空气多指标、高精度连续监测设备的制作方法

1.本技术涉及环境监测技术领域，特别涉及一种空气多指标、高精度连续监测设备。


背景技术：

2.飞机座舱等封闭环境是一个非常复杂且特殊的环境系统，污染物种类多、浓度低、来源广泛。以飞机座舱为例，客舱污染物主要包括颗粒物、臭氧、一氧化碳、二氧化碳、甲醛、总挥发性有机化合物等。来源可能来自于外部引气的臭氧和颗粒物，可能来自于座舱内部座椅、地毯、内饰壁面、行李架、灯具、各种零件及其装配所用胶粘剂等的有机化合物，来自于乘客和机组人员通过皮肤、呼吸及身体上使用的香水、化妆品和护肤品等途径直接进入空气的各类有机化合物等。污染物普遍浓度非常低，不易于监测识别。颗粒物、二氧化碳属于微量级别，臭氧、一氧化碳、甲醛、tvoc属于痕量或超痕量级别。
3.飞机座舱污染对乘员存在潜在健康影响。在其中，颗粒物会对鼻子和喉咙产生刺激，造成肺部损伤，引起支气管疾病。臭氧对呼吸系统有一定影响，造成呼吸困难、肺功能下降、哮喘等影响。一氧化碳吸入80-90％可与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白，降低血液中的携氧能力。二氧化碳浓度大于一定范围会使人体感觉头痛、嗜睡、呆滞、注意力无法集中等。甲醛被人体急性和慢性吸入会导致眼睛，鼻子和喉咙的刺激，呼吸道症状，哮喘恶化和过敏反应，甚至有致癌风险。总挥发性有机化合物可影响中枢神经系统和消化系统的功能，同时也具有致癌和致突变的作用。
4.飞机座舱是一个特殊的封闭环境。人员非常密集，交叉感染风险大，监测系统需要特别设计。飞机飞行在万米以上，一旦发生污染人员无法逃离。飞机座舱环境必须要通过特殊的环境控制系统进行调节，以隔绝大气影响。对于飞机机舱的环境监测设备要求便十分苛刻。


技术实现要素：

5.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
6.为此，本技术的一个目的在于提出一种空气多指标、高精度连续监测设备，该设备可以满足飞机座舱主要气态污染物种类和指示性因子进行全覆盖连续监测要求，满足污染物低浓度下的高精度要求，且能满足单次飞行最长程连续监测供电和数据存储等要求。
7.为达到上述目的，本技术提出了一种空气多指标、高精度连续监测设备，包括：二合一机载设备供电系统、恒流泵吸式引气系统、多指标高精度气体监测系统、座舱气压监测系统、多通道颗粒物监测系统、多维数据采集分析系统、和监测结果展示系统；
8.所述二合一机载设备供电系统与所述恒流泵吸式引气系统、所述多指标高精度气体监测系统、所述座舱气压监测系统、所述多通道颗粒物监测系统、所述多维数据采集分析系统和所述监测结果展示系统连接，用于为各系统供电；
9.所述恒流泵吸式引气系统与所述多指标高精度气体监测系统连接，用于将环境内的空气引入所述多指标高精度气体监测系统；
10.所述多指标高精度气体监测系统包括多种监测器，用于对环境内的气体进行多指标监测；
11.所述座舱气压监测系统用于对环境内的气压进行监测；
12.所述多通道颗粒物监测系统包括多个粒子通道，用于监测环境内的多种粒子数量及粒子浓度；
13.所述多维数据采集分析系统与所述多指标高精度气体监测系统、所述座舱气压监测系统和所述多通道颗粒物监测系统连接，用于接收所述多指标高精度气体监测系统、所述座舱气压监测系统和所述多通道颗粒物监测系统的监测数据，并进行分析；
14.所述监测结果展示系统与所述多维数据采集分析系统连接，用于显示所述多维数据采集分析系统分析后的数据。
15.另外，根据本技术的空气多指标、高精度连续监测设备还可以具有以下附加的技术特征：
16.进一步地，所述恒流泵吸式引气系统包括：恒压恒流泵、引气管路结构、无毒气管。
17.进一步地，所述多指标高精度气体监测系统包括：光离子tvoc监测器、电化学臭氧监测器、电化学一氧化碳监测器、电化学甲醛监测器、电化学氮氧化物监测器和电化学氧气监测器。
18.进一步地，所述座舱气压监测系统包括气压传感器。
19.进一步地，所述多通道颗粒物监测系统包括颗粒物传感器，粒子通道包括0.3、1.0、2.5、 10微米。
20.进一步地，所述多通道颗粒物监测系统还包括用于监测环境二氧化碳、温度和湿度的传感器。
21.进一步地，所述二合一机载设备供电系统包括锂电池及电源适配器。
22.进一步地，所述多维数据采集分析系统包括微处理器、校准程序、分析程序、存储载体和时钟模块。
23.进一步地，所述监测结果展示系统包括液晶显示屏，通过所述液晶显示屏显示环境内的气态污染物、颗粒物、温度、湿度及气压情况。
24.进一步地，所述多指标高精度气体监测系统、所述座舱气压监测系统和所述多通道颗粒物监测系统以预设时间间隔进行监测。
25.本技术的空气多指标、高精度连续监测设备，具有以下优点：
26.1)能全面覆盖飞机座舱主要污染物种类和指示性因子；
27.2)能满足低浓度下的高精度要求；
28.3)能满足连续监测要求，如配备电源加电池双二合一机载设备供电系统、电池和数据存储满足最长程单次飞行(》20小时)、主要监测模块采用泵吸式进气以保证采样速率恒定。
29.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
30.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解，其中：
31.图1为根据本技术一个实施例的空气多指标、高精度连续监测设备结构示意图；
32.图2为根据本技术另一个实施例的空气多指标、高精度连续监测设备结构示意图。
具体实施方式
33.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
34.下面参照附图描述根据本技术实施例提出的空气多指标、高精度连续监测设备。
35.图1为根据本技术一个实施例的空气多指标、高精度连续监测设备结构示意图。
36.如图1所示，该空气多指标、高精度连续监测设备包括：恒流泵吸式引气系统1、多指标高精度气体监测系统2、座舱气压监测系统3、多通道颗粒物监测系统4、二合一机载设备供电系统5、多维数据采集分析系统6和监测结果展示系统7。
37.本技术的设备也可用于建筑、高铁、飞机、汽车等其他空间的多指标、高精度连续环境监测。
38.具体地，二合一机载设备供电系统5与恒流泵吸式引气系统1、多指标高精度气体监测系统2、座舱气压监测系统3、多通道颗粒物监测系统4、多维数据采集分析系统6和监测结果展示系统7连接，用于为各系统供电。
39.可以理解的是，二合一机载设备供电系统为设备提供稳定可靠且满足民航要求的供电保障。包括：锂电池，满足民航对于可携带电池要求，电源适配器，满足大多数航班机载电源条件。
40.恒流泵吸式引气系统与多指标高精度气体监测系统连接，用于将环境内的空气引入多指标高精度气体监测系统。恒流泵吸式引气系统包括：恒压恒流泵、引气管路结构、无毒气管，满足流量调节要求。
41.多指标高精度气体监测系统包括多种监测器，用于对环境内的气体进行多指标监测。
42.多指标高精度气体监测系统是为飞机座舱专门设计的，覆盖了12种以上飞机座舱中常见气态污染物，精度达到痕量(ppm级)甚至超痕量(ppb级)。一般包括：光离子tvoc 监测器、电化学臭氧监测器、电化学一氧化碳监测器、电化学甲醛监测器、电化学氮氧化物监测器、电化学氧气监测器等。如图2所示，各个监测器可以通过对应的传感器实现。
43.座舱气压监测系统用于对环境内的气压进行监测，由气压传感器及其外部结构组成。
44.多通道颗粒物监测系统包括多个粒子通道，用于监测环境内的多种粒子数量及粒子浓度。
45.多通道颗粒物监测系统包括颗粒物传感器，有0.3、1.0、2.5、10微米等多个粒子通道，输出粒子数量及浓度数据，精度达到1微克/立方米满足飞机座舱颗粒物监测要求。还包括用于监测环境二氧化碳、温度和湿度的传感器，同时具备二氧化碳和温度、湿度的监测能力。
46.多维数据采集分析系统与多指标高精度气体监测系统、座舱气压监测系统和多通
道颗粒物监测系统连接，用于接收多指标高精度气体监测系统、座舱气压监测系统和多通道颗粒物监测系统的监测数据，并进行分析。
47.多维数据采集分析系统是为飞机座舱监测专门设计的。包括：微处理器、校准程序、分析程序、存储载体、时钟模块等。其中，校准程序是针对各种气态污染物的实验室校准参数及校准算法。
48.监测结果展示系统与多维数据采集分析系统连接，用于显示多维数据采集分析系统分析后的数据。监测结果展示系统由大尺寸液晶屏幕组成。显示采集处理到的气态污染物、颗粒物、温度、湿度及气压等。
49.在本技术的实施例中，飞机座舱内的空气先经恒流泵吸式引气系统引入多指标高精度气体监测系统，依次对各种气态污染物进行监测，尾气随即排出。同时，座舱气压监测系统和多通道颗粒物监测系统对座舱气压和颗粒物等开展测量。在监测过程中，每1分钟采集一次，二合一机载设备供电系统提供稳定持续的供电支持，各路监测数据统一汇入多维数据采集分析系统进行校准处理，最终数据通过监测结果展示系统进行显示发布。
50.如图2所示，展示了本技术的一个具体的空气多指标、高精度连续监测设备结构示意图。针对上述飞机座舱环境特点和高精度监测要求，开发出飞机座舱空气多指标、高精度连续监测设备及其监测分析方法，覆盖座舱12种主要化学污染物和舒适度指标，为飞机制造企业深入了解和掌握座舱环境，获取座舱环境大数据，制定有效的座舱环境管理手段提供技术支撑。
51.根据本技术实施例提出的空气多指标、高精度连续监测设备，可以有效地对飞机座舱内多种类痕量(ppb)水平污染物进行监测识别，有助于乘客及机组人员身体健康与舒适体验评价，为飞机制造企业深入了解和掌握座舱环境，获取座舱环境大数据，制定有效的座舱环境监管措施提供重要技术手段。
52.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
54.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。