大气环境颗粒污染物检测装置及协同处理方法

1.本发明涉及环境检测技术领域，特别是涉及一种大气环境颗粒污染物检测装置及协同处理方法。


背景技术：

2.细颗粒物又称细粒、细颗粒、pm2.5。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然pm2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，pm2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
3.现有的pm2.5检测装置的缺陷在于，空气进入检测装置时，空气中的颗粒容易附着在通气的通道上，对检测结果造成影响，同时现有的pm2.5检测装置采用的是光的漫反射实现对pm2.5的检测，空气直接输入光源和光电二极管之间，但是光也会与较大的颗粒发生漫反射，导致检测结果误差较大；如何实现检测装置的小体积和结构简化，同时保证检测结果的精度成为待解决的问题。同时现有技术没法办法对污染路径进行确定，如何实现污染溯源也成为待解决的问题。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大气环境颗粒污染物检测装置及协同处理方法，用于解决现有技术中不同颗粒大小的污染相互影响检测精度以及现有技术没法对污染物传递路径进行确认的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种大气环境颗粒污染物检测装置，包括：
6.竖向气道和横向气道，所述竖向气道上端口用于供待测气体进入，所述竖向气道下端口用于供大颗粒物排出，所述横向气道用于供pm2.5通过且和所述竖向气道的中部连通，
7.进气组件，所述进气组件包括中心管和外套管，所述中心管下端为喇叭口结构，所述外套管外套在所述中心管上且下端为喇叭口结构，所述中心管外壁和所述外套管内壁形成夹层空间，所述夹层空间上部设有辅助气进气口，所述夹层空间下端设有辅助气出气口，且所述夹层空间从上至下任一处的横截面面积相等，所述辅助气包裹所述待测气体形成内外双层气流流通；
8.检测组件，检测组件包括光源和光电二极管，所述光源发出的光能够垂直穿入所述横向气道射向光电二极管；
9.过滤组件，所述横向气道的气体通过风机和第一管道引出到过滤组件，所述过滤组件用于对气体中的大颗粒物和pm2.5进行过滤形成辅助气，所述过滤组件的出口和所述
辅助气进气口连通。
10.可选的，所述过滤组件包括水箱和负离子过滤机构，所述第一管道出气口置于所述水箱的水面以下，所述水箱和所述负离子过滤机构通过第二管道连通，所述第二管道的进气口置于所述水箱的水面以上，所述负离子过滤机构包括负离子箱和负离子发生器，所述第二管道的出气口伸入所述负离子箱内，所述负离子箱通过第三管道连通所述辅助气进气口。
11.可选的，所述负离子箱和/或水箱为可更换结构。
12.可选的，所述竖向气道的直径大于所述横向气道的直径。
13.可选的，所述外套筒的下端外径小于所述竖向气道的内径，所述外套筒下端外壁和所述竖向气道内壁之间设有环形密封板。
14.可选的，还包括第四管道，所述第四管道从所述第三管道引出辅助气并通入到所述所述竖向气道内；
15.所述第四管道的出气口和所述横向气道位于同一高度，且所述第四管道的出气口位于所述横向气道的进气口的对立侧。
16.可选的，所述第四管道的出气口位置设有分气箱，所述分气箱的靠近所述横向气道一侧设有气口组。
17.可选的，所述气口组包括从上至下等宽设置的条形气口，相邻的两个条形气口中，越下方的所述条形气口的竖向开口尺寸越大，以形成下方气量大上方气量小的阶梯形式，用以将pm2.5吹向横向气道内。
18.可选的，相邻的所述条形气口之间的竖向尺寸差值相等。
19.利用所述的大气环境颗粒污染物检测装置的协同处理方法，包括如下步骤：
20.收集数据步骤：通过通信组件将各个检测点的检测组件的检测结果实时输送到中央控制器；
21.数据初步处理步骤：分析各个检测点的颗粒污染物的实时变化趋势，实时变化趋势具体包括：对pm2.5含量的增长速度的实时测算，pm2.5含量和规定标准值的实时对比；
22.污染溯源步骤：根据各个检测点的pm2.5含量超标的最早时间为污染源；
23.污染传递路径测算步骤：比对各个检测点的pm2.5含量的增长速度，各个检测点的pm2.5含量的增长速度的差异在预定范围内时，则判断pm2.5含量的增长速度的差异在预定范围内的各个检测点为污染传递路径。
24.如上所述，本发明的大气环境颗粒污染物检测装置及协同处理方法，至少具有以下有益效果：
25.1.通过竖向气道、横向气道和风机配合，实现了大颗粒和pm2.5的分离，使得在横向气道内通过散射现象实现单独对pm2.5的检测，尽量减少了大颗粒对检测结果的影响。
26.2.以及配合对气体的大颗粒和小颗粒的净化形成辅助气，且待测气体从中心管进入，辅助气从外套管进入，使得辅助气对待测气体进行包裹，减少了颗粒附在内壁上，从而进一步的提高检测精度。
27.3.同时通过夹层空间从上至下任一处的横截面面积相等，使得辅助气能够逐渐由小通道变为大通道实现为待测气体的包裹，其更加稳定，不至于产生旋流。
28.4.通过对形成下方气量大上方气量小的阶梯形式对大颗粒和小颗粒的分离，其具
有更好的分离效果，从而保证了pm2.5尽量多的进入到横向气道内接受检测。
29.5.通过对多个检测点设置本发明的多个检测装置，通过对时间维度和污染物增长速度的综合对比，实现了污染路径的测算和污染溯源效果。
附图说明
30.图1显示为本发明的大气环境颗粒污染物检测装置原理示意图。
31.图2显示为本发明的进气组件的示意图。
32.图3显示为本发明的竖向气道位置的示意图。
33.图4显示为本发明的气口组的示意图。
具体实施方式
34.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
35.请参阅图1至图4。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
36.以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。
37.本实施例中，请参阅图1和图2，本发明提供一种大气环境颗粒污染物检测装置，包括：竖向气道1、横向气道2、进气组件3、检测组件4和过滤组件5，所述竖向气道1上端口用于供待测气体进入，所述竖向气道1下端口用于供大颗粒物排出，所述横向气道2用于供pm2.5通过且和所述竖向气道1的中部连通，所述进气组件3包括中心管31和外套管32，所述中心管31下端为喇叭口结构，所述外套管32外套在所述中心管31上且下端为喇叭口结构，所述中心管31外壁和所述外套管32内壁形成夹层空间30，所述夹层空间30上部设有辅助气进气口，所述夹层空间30下端设有辅助气出气口，且所述夹层空间30从上至下任一处的横截面面积相等，所述辅助气包裹所述待测气体形成内外双层气流流通；检测组件4包括光源41和光电二极管42，所述光源41发出的光能够垂直穿入所述横向气道2射向光电二极管42；所述横向气道2的气体通过风机6和第一管道7引出到过滤组件5，所述过滤组件5用于对气体中的大颗粒物和pm2.5进行过滤形成辅助气，所述过滤组件5的出口和所述辅助气进气口连通。
38.工作流程：待测气体从竖向气道1上方进入，然后由于被风机6的负压作用，pm2.5颗粒从横向气道2进入到检测位置，检测组件4对其进行检测，风机6将气体在引入到过滤组件5，过滤到大颗粒以及pm2.5形成辅助气，辅助气再从进气组件3的夹层空间30流通，实现将从中心管31流入的待测气体的包裹。
39.技术效果：1.通过竖向气道1、横向气道2和风机6配合，实现了大颗粒和pm2.5的分
离，使得在横向气道2内通过散射现象实现单独对pm2.5的检测，尽量减少了大颗粒对检测结果的影响。2.以及配合对气体的大颗粒和小颗粒的净化形成辅助气，且待测气体从中心管31进入，辅助气从外套管32进入，使得辅助气对待测气体进行包裹，减少了颗粒附在内壁上，从而进一步的提高检测精度。3.同时通过夹层空间30从上至下任一处的横截面面积相等，使得辅助气能够逐渐由小通道变为大通道实现为待测气体的包裹，其更加稳定，不至于产生旋流。
40.本实施例中，请参阅图1，所述过滤组件5包括水箱51和负离子过滤机构52，所述第一管道7出气口置于所述水箱51的水面以下，所述水箱51和所述负离子过滤机构52通过第二管道8连通，所述第二管道8的进气口置于所述水箱51的水面以上，所述负离子过滤机构52包括负离子箱521和负离子发生器522，所述第二管道8的出气口伸入所述负离子箱521内，所述负离子箱521通过第三管道9连通所述辅助气进气口。水箱51能够过滤掉气体中残余的大颗粒杂质，过滤掉大颗粒以后，再经过负离子过滤机构52，实现对pm2.5的吸附，尽量避免了辅助气的纯净，从而保证检测精度。可选的，所述负离子箱521和/或水箱51为可更换结构。可更换结构的目的在于能够在颗粒堆积以后进行及时更换。具体的更换结构可以采用抽插式。
41.本实施例中，请参阅图1，所述竖向气道1的直径大于所述横向气道2的直径。保证进气量，同时竖向气道1的大尺寸能够让大颗粒和pm2.5有充分的空间进行在重力和负压引力作用下的分离。
42.本实施例中，请参阅图1，所述外套管32的下端外径小于所述竖向气道1的内径，所述外套管32下端外壁和所述竖向气道1内壁之间设有环形密封板321。环形密封板321能够有效避免外部空气扰乱辅助气形成的外层保护膜。
43.本实施例中，请参阅图1，还包括第四管道10，所述第四管道10从所述第三管道9引出辅助气并通入到所述所述竖向气道1内；所述第四管道10的出气口和所述横向气道2位于同一高度，且所述第四管道10的出气口位于所述横向气道2的进气口的对立侧。通过第四管道10的设置，使得能够更好的为pm2.5进入到横向气道2内提供助力。
44.本实施例中，请参阅图1、图3和图4，所述第四管道10的出气口位置设有分气箱101，所述分气箱101的靠近所述横向气道2一侧设有气口组1011。可选的，所述气口组1011包括从上至下等宽设置的条形气口，相邻的两个条形气口中，越下方的所述条形气口的竖向开口尺寸越大，以形成下方气量大上方气量小的阶梯形式，用以将pm2.5吹向横向气道2内。可选的，相邻的所述条形气口之间的竖向尺寸差值相等。通过对形成下方气量大上方气量小的阶梯形式对大颗粒和小颗粒的分离，其具有更好的分离效果，从而保证了pm2.5尽量多的进入到横向气道2内接受检测。
45.本实施例中，利用以上任一实施例所述的大气环境颗粒污染物检测装置的协同处理方法，包括如下步骤：
46.收集数据步骤：通过通信组件将各个检测点的检测组件4的检测结果实时输送到中央控制器；
47.数据初步处理步骤：分析各个检测点的颗粒污染物的实时变化趋势，实时变化趋势具体包括：对pm2.5含量的增长速度的实时测算，pm2.5含量和规定标准值的实时对比；
48.污染溯源步骤：根据各个检测点的pm2.5含量超标的最早时间为污染源；
49.污染传递路径测算步骤：比对各个检测点的pm2.5含量的增长速度，各个检测点的pm2.5含量的增长速度的差异在预定范围内时，则判断pm2.5含量的增长速度的差异在预定范围(比如差异在5-10％内)内的各个检测点为污染传递路径。
50.通过对多个检测点设置本发明的多个检测装置，通过对时间维度和污染物增长速度的综合对比，实现了污染路径的测算和污染溯源效果。
51.综上所述，本发明通过竖向气道1、横向气道2和风机6配合，实现了大颗粒和pm2.5的分离，使得在横向气道2内通过散射现象实现单独对pm2.5的检测，尽量减少了大颗粒对检测结果的影响。以及配合对气体的大颗粒和小颗粒的净化形成辅助气，且待测气体从中心管31进入，辅助气从外套管32进入，使得辅助气对待测气体进行包裹，减少了颗粒附在内壁上，从而进一步的提高检测精度。同时通过夹层空间30从上至下任一处的横截面面积相等，使得辅助气能够逐渐由小通道变为大通道实现为待测气体的包裹，其更加稳定，不至于产生旋流。通过对形成下方气量大上方气量小的阶梯形式对大颗粒和小颗粒的分离，其具有更好的分离效果，从而保证了pm2.5尽量多的进入到横向气道2内接受检测。通过对多个检测点设置本发明的多个检测装置，通过对时间维度和污染物增长速度的综合对比，实现了污染路径的测算和污染溯源效果。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
52.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。