分布式无线远程空气采集系统技术方案

本发明专利技术专利涉及环境监测中的空气采样设备技术领域，它包括安装在各环境监测点的污染源空气采样器和配置在各监测机构的无线远程终端控制系统。安装在各监测点的空气采样器通过其内置的通过互联网无线连接实现污染源空气采样器远程控制系统。系统通过网络向采样器下发指令来控制采样器在指定时间或用户设置模式下实时自动地完成污染源空气样本采集。控制系统中会记录下采样地点和时间来对采样化验结果进行时空上的分布统计，在同一监测区域实现分布式部署（部署多个）实现全天候的空气样本采样。该发明专利技术的优点是采用远程控制，可实现多点布控和全天候监测，体积小，成本低，便于维护，代替了人工值守。

Distributed wireless remote air acquisition system

The invention relates to the technical field of air sampling equipment in environmental monitoring, which comprises a pollution source air sampler installed at various environmental monitoring points and a wireless remote terminal control system arranged in each monitoring mechanism. The air sampler installed at the monitoring points is built through its built-in wireless connection through the Internet to achieve a remote control system for the pollution source air sampler. The system uses the network to send instructions to the sampler to control the sampler to collect the air samples in real time and automatically under the specified time or user setting mode. The control system will record the location and time of sampling to spatiotemporal distribution statistics of sampling and testing results, and achieve distributed deployment (multiple deployment) in the same monitoring area to achieve all-weather sampling. The advantage of the invention is the use of remote control, can achieve more control and all-weather monitoring, small volume, low cost, convenient maintenance, instead of manual operation.

【技术实现步骤摘要】
分布式无线远程空气采集系统
本专利技术涉及远程空气采集设备
，特别是一种用于无人值守的室内外全天候监测无线远程控制空气采样系统。
技术介绍
目前，在国内的空气环境监测中，缺乏可以大量部署的小型、可移动的空气监测采集设备来进行全天候、灵活机动的监测污染气体的排放情况，大多数环境执法单位通常利用安装在环境监测点的固定监测站或人工前往监测点采样的方式，但是，固定监测站通常体积较大，建设成本高，不适用于大面积分布式部署，导致该种方式局限于一地，监测范围有限，需要人工维护，而且部分非网络型设备不具有远程定位和智能控制的功能，人工前往监测点采样的方式，工作量大，劳动强度高，费用高，不能满足全天候监测需要的分时采样要求，并且容易被污染企业发现采样规律，在日常监管时间之外，如节假日或夜间进行偷排，因此，上述两种空气采样的方式均具有一定程度的缺陷，针对上面所述存在的问题，利用分布式无线远程空气采集系统可以很好地解决这一问题，该系统克服了以往采样方式中存在的人工采样工作量大、无法进行全天候分时监测、排污企业利用节假日或夜间等采样间隙进行偷排、固定监测站建设成本高，监测范围有限、非网络型设备无法进行远程定位和智能控制等缺点，由于空气采集器体积小，成本低，非常适合于分布式多点部署，而且自带电源、防水设计，可远程控制，代替了人工机动值守。全天候监测，不受时间和空间的限制，能够很好地防止污染企业偷排。
技术实现思路
下面给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。本专利技术的目的是提供一个能够全天候监测防止污染企业偷排的分布式无线远程空气采集系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案：根据实际环境监测点的监测需要，在监测区域内部署多个空气采样器。对于单个空气采样器，由针管式采集容器的采集口与空气接触，正常待机状态下，活塞杆把活塞推向采集口以排空针管式采集容器中的空气，并将针管式采集器的采集口与封盖卡槽分离。直到单片机主控模组中预设的时间到来或接受到远程控制终端发来的控制指令，此时采集器处于工作状态。工作状态下，单片机控制模组通过电机驱动电路驱动电机带动齿轮转动，进而通过齿轮拉动齿条来带动活塞杆、活塞及采集口封盖卡座向采集口相反方向运动，使针管式采集容器内吸入空气，当活塞移动到与采集口相反的方向的底部时，单片机控制模组控制电机停转，同时采集口封盖卡座封堵住采集口，保证被吸入的空气在针管式采集容器中不会逸出，完成空气采集。远程控制终端通过互联网与移动通信网连接，进而与空气采集器内置的GPRS通信模块建立通信连接。连接建立完成以后可以给各空气采集器预设工作时间或者是实时发送控制指令进行即时采样。为了进一步的实现全天候的分时监测，远程控制终端可以给各采样器设置不同的采样时间，然后单片机控制模组将采样时间和地点信息通过GPRS通信模组回传到远程控制终端以实现对采样结果进行时间和空间上的分布统计。空气采样器各组成模块的示意连接关系如图（3）所示。单片机主控模块驱动GPRS通信模块电机驱动模块，其中GPRS通信模块和单片机主控模块采用双向通信，GPRS通信模块一方面接收远程控制终端发送过来的控制指令，然后将控制指令送给单片机处理；另一方面将单片机传送过来的时间和地点等数据通过移动通信网发送给远程控制终端，以便对采样结果进行时间和空间的分布统计。电机驱动电路采用ULN2003电机驱动芯片进行驱动，其电路连接关系如图（5）所示。当主控电路中的计时时间到达时，单片机向ULN2003发送数据指令，驱动电机转动，使针管式采集容器中吸入空气，当针管式采集容器被封盖卡槽关闭时，单片机不再向ULN2003发送数据指令使得电机停转。其中电机选型为28BYJ-48，该电机为四项八拍步进电机，电压驱动电压为DC5V-DC12V,可以通过控制信号脉冲的的频率和顺序来控制电机的转速和转向。本专利技术的有益效果表现在：利用GPRS无线通信技术对空气采样器进行远程定位管理和智能控制，可定时自动采集空气样本，并结合分布式部署实现全天候监测，代替了人工值守，更加灵活，实用。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1是无线远程空气采集系统的简要架构示意图；图2是远程控制空气采集器排空气体时的结构剖面图；图3是远程控制空气采集器吸入气体时的结构剖面图；图3中各数字标识代表的结构部件为：1.封盖卡槽，2.采集口封盖支座，3.采集口，4.导轨，5.齿条连接卡座；6.齿条；7.齿轮；8.罩盖；9.活塞杆；10.活塞，11.针管式采集容器；12.容器卡座；13.底座，14.控制器，其中控制器主要由14.1.单片机主控模块、14.2.GPRS无线通信模块、14.3.电机驱动控制模块、14.4.电源模块4部分组成，15.电机；图4电机控制模块结构示意图；图5电机驱动控制电路。具体实施方式本分布式无线远程空气采集系统分为无线远程控制终端和空气采集器两部分。通过远程控制终端对指定地点的空气采样器设置采样时间，可以进行即时采样或是对分布式部署的多个采样器设置不同的采样时间以达到全天候监测的目的，还可以对已采集的空气样本排空进行重新采样，加强监测的机动性。空气采样器的控制模组由单片机主控模块、GPRS无线通讯模块、电机活塞驱动模块及电源模块组成，并将这些模块进行防水封装，与针管式采集容器、电机、齿条、活塞及活塞杆、齿条连接卡座、采集口封盖支座、导轨、底座、罩壳等形成一体化设计。控制模组接收远程控制终端发来的指令，按照设定的时间来驱动电机，拉动活塞向采集口相反方向运动来吸入气体。同时，采集口封盖卡座同步运动，当活塞移动到与采集口相反方向的底部时，主控模块控制电机停转，同时采集口封盖堵住采集口，保证了被吸入的气体在针管式采集容器中不会逸出。根据监测需要，还可以对已采集的气体进行排空，然后再采集。电机驱动电路的如图（5）所示，单片机通过向电机驱动芯片ULN2003顺序发送信号控制指令来控制电机的转动。通过改变信号脉冲的顺序可以改变电机的转向，而且可以通过改变信号脉冲的频率来调节电机的转速。其中C1为滤波电容。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式无线远程控制空气采集系统，其显著特征在于：包含在各监测点实行分布式多点布控的无线远程空气采集器和在监测机构部署的无线远程控制终端；空气采集器通过其内置的GPRS模组与移动通信网连接，再以无线连接方式连接到互联网，进而达到与远程控制终端的网络互联。

【技术特征摘要】
1.一种分布式无线远程控制空气采集系统，其显著特征在于：包含在各监测点实行分布式多点布控的无线远程空气采集器和在监测机构部署的无线远程控制终端；空气采集器通过其内置的GPRS模组与移动通信网连接，再以无线连接方式连接到互联网，进而达到与远程控制终端的网络互联。2.所诉无线远程空气采集器包括基于单片机的控制模组、针管式采集容器、电机、齿条、活塞及活塞杆、齿条连接卡座、采集口封装卡座、导轨及底座、罩壳一体化设计。3.单片机控制模组接收到远程终端发送的控制命令，按照所设定的时间，通过电机驱动电路驱动电机及齿轮转动，进而拉动齿条来带动活塞杆、活塞及采集口封盖卡座向采集口相反方向运动，使针管式采集容器内吸入空气，当活塞移动到与采集口相反的方向的底部时，单片机控制模组控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：浙江索奥环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33