一种大气沉降收集装置及沉降物检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种大气沉降收集装置，至少包括固定支架以及集尘装置和集液装置，大气沉降收集装置还包括第一数据处理模块、转动装置以及被配置在集尘装置和/或集液装置的运动空间中作往返运动的平衡件，转动装置能够响应于在检测到大气沉降收集装置所受到的风力不小于大气沉降收集装置的当前重量信息的第一时刻，根据确定的第一转动策略或第二转动策略，以辅助大气沉降收集装置减小其风载荷阻力的方式驱动集尘装置与集液装置一起相对固定支架转动，并使得平衡件以至少部分抵消大气沉降收集装置负载不平衡的方式沿运动空间移动，其中，第一转动策略与第二转动策略用于将风力风向信息对集尘装置造成的二次起尘影响最大程度地降低。

A device for collecting atmospheric sedimentation and a method for detecting sedimentation

The invention relates to an atmospheric settlement collection device, which at least comprises a fixed support, a dust collection device and a liquid collection device. The atmospheric settlement collection device also comprises a first data processing module, a rotating device and a balance piece configured to move backward in the moving space of the dust collection device and / or the liquid collection device, and the rotating device can respond to the impact of detecting the atmospheric settlement collection device According to the determined first rotation strategy or the second rotation strategy, the dust collector and the liquid collector are driven to rotate relative to the fixed support in the way of assisting the air settling collector to reduce the wind load resistance, and the balance part at least partially offsets the load imbalance of the air settling collector The first rotation strategy and the second rotation strategy are used to minimize the influence of wind direction information on the secondary dust generation.

【技术实现步骤摘要】
一种大气沉降收集装置及沉降物检测方法
本专利技术涉及环保技术、大气环境检测
，尤其涉及一种大气沉降收集装置及沉降物检测方法。
技术介绍
大气颗粒物是大气中的固体或液体颗粒状物质，主要包括由天然污染源和人为污染源释放到大气中的颗粒状物质，例如：土壤粒子、海盐粒子、燃烧烟尘、花粉等等。其中大气沉降颗粒物是在空气中悬浮时间短且在自身重力作用下能够沉降到地表的组份，由于此类物质大气中比重相对较大、传播动力较弱，因此成为导致当地和区域环境恶化的重要污染源之一。近年来随着我国大气环境的不断恶化，对大气沉降颗粒物的组成、来源及传播动力的研究也日趋活跃，而专利技术相关设备科学地收集此类物质是开展相关研究的首要前提。大气环境监测是对大气环境中污染物的浓度，观察、分析其变化和对环境影响的测定过程。大气污染监测是测定大气中污染物的种类及其浓度，观察其时空分布和变化规律。所监测的分子状污染物主要有硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、卤代烃、碳氢化合物等；颗粒状污染物主要有降尘、总悬浮微粒、飘尘及酸沉降。大气质量监测是对某地区大气中的主要污染物进行布点采样、分析。通常根据一个地区的规模、大气污染源的分布情况和源强、气象条件、地形地貌等因素，进行规定项目的定期监测。规定的大气质量监测项目有二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒物、一氧化碳和降尘。此外，还可根据区域大气污染的不同特点，增加碳氢化合物、总氧化剂、可吸入颗粒物、二氧化氮、氟化物、铅等特征污染物的监测。大气污染状况十分严重，主要呈现为煤烟型污染特征。城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标；二氧化硫污染保持在较高水平；机动车尾气污染物排放总量迅速增加；氮氧化物污染呈加重趋势；全国形成华中、西南、华东、华南多个酸雨区，以华中酸雨区为重。大气沉降物是指所有以干的和湿的两种形式从大气中沉降到地面的物质。下雨时，高空雨滴吸收包含酸性物质继而降下时再冲刷酸性物质随雨雪一起沉降到地面的物质称为湿沉降，其它时期大气中酸性物质可被植被吸附或重力沉降到地面称为干沉降。适用于大气中污染物的浓度很低的情况下可以采用溶液吸收法、填充柱阻留法/滤料采样法、低温冷凝采样法、自然积集法，其中常用于自然降尘、硫酸盐化速率、氟化物等测定项目的为自然积集法。湿法采样通常是将圆形集尘缸放置在距地面5～15m处，附近无高建筑物及局部污染源，采样口距基础面1.5m以上，并且对于夏季可加入0.05mol/L硫酸铜溶液抑制微生物和藻类生长，在多雨季节及时更换以防水满溢出，对于冬季要根据当地的冰冻情况加入适当浓度的乙醇或乙二醇溶液作为防冻剂，同时能够保持容器底部湿润且抑制微生物及藻类的生长。中国专利(公开号为CN103558063A)公开了大气氮素干湿沉降全自动收集装置，通过雨水传感器根据降水状况控制多连杆支架传动装置。下雨时，雨水传感器开始工作，电信号传至多连杆支架传动装置，将沉降桶盖滑动至干沉降桶上方；雨停时，多连杆支架传动装置将沉降桶盖传动至湿沉降桶。该专利采用下垫面替代法区分式收集大气氮沉降，可以通过稀释收集方式大幅消减因降水较少而受风干作用影响造成的样品损耗，避免因杂物干扰影响传统的滑动式盖板开闭，同时在干沉降收集中可以被动式收集下垫面与大气界面的可溶性气态氮。该专利还优化出一套大气氮素干湿沉降样品前处理与分析测试系统方法。该专利适用于对大气氮沉降进行收集与分析，可靠易行，在环保
具有较好的应用前景。由于大气降尘系指可沉降的颗粒物，故应除去树叶、鸟粪、昆虫、花絮等干扰物。对于树叶、枯枝、昆虫、花絮等干扰物在实际操作时易于去除，且去除后一般不影响分析结果，而鸟粪在降尘缸内与水混合后，经长时间浸泡，很难完全去除或不能去除，从而对分析结果造成严重影响。尤其在夏季，鸟粪在高温下发酵，往往会使样品报废。随着环境绿化的扩大，大量鸟类定居，降尘缸内出现鸟粪的概率越来越高，严重影响降尘数据分析的准确性。中国专利(公开号为CN105973650B)公开了一种干旱半干旱区降尘采样装置，包括固定支架、安装在固定支架上的降尘桶和安装在降尘桶上的友好型防鸟粪装置；所述友好型防鸟粪装置的底端与降尘桶的顶端固定连接，在降尘桶内部设有第一滤网和第二滤网，第一滤网位于第二滤网的上方。该专利具有结构简单、取样方便等优点，适用于干旱、半干旱区多种条件下的科研与大气降尘监测，通过合理的设置，不仅为鸟类提供站立歇息之处，又避免鸟类粪便排入降尘桶内；利用双层滤网将昆虫及较大体积的植物残体过滤，提高收集降尘物质的纯度；同时又具有消减涡流，避免二次起尘的功能，抑制降尘物质逃逸，提高降尘收集效率与纯度。现有技术中如上述专利所公开的干旱半干旱区降尘采样装置，是通过在降尘桶顶端设立友好型防鸟粪装置的方式为鸟类提供站立的地方，而该装置主动地向鸟类提供停落点，使得鸟类容易停留在该降尘采样装置上，而鸟类的排泄物或其筑巢很有可能造成其滤网的局部堵塞，影响其降尘采样装置的采样效率，并不能有效解决鸟类的干扰。同时由于采样器一般由雨水传感器、采样桶、自动开关盖装置三大部分组成，自动开关盖装置与采样桶之间活动连接而存在较多的可透风的间隙，而外部环境中如强风或降雨等可能通过间隙进入采样桶，会造成采样桶内尤其是用于干沉降的采样桶内形成二次起尘而影响采样结果和采样效率。中国专利(公开号为CN107202717A)公开了一种自动化雨尘采样收集监测系统，属于降水降尘采集领域。该自动化雨尘采样收集监测系统包括采水箱、分时收集盘、储样瓶、降雨感应器和控制器，采水箱顶部开口设有活动盖，采水箱底部设有收集管，收集管底端位于转动盘内并与连接管相连通，分时收集盘上间隔开设有多个分管孔，转动盘由第一动力机构驱动旋转并使连接管的出水端逐一与分管孔对应配合对齐，分管孔上连接有采样管，采样管的出水端伸入储样瓶内。该自动化雨尘采样收集监测系统克服现有技术中降水采样器样品保存效果不佳、影响检测结果的不足，可以长期对降水进行自动采集与检测，并有效隔离污染源，在很大程度上保障雨水样品不失真，提高雨样分析的准确度。由于需要尽量减小集尘容器附近物质起尘对收集到的样品的影响，一般需要将集尘容器安放在被风卷扬起的当地沙尘物质所不能达到的高度，而该高度会由于不同的下垫面而有所不同，对于大部分的集尘容器通过支撑架将其置于约为180cm高的位置为大部分使用者所接受，能够较好地符合自然降尘的要求。同时还要求集尘容器安放的牢固性，以避免被大风吹落。但现有技术中例如上述专利所公开的一种自动化雨尘采样收集监测系统，为能够实现大气降尘和降雨的采样收集，分两侧相邻设置有采尘箱和采水箱，在整个收集监测系统通过支撑架而离地面的高度不低于1.5m处甚至5～15m处的情况下，本只是用于稳定该收集监测系统的三角式支架很难保证其整个收集监测系统的稳定性，尤其是在采水箱内收集的液体量越来越大时以及在风力风速较大时，更加难以仅依赖于三角式支架来维持该收集监测系统的平衡。此外，一方面由于申请人所理解的本领域技术人员与审查部门必然有所差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气沉降收集装置，至少包括固定支架(1)以及集尘装置(2)和集液装置(3)，其特征在于，所述大气沉降收集装置还包括第一数据处理模块(6)、转动装置(4)以及被配置在所述集尘装置(2)和/或所述集液装置(3)的运动空间中作往返运动的平衡件(5)，其中，/n所述转动装置(4)能够响应于在检测到所述大气沉降收集装置所受到的风力不小于所述大气沉降收集装置的当前重量信息的第一时刻，根据确定的第一转动策略或第二转动策略，以辅助所述大气沉降收集装置减小其风载荷阻力的方式驱动所述集尘装置(2)与所述集液装置(3)一起相对所述固定支架(1)转动，并使得所述平衡件(5)以至少部分抵消所述大气沉降收集装置负载不平衡的方式沿所述运动空间移动，/n所述第一数据处理模块(6)被配置为获取并分析由风力风向检测装置(14)检测到的风力风向信息以及由液位传感器(13)检测到的液面位置信息以确定所述第一时刻，同时分析所述风力风向信息与所述集尘装置(2)的当前位置之间的第一气流关系以及所述风力风向信息与所述集液装置(3)的当前位置之间的第二气流关系，/n若判断得到所述第一气流关系与所述第二气流关系满足第一转动策略的控制条件，则执行所述第一转动策略；若判断得到所述第一气流关系与所述第二气流关系满足第二转动策略的控制条件，则执行所述第二转动策略，/n其中，所述第一转动策略与所述第二转动策略用于将所述风力风向信息对所述集尘装置(2)造成的二次起尘影响最大程度地降低。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大气沉降收集装置，至少包括固定支架(1)以及集尘装置(2)和集液装置(3)，其特征在于，所述大气沉降收集装置还包括第一数据处理模块(6)、转动装置(4)以及被配置在所述集尘装置(2)和/或所述集液装置(3)的运动空间中作往返运动的平衡件(5)，其中，
所述转动装置(4)能够响应于在检测到所述大气沉降收集装置所受到的风力不小于所述大气沉降收集装置的当前重量信息的第一时刻，根据确定的第一转动策略或第二转动策略，以辅助所述大气沉降收集装置减小其风载荷阻力的方式驱动所述集尘装置(2)与所述集液装置(3)一起相对所述固定支架(1)转动，并使得所述平衡件(5)以至少部分抵消所述大气沉降收集装置负载不平衡的方式沿所述运动空间移动，
所述第一数据处理模块(6)被配置为获取并分析由风力风向检测装置(14)检测到的风力风向信息以及由液位传感器(13)检测到的液面位置信息以确定所述第一时刻，同时分析所述风力风向信息与所述集尘装置(2)的当前位置之间的第一气流关系以及所述风力风向信息与所述集液装置(3)的当前位置之间的第二气流关系，
若判断得到所述第一气流关系与所述第二气流关系满足第一转动策略的控制条件，则执行所述第一转动策略；若判断得到所述第一气流关系与所述第二气流关系满足第二转动策略的控制条件，则执行所述第二转动策略，
其中，所述第一转动策略与所述第二转动策略用于将所述风力风向信息对所述集尘装置(2)造成的二次起尘影响最大程度地降低。


2.根据权利要求1所述的大气沉降收集装置，其特征在于，所述第一转动策略的控制条件为所述第一气流关系强于所述第二气流关系，第一转动策略被配置为以减弱所述风力风向信息与所述集尘装置(2)的当前位置之间的第一气流关系的方式驱动所述集尘装置(2)与所述集液装置(3)一起相对所述固定支架(1)顺时针方向或逆时针方向转动；
所述第二转动策略的控制条件为所述第二气流关系强于所述第一气流关系，第二转动策略被配置为以减弱所述风力风向信息与所述集液装置(3)的当前位置之间的第二气流关系的方式驱动所述集尘装置(2)与所述集液装置(3)一起相对所述固定支架(1)顺时针方向或逆时针方向转动。


3.根据前述权利要求之一所述的大气沉降收集装置，其特征在于，第一数据处理模块(6)还被配置为执行以下步骤：
以所述驱动电机的中心为坐标系原点建立标准坐标系；
获取由风力风向检测装置(14)检测得到的风力风向信息，确定当前风向的延伸方向与标准坐标系的X轴之间的夹角为γ；
当夹角γ位于第n象限内时确定所述大气沉降收集装置此时位于第n象限内的第一夹角，第一夹角所对应的角平分线与标准坐标系的X轴之间的夹角为α，驱使大气沉降收集装置以夹角α逐渐靠近夹角γ直至与夹角γ相等的方式进行转动；
当夹角γ位于第n象限内时确定所述大气沉降收集装置此时位于第n象限内的第一夹角和第二夹角，第一夹角所对应的角平分线与标准坐标系的X轴之间的夹角为α，第二夹角所对应的角平分线与标准坐标系的X轴之间的夹角为β；
在|α-γ|与|β-γ|之间能够确定出其中较小的一个数值的情况下，驱使大气沉降收集装置以夹角α或夹角β逐渐靠近夹角γ直至与夹角γ相等的方式进行转动；
在|α-γ|与|β-γ|两者数值相等的情况下，驱使大气沉降收集装置以夹角α逐渐靠近夹角γ直至与夹角γ相等的方式进行转动。


4.根据前述权利要求之一所述的大气沉降收集装置，其特征在于，所述大气沉降收集装置配置有至少一个所述风力风向检测装置(14)、至少一个所述液位传感器(13)，以及分别与所述第一数据处理模块(6)和所述液位传感器(13)数据连接的第二数据处理模块(7)，其中，
所述风力风向检测装置(14)设于所述集尘装置(2)和/或所述集液装置(3)上，所述液位传感器(13)设于所述集液装置(3)的集液空腔(8)中且用于将其采集到的所述集液装置(3)内液体的液面位置信息传输至所述第二数据处理模块(7)，所述第二数据处理模块(7)被配置为基于接收到的所述液面位置信息生成或更新关于所述集液装置(3)和/或所述大气沉降收集装置的当前重量信息或重量变化信息并将其传输至所述第一数据处理模块(6)。


5.根据前述权利要求之一所述的大气沉降收集装置，其特征在于，所述集液装置(3)内以悬挂于所述集液装置(3)内且限制其在第一方向的运动趋势的方式设置有集液架(9)，所述集液架(9)内具有所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宝路，周强，张京，拓飞，李则书，李文红，
申请(专利权)人：中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所，
类型：发明
国别省市：北京;11