本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化大氣顆粒物監(jiān)測(cè)設(shè)備，屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，人類生存環(huán)境遭到破壞，其中大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻，大氣顆粒物能夠造成霧霾大氣。大氣顆粒物指的是分散在大氣中的固態(tài)或液態(tài)顆粒狀物質(zhì)的總稱，其粒徑范圍約為0.1μm-100μm，對(duì)它的監(jiān)測(cè)、分析和研究是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)。大氣顆粒物的監(jiān)測(cè)范圍主要包括空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于100μm的總懸浮顆粒物tsp(totalsuspendedparticulate)、空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于10μm的可吸入顆粒物pm10(particleswithdiametersof10μmorless)和空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于2.5μm的細(xì)顆粒物pm2.5三種。氣象專家和醫(yī)學(xué)專家認(rèn)為，由細(xì)顆粒物造成的霧霾大氣對(duì)人體健康的危害甚至大于沙塵暴。粒徑大于10μm的顆粒物，會(huì)被擋在人的鼻子外面；粒徑在2.5μm-10μm的顆粒物，能夠進(jìn)入上呼吸道，部分可通過(guò)痰液等排出體外，部分會(huì)被鼻腔內(nèi)部的絨毛阻擋，對(duì)人體健康危害相對(duì)較??；粒徑小于2.5μm的細(xì)顆粒物，不易被阻擋，被吸入人體后直接進(jìn)入支氣管，干擾肺部的氣體交換，引發(fā)哮喘、支氣管炎和心血管病等疾病。

但現(xiàn)有的大氣顆粒物監(jiān)測(cè)設(shè)備存在如下問(wèn)題：

①目前有些機(jī)構(gòu)利用無(wú)人機(jī)等進(jìn)行測(cè)量研究，人力成本較高，適合次數(shù)較少的測(cè)量，無(wú)人機(jī)的氣流，對(duì)于測(cè)量誤差也有影響；

②利用熱氣球、氫氣球、氦氣球放飛的方式進(jìn)行測(cè)量，適合單次，不適合多次測(cè)量；

③利用激光雷達(dá)監(jiān)測(cè)車可以完成不同高度、不同距離的大氣顆粒物濃度測(cè)量，但是其成本較高，接近1千萬(wàn)元人民幣，不利于大面積推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述不足，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)化大氣顆粒物監(jiān)測(cè)設(shè)備。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種自動(dòng)化大氣顆粒物監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括拉繩、顆粒物濃度監(jiān)測(cè)傳感器、第一電機(jī)、旋轉(zhuǎn)支架、氣球、激光發(fā)射器、控制器、底板、繞繩輥、大電動(dòng)機(jī)、減速箱、電線、第二電機(jī)和光學(xué)成像傳感器，所述底板上端安裝有繞繩輥，所述繞繩輥與減速箱連接，所述減速箱與大電動(dòng)機(jī)連接，所述繞繩輥上繞有拉繩，所述拉繩的另一端與氣球固定連接，所述氣球下端安裝有顆粒物濃度監(jiān)測(cè)傳感器，所述顆粒物濃度監(jiān)測(cè)傳感器下端安裝有第一電機(jī)，所述第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)下方的旋轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)支座上安裝有激光發(fā)射器，所述激光發(fā)射器通過(guò)第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述激光發(fā)射器下方設(shè)有光學(xué)成像傳感器，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)通過(guò)電線與控制器電性連接。

進(jìn)一步，所述拉繩內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所述拉繩中間的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有電線。

進(jìn)一步，所述繞繩輥旁邊安裝有繞線輪，所述繞線輪與小電動(dòng)機(jī)固定連接。

進(jìn)一步，所述底板上端安裝有箱體，所述箱體上設(shè)有開口，所述控制器安裝在箱體上，所述繞線輪通過(guò)支撐座安裝在箱體內(nèi)部。

進(jìn)一步，所述繞線輥通過(guò)繞線輥支架固定在底板上，所述大電動(dòng)機(jī)通過(guò)電機(jī)支架固定在底板上。

進(jìn)一步，所述顆粒物濃度監(jiān)測(cè)傳感器上安裝有高度傳感器。

進(jìn)一步，所述顆粒物濃度監(jiān)測(cè)傳感器上安裝有風(fēng)速風(fēng)向傳感器。

進(jìn)一步，所述氣球內(nèi)部氣體為氫氣或氦氣。

進(jìn)一步，所述光學(xué)成像傳感器上方安裝有遮雨罩。

該發(fā)明的有益之處是，該裝是置無(wú)人值守的，三維空間大氣顆粒物濃度測(cè)量設(shè)備，可以測(cè)量出較大范圍不同高度，不同位置的三維濃度分布場(chǎng)；人力成本較低，適合次數(shù)較多的測(cè)量，通過(guò)該裝置，對(duì)于測(cè)量誤差影響也較??；適合多次測(cè)量；該裝置價(jià)格低廉利于大面積推廣。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明圖1中去掉箱體時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明圖3的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明圖1中氣球下方結(jié)構(gòu)放大示意圖。

圖中，1、箱體，2、開口，3、拉繩，4、顆粒物濃度監(jiān)測(cè)傳感器，5、第一電機(jī)，6、旋轉(zhuǎn)支架，7、氣球，8、激光發(fā)射器，9、控制器，10、底板，11、繞繩輥，12、大電動(dòng)機(jī)，13、繞線輥支架，14、電機(jī)支架，15、減速箱，16、電線，17、繞線輪，18、小電動(dòng)機(jī)，19、固定板，20、第二電機(jī)，21、遮雨罩，22、光學(xué)成像傳感器。

具體實(shí)施方式

一種自動(dòng)化大氣顆粒物監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括拉繩3、顆粒物濃度監(jiān)測(cè)傳感器4、第一電機(jī)5、旋轉(zhuǎn)支架6、氣球7、激光發(fā)射器8、控制器9、底板10、繞繩輥11、大電動(dòng)機(jī)12、減速箱15、電線16、第二電機(jī)20和光學(xué)成像傳感器22，所述底板10上端安裝有繞繩輥11，所述繞繩輥11與減速15箱連接，所述減速箱15與大電動(dòng)機(jī)12連接，所述繞繩輥11上繞有拉繩3，所述拉繩3的另一端與氣球7固定連接，所述氣球7下端安裝有顆粒物濃度監(jiān)測(cè)傳感器4，所述顆粒物濃度監(jiān)測(cè)傳感器4下端安裝有第一電機(jī)5，所述第一電機(jī)5驅(qū)動(dòng)下方的旋轉(zhuǎn)支架6轉(zhuǎn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)支座6上安裝有激光發(fā)射器8，所述激光發(fā)射器8通過(guò)第二電機(jī)20驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述激光發(fā)射器8下方設(shè)有光學(xué)成像傳感器22，所述第一電機(jī)5和第二電機(jī)20通過(guò)電線16與控制器9電性連接。

進(jìn)一步，所述拉繩3內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所述拉繩3中間的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有電線16。

進(jìn)一步，所述繞繩輥11旁邊安裝有繞線輪17，所述繞線輪17與小電動(dòng)機(jī)18固定連接。

進(jìn)一步，所述底板10上端安裝有箱體1，所述箱體1上設(shè)有開口2，所述控制器9安裝在箱體1上，所述繞線輪17通過(guò)支撐座安裝在箱體1內(nèi)部。

進(jìn)一步，所述繞線輥11通過(guò)繞線輥支架13固定在底板上，所述大電動(dòng)機(jī)12通過(guò)電機(jī)支架14固定在底板10上。

進(jìn)一步，所述顆粒物濃度監(jiān)測(cè)傳感器4上安裝有高度傳感器。

進(jìn)一步，所述顆粒物濃度監(jiān)測(cè)傳感器4上安裝有風(fēng)速風(fēng)向傳感器。

進(jìn)一步，所述氣球7內(nèi)部氣體為氫氣或氦氣。

進(jìn)一步，所述光學(xué)成像傳感器22上方安裝有遮雨罩21。

該裝置在工作時(shí)，光學(xué)成像傳感器22根據(jù)顆粒物遇到激光束時(shí)的不同位置的散射光強(qiáng)度，可以通過(guò)計(jì)算等測(cè)量出激光線上不同位置的顆粒物濃度，高度傳感器，可以是海拔高度傳感器，或者gps傳感器等能夠給出高度的傳感器，繞繩輥11和大電動(dòng)機(jī)12，負(fù)責(zé)控制氣球的高度上升或下降，通訊模塊負(fù)責(zé)將測(cè)量到的數(shù)據(jù)及高度數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心進(jìn)行記錄和分析、顯示；控制器，負(fù)責(zé)控制繞線輥11和大電動(dòng)機(jī)12按照程序，進(jìn)行循環(huán)的上下移動(dòng)氣球及攜帶的設(shè)備；顆粒物濃度可以測(cè)量出pm2.5/pm10/pm100【tsp】濃度，但不局限于此，也可以輸出各種粒徑的濃度分布，如pm1/pm0.5等等；電動(dòng)360度水平旋轉(zhuǎn)支架和豎直180度的旋轉(zhuǎn)支架6，可以控制激光發(fā)射器8以任何角度進(jìn)行投射；通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)的上下移動(dòng)掃描，激光束不同方向的旋轉(zhuǎn)掃描，激光束可以掃描整個(gè)三維空間，結(jié)合光學(xué)成像傳感器22，可以計(jì)算測(cè)量出三維空間顆粒物濃度分布場(chǎng)；定位光標(biāo)：能夠通過(guò)光學(xué)成像傳感器22，結(jié)合激光束，高度傳感器，計(jì)算得到設(shè)備在空間當(dāng)中的三維坐標(biāo)。

對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離本發(fā)明的原理與精神的情況下，對(duì)實(shí)施方式所進(jìn)行的改變、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。