一种空气可吸入颗粒物浓度越限报警方法技术

本发明专利技术公开了一种空气可吸入颗粒物浓度越限报警方法，其特征在于，采集定量的待检测空气，使其通过一个下部中央位置粘附有轻质导电薄片的弹性滤膜并靠滤膜收集采样空气中的PM2.5，该滤膜横向设置使得收集PM2.5过程中在重力作用下产生向下的形变，在滤膜下方一定高度处设置两片金属板且使其间距稍小于金属薄片的宽度并将两片金属板一端分别接入到报警电路中，当滤膜和金属板接触后进行报警并表示待检测空气中PM2.5含量超标。本发明专利技术能够在日常标准下当室内空气可吸入颗粒物的浓度超过限值时进行报警；同时具有实施简单，成本低廉，检测灵敏可靠等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空气污染物监测
；特别是涉及一种对室内空气可吸入颗粒物浓度进行实时监测及报警的新方法。 
技术介绍
随着工业化进程的推进和人们生活水平的提高，环境问题尤其是空气质量问题日益引起人们的关注。2011年冬天我国北方出现了严重的雾霾天气，对人们的健康生活有很大的危害。形成雾霾的主要原因是空气中可吸入颗粒物浓度过高，可吸入颗粒物是指大气中直径小于或等于10μm的颗粒物。其中的直径小于2.5μm的颗粒物则对人体的危害更大，它能直接侵入人体的肺泡，还可以通过支气管和肺泡进入血液，使其中的有害气体、重金属等溶解在血液中。故现有空气质量监测技术多基于对直径小于2.5μm的颗粒物的监测实现。另外，据调查显示，普通人每天在室内的时间占80%之高，因此对人们朝夕相处的室内空气进行可吸入颗粒物浓度监测意义重大。目前可吸入颗粒物浓度的测量方法主要有滤膜称重法、光散射法、β射线法、微量振荡天平法等。在众多室内空气颗粒物浓度检测仪的相关专利中提及的颗粒物浓度检测模块即颗粒物浓度传感器采用的均为光散射原理。为实现颗粒物浓度的快速在线检测，同时保证便携性，申请号为201320298597.3、名称为《一种细颗粒物传感器》公开了一种基于光散射原理的颗粒物浓度传感器设计方案，该传感器利用红外发射单元发出红外光照射粉尘通过孔内空气样本中的悬浮颗粒物发生光的散射，并在一定方向上用光电转换单元接受散射光强、光能的空间分布、频数等光学信号并转换成电学信号输出，从而间接得出颗粒物浓度值。此类传感器测量速度快、重复性好、自动化程度高，在其基础上专利技术出的室内空气颗粒物浓度检测仪一定程度上符合使用要求，但由于散射光的性质是由颗粒物结构、形状、粒度决定的，测定结果是单位体积内的粒子数（CPM），而我国现行的卫生标准规定的是质量浓度（mg/m3），CPM与mg/m3之的转换系数K需要使用国家的滤膜称重法进行测量标定，而K值受环境因素影响巨大，不同地区不同季节的K值相差甚远，目前仅有少数中心城市测定了K值，这一特征限制了光散射法的广泛应用。此外，颗粒物的重叠遮挡和光学器材的稳定性不足都会使光散射法测颗粒物浓度产生较大误差。虽然上文提及的不足之处能通过升级软件和硬件的手段在一定程度上得到解决，但是检测成本也随之大幅升高，所以光散射法的先天不足使得它不能像基于重力法的检测仪器那样在合理的成本下保证测量的直接和准确。另外，为实现对室内空气可吸入颗粒物浓度的监测，公告号为CN103196775A、名称为《重量法大气颗粒物浓度在线监测采样、称重装置与方法》以滤膜称重法为核心原理，保证了测量的准确性，同时通过巧妙的结构设计和单片机的辅助实现了采样、称量、数据处理的自动化，使重量法也能实现在线监测，提高了监测的实效性。该设计方案将完整的分析天平作为装置的一部分用以重量的精确测量，但分析天平属于精密测量仪器，均价在万元以上，这使得装置自身成本极高，难以推广民用。因此，研究设计一种在日常生活标准下能够监测空气（特别是室内空气）中可吸入颗粒物浓度并越限报警，且实施简单，成本低，安装操作简便，能够广泛适用的监测报警方法具有远大的应用前景和实际意义。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：如何提供一种能够在日常标准下当空气可吸入颗粒物的浓度超过限值时进行报警的空气可吸入颗粒物浓度越限报警方法；使其具有实施简单，成本低廉，检测灵敏可靠等效果。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种空气可吸入颗粒物浓度越限报警方法，其特征在于，采集定量的待检测空气，使其通过一个下部中央位置粘附有轻质导电薄片的弹性滤膜并靠滤膜收集空气中的PM2.5，该滤膜横向设置使得收集PM2.5过程中在重力作用下产生向下的形变，在滤膜下方一定高度处设置两片水平相对的金属板且两片金属板间隔位置位于轻质导电薄片下方且间隔尺寸小于金属薄片的宽度，两片金属板一端分别接入到报警电路中，当轻质导电薄片和金属板接触后进行报警并表示待检测空气中PM2.5含量超标。本方案与现有的测量可吸入颗粒物浓度方法——滤膜称重法相同的是，它也是利用了滤膜来实现对PM2.5的收集。其不同之处则在于本专利技术并没有对收集颗粒物的滤膜进行称重和进一步的分析，而是根据滤膜在收集了室内可吸入颗粒物之后由于重力作用产生形变的程度间接反映空气中可吸入颗粒物的浓度大小。其中，形变最大点下降的高度h与所测浓度大小φ存在一一对应的确定关系，可以通过具体的实验手段进行标定。当收集它的滤膜产生的形变量达到预设的h0（对应于警戒浓度φ0）时，将自动触动报警装置，以此来提醒室内的人们及时采取相应的解决措施。作为优化，本方法可以具体包括以下步骤：a、获取以下结构的报警装置，该报警装置包括带报警器的报警电路，报警电路具有两个用于控制电路通断的接入端，其特征在于，包括一个容置体，容置体内腔中部横向设置有第三开关扇叶并将容置体内腔隔断为上方的进气腔室和下方的检测腔室两个部分，所述容置体进气腔室的一侧侧壁上连通设置有进气通道并在连通位置设置有第一开关扇叶，容置体进气腔室另一侧侧壁上设置有用于控制和大气连通的第二开关扇叶，所述进气通道的进气口设置有用于进气的进气装置，所述进气通道的内部设置有用于过滤空气灰尘的第一滤膜；所述检测腔室内由上到下依次间隔布置有第二滤膜、第三滤膜和两片水平相对设置的金属板，第二滤膜、第三滤膜和金属板均为横向隔断式设置，所述第二滤膜用于筛除气体中粒径大于2.5μm的颗粒物，所述第三滤膜为用于收集气体中的颗粒物PM2.5的弹性滤膜，第三滤膜下部中央位置粘附有轻质导电薄片，两片金属板间隔位置位于轻质导电薄片下方且间隔尺寸小于金属薄片的宽度，所述金属板上设置有过气孔且金属板和第三滤膜间距小于第三滤膜在竖直方向最大弹性变形距离；所述金属板下方设置有用于控制检测腔室和空气连通的第四开关扇叶；所述报警电路的两个接入端分别与所述两片金属板电连接；b、打开第一开关扇叶和第二开关扇叶，关闭第三开关扇叶，通过进气装置采样一定体积的待检测空气通过进气通道进入到进气腔室，并排除进气腔室内原有气体，进气时通过第一滤膜过滤掉空气灰尘；当原有气体已经全部排除后，关闭第二开关扇叶继续采样至进气腔室内压力达到一定值P0（高于大气压力Pa），关闭第一开关扇叶；c、然后静置一段时间t0让进气腔室内的采样气体充分混合均匀后，打开进气腔室下部的第三开关扇叶和第四开关扇叶，使得采样气体在横向处处相等的微压差作用下竖直向下流动，在此过程中第二滤膜拦截了PM2.5以上的大粒径颗粒物，并使得PM2.5在第三滤膜上沉积使第三滤膜中部逐渐发生向下的形变；d、再过一段时间t1后，容置体内压力降低至Pa，容置体内部与外部空气不再对流时，关闭第四开关扇叶，采集的颗粒物在装置内部充分沉降；在此过程中，当PM2.5浓度超过预设值，第三滤膜产生足够大的形变将使报警线路自动接通报警；如未超过预设值，则不报警，表明被检测的空气质量良好。作为上述技术方案的进一步优化，报警装置中，所述进气通道内壁上还设置有干燥装置。这样，在进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气可吸入颗粒物浓度越限报警方法，其特征在于，采集定量的待检测空气，使其通过一个下部中央位置粘附有轻质导电薄片的弹性滤膜并靠滤膜收集空气中的PM2.5，该滤膜横向设置使得收集PM2.5过程中在重力作用下产生向下的形变，在滤膜下方一定高度处设置两片水平相对的金属板且两片金属板间隔位置位于轻质导电薄片下方且间隔尺寸小于金属薄片的宽度，两片金属板一端分别接入到报警电路中，当轻质导电薄片和金属板接触后进行报警并表示待检测空气中PM2.5含量超标。

【技术特征摘要】
1.一种空气可吸入颗粒物浓度越限报警方法，其特征在于，采集定量的待检测空气，使其通过一个下部中央位置粘附有轻质导电薄片的弹性滤膜并靠滤膜收集空气中的PM2.5，该滤膜横向设置使得收集PM2.5过程中在重力作用下产生向下的形变，在滤膜下方一定高度处设置两片水平相对的金属板且两片金属板间隔位置位于轻质导电薄片下方且间隔尺寸小于金属薄片的宽度，两片金属板一端分别接入到报警电路中，当轻质导电薄片和金属板接触后进行报警并表示待检测空气中PM2.5含量超标。
2.如权利要求1所述的空气可吸入颗粒物浓度越限报警方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a、获取以下结构的报警装置，该报警装置包括带报警器的报警电路，报警电路具有两个用于控制电路通断的接入端，其特征在于，包括一个容置体，容置体内腔中部横向设置有第三开关扇叶并将容置体内腔隔断为上方的进气腔室和下方的检测腔室两个部分，所述容置体进气腔室的一侧侧壁上连通设置有进气通道并在连通位置设置有第一开关扇叶，容置体进气腔室另一侧侧壁上设置有用于控制和大气连通的第二开关扇叶，所述进气通道的进气口设置有用于进气的进气装置，所述进气通道的内部设置有用于过滤空气灰尘的第一滤膜；所述检测腔室内由上到下依次间隔布置有第二滤膜、第三滤膜和两片水平相对设置的金属板，第二滤膜、第三滤膜和金属板均为横向隔断式设置，所述第二滤膜用于筛除气体中粒径大于2.5μm的颗粒物，所述第三滤膜为用于收集气体中的颗粒物PM2.5的弹性滤膜，第三滤膜下部中央位置粘附有轻质导电薄片，两片金属板间隔位置位于轻质导电薄片下方且间隔尺寸小于金属薄片的宽度，所述金属板上设置有过气孔且金属板和第三滤膜间距小于第三滤膜在竖直方向最大弹性变形距离；所述金属板下方设置有用于控制检测腔室和空气连通的第四开...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑洁，苗慧鸿，张雨，曹浩，崔玉琦，徐皓，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85