模块，由云终端检测器内置的无线通讯管理模块和云中心服务器内置的无线发射模块进行双向通讯。
2.如权利要求1所述的大气细颗粒物立体监测系统，其特征是，光散射法测量细颗粒物模块为SHARP颗粒物光散射传感器，型号为GP2Y1010AU0F ;称重法测量细颗粒物模块为热电1400型细颗粒物监测仪。
3.如权利要求1所述的大气细颗粒物立体监测系统，其特征是，一个云中心服务器与多个气象系留气球和多个云终端检测器组成不同高度不同覆盖面积的基于云计算的观测系统。
【文档编号】G08C17/02GK203824873SQ201420243333
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】孙扬, 王跃思 申请人:中国科学院大气物理研究所